沪科版 (2019)选择性必修 第一册3.3 机械波案例分析同步训练题

2021-2022学年沪科版（2019）选择性必修第一册

3.3机械波的案例分析 课时检测（解析版）

1.图2­3­7为一列简谐波在t＝0时刻的图像，已知质点P将比质点Q后回到平衡位置，则下列说法中正确的是(　　)

图2­3­7

A.波一定沿x轴正方向传播

B.质点Q与质点R的运动方向相同

C.质点P的速度正在增大

D.质点R的加速度正在减小

E.质点Q的速度正在增大

【解析】　因P点比Q点后回到平衡位置，可知P点向＋y方向振动，Q点向－y方向振动，可判断波向＋x方向传播，即P点远离平衡位置，速度正在减小，Q点靠近平衡位置，速度正在增大；R点与Q点均向－y方向运动，R点正远离平衡位置，位移增大，加速度增大.

【答案】　ABE

2.一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T.t＝0时刻的波形如图2­3­8甲所示，a、b是波上的两个质点.图乙是波上某一质点的振动图像.下列说法中正确的是(　　)

甲　         　乙

图2­3­8

A.t＝0时质点a的速度比质点b的大

B.t＝0时质点a的加速度比质点b的大

C.图乙可以表示质点a的振动

D.图乙可以表示质点b的振动

E.a、b两质点的振幅相同

【解析】　质点在平衡位置处的振动速度是最大的，所以在零时刻a的速度小于b的速度，A错误；而质点偏离平衡位置越远加速度越大，a的加速度大于b的加速度，B正确；根据波的图像“同侧法”可以判断在零时刻，b在平衡位置且向下振动，D正确，C错误.因是简谐波，E正确.

【答案】　BDE

3.质点A做简谐运动，其振动图像和t＝1.6 s时刻的波动图像如图2­3­9所示，则下列说法正确的是(　　)

图2­3­9

A.质点A向上运动

B.波向右传播

C.质点A向下运动

D.波向左传播

E.质点A比质点B先回到平衡位置

【解析】　由振动图像可得质点A正在向上运动，则结合波动图像可以看出，波正向右传播，故A、B、E正确.

【答案】　ABE

4.一列简谐横波沿直线传播，该直线上的a、b两点相距4.42 m.图2­3­10中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线.从图示可知(　　)

图2­3­10

A.此列波的频率一定是10 Hz

B.此列波的波长一定是0.1 m

C.此列波的传播速度可能是34 m/s

D.a点一定比b点距波源近

E.此列波的波长可能是3.4 m

【解析】　由振动图像可知T＝0.1 s，故f＝＝10 Hz，A对.由振动周期性可知当波从a传到b时有＋λ＋nλ＝4.42 m，即λ＋nλ＝4.42 m，λ＝ m(n＝0,1,2，…)，可知B错，E对；由v＝λ·f得v＝ m/s(n＝0,1,2，…)，当n＝1时，v＝34 m/s，C对.由于不知波的传播方向，故无法判断a、b中的哪一点离波源近，D错.

【答案】　ACE

5.如图2­3­11所示，甲是________图像，乙是___________图像.

图2­3­11

【解析】　波动图像的横坐标为各质点的平衡位置；振动图像中横坐标为时间.

【答案】　波动　振动

6.取向上为质点振动的正方向，得到如图2­3­12所示的两个图像，其中图甲是一列波的图像，A是介质中的一个质点，图乙是介质中另一个质点的振动图像，B为振动中的某一个时刻，图甲中A质点在该时刻的运动方向是________，图乙中B时刻质点的运动方向是________.

甲              　　乙

图2­3­12

【解析】　图甲表示的是波的图像，由于波沿x轴负方向传播，所以，图中质点A的振动方向向下；图乙表示的是振动图像，在图中B所对应的时刻质点应当向下运动(因为下一时刻位移为负值).

