沪科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波3.2 机械波的描述同步训练题

这是一份沪科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波3.2 机械波的描述同步训练题，共16页。试卷主要包含了如图所示，O点为简谐横波的波源等内容，欢迎下载使用。
1．在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到处，波形图像如图所示，则（ ）
A．此后再经该波传播到处B．M点在此后第末的振动方向沿y轴正方向
C．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D．此后M点第一次到达处所需时间是
【答案】C
【详解】
A．波的周期
波长
波速
此后再经该波传播到
该波传播到
故A错误；
B．M点此时振动方向向上，M点在此后第末时，即经过1.5T，该点的振动方向沿y轴负方向，故B错误；
C．因为波传到处时，质点向y轴负方向振动，故波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向，故C正确；
D．此后M点第一次到达处所需时间小于一个周期，故D错误。
故选C。
2．波从一种介质传到另一种介质时，不发生变化的物理量是（ ）
A．速度B．频率C．波长D．速率
【答案】B
【详解】
波速由介质决定，波从一种介质传到另一种介质时，速度大小即速率会改变，所以速度发生变化，而频率由波源决定，与介质无关，根据
可知波长也会改变，不发生变化的是频率，故选B。
3．机械波在某种介质中传播时，下列说法正确的是（ ）
A．振幅越大，波振动的频率越小
B．振幅越大，波传播的速度越大
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D．波传播的速度大小与质点振动的速度大小无关
【答案】D
【详解】
AB．波振动的频率、波传播的速度均与振幅无关，AB错误；
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于4倍的振幅，与波长无关，C错误；
D．波在某种介质中传播，波速恒定，而质点振动的速度大小周期性变化，波传播的速度大小与质点振动的速度大小无关，D正确。
故选D。
4．在均匀的介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两个质点的距离均为a，如图（甲）所示。振动从质点1开始并向右传播，其振动初速度方向竖直向上，经过时间t前13个质点第一次形成的波形图如图（乙）所示，则该波的周期T、波速v分别是（ ）
A．t，B．，C．，D．，
【答案】B
【详解】
由乙图可知
故
质点1起振方向向上，其传播传到质点13，用时，而质点13此时振动方向向下，故该质点又振动了，则
即
波速为
B正确。
故选B。
5．如图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图（振动刚传到处），已知该波的周期为，、、为沿波传播方向上的质点，则下列说法中正确的是（ ）
A．这列波的起振方向向上
B．在时，质点的速度方向为轴负方向
C．在时，质点的速度达到最大值
D．在时，质点的加速度达到轴负向最大值
【答案】D
【详解】
A．由于各质点的起振方向都等于波源的起振方向，因此这列波的起振方向向下，A错误；
B．在时，质点的速度方向为轴正方向，B错误；
C．在时，质点的位移达到正向最大值，速度为零，C错误；
D．根据
在时，波向右前传播的距离
质点恰好运动到波峰处，加速度达到轴负向最大值，D正确。
故选D。
6．在波的传播方向上有A、两质点，当波刚传到质点时开始计时，质点A、的振动图象如图所示，两质点的平衡位置沿波的传播方向上的距离，则以下说法正确的是（ ）
A．这列波的传播方向由A到B．这列波的传播速度大小一定是
C．这列波的波长可能是0.4mD． A、两质点振动相位相同
【答案】B
【详解】
A．由于B先振动，因此这列波的传播方向由到A，A错误；
B．由质点A的振