【答案】　向下(或沿－y方向)

向下(或沿－y方向)

7.图2­3­13(a)表示一列简谐波在介质中传播时，某一质点a的振动图像，请在图(b)中作出这列简谐波在t＝0时刻的波形图(质点a画在坐标原点上，且波沿x轴正方向传播).

图2­3­13

【解析】　由图(a)可知，t＝0时刻质点a正处于平衡位置且沿＋y方向运动，经达到正向最大位移处，x轴正向为波传播的方向，利用波形与振动方向关系的判断方法，得出t＝0时的波形如图所示.

【答案】　见解析

8.如图2­3­14甲为某一列波在t＝1.0 s时的图像，图乙为参与该波的质点P的振动图像.

图2­3­14

(1)求该波波速；

(2)求再经过3.5 s时P质点通过的路程；

(3)波的传播方向.

【解析】　(1)根据两图像得λ＝4 m，T＝1.0 s

所以v＝＝4 m/s.

(2)3.5 s内的路程为s＝×4A＝×0.8 m＝2.8 m.

(3)由题中乙图知P质点1.0 s时沿y轴负方向振动，由“同侧法”可知，题图甲中波向左传播.

【答案】　(1)4 m/s　(2)2.8 m　(3)向左

9.图2­3­15(a)为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x＝2 m的质点.下列说法正确的是(　　)

图2­3­15

A.波速为0.5 m/s

B.波的传播方向向右

C.0～2 s时间内，P运动的路程为8 cm

D.0～2 s时间内，P向y轴正方向运动

E.当t＝7 s时，P恰好回到平衡位置

【解析】　由题图(a)读出波长λ＝2.0 m，由题图(b)读出周期T＝4 s，则v＝＝0.5 m/s，选项A正确；题图(a)是t＝2 s时的波形图，题图(b)是x＝1.5 m处质点的振动图像，所以该质点在t＝2 s时向下振动，所以波向左传播，选项B错误；在0～2 s内质点P由波峰向波谷振动，通过的路程s＝2A＝8 cm，选项C正确，选项D错误；t＝7 s时，P点振动了个周期，所以这时P点位置与t＝T＝3 s时位置相同，即在平衡位置，所以选项E正确.

【答案】　ACE

10.一列简谐机械横波某时刻的波形如图2­3­16所示，波源的平衡位置坐标为x＝0.当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x＝2 m的质点在其平衡位置________方且向________运动.

图2­3­16

【解析】　此列波沿x轴正向传播，波源质点在平衡位置上方且向下运动，其波形示意图如图所示.由图可知，x＝2 m处质点在平衡位置下方且向上运动.

【答案】　下　上

11.某列波在t＝0时刻的波形如图2­3­17中实线所示，虚线为t＝0.3 s(该波的周期T＞0.3 s)时刻的波形图，已知t＝0时刻质点P向平衡位置方向运动，请判定波的传播方向并求出波速.

图2­3­17

【解析】　由于在t＝0时刻质点P向平衡位置方向运动，因此根据振动方向与波的传播方向的“同侧”关系可知，波向x轴负方向传播，从图中可知，此波的波长为λ＝4 m，从实线到虚线经过的时间为0.3 s，因此周期满足的关系通项为(n＋)T＝0.3 s，解得T＝ s，其中n＝0,1,2，…，又因为T＞0.3 s，因此只有n＝0满足，此时T＝0.4 s，根据波长、波速、周期的关系可知，波的传播速度为v＝＝10 m/s.

【答案】　x轴负方向　10 m/s

12.如图2­3­18所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图像，虚线是0.2 s后它的波形图像，则这列波可能的波速为多大？

图2­3­18

【解析】　若向右传播

则s右＝(n＋)λ＝(4n＋1) m

所以波速

v右＝＝ m/s＝(20n＋5) m/s(n＝0,1,2,3，…)

若波向左传播

则s左＝(n＋)λ＝(4n＋3) m

v左＝＝ m/s＝(20n＋15) m/s(n＝0,1,2,3，…).

【答案】　(20n＋5) m/s(n＝0,1,2,3，…)或

(20n＋15) m/s(n＝0,1,2,3，…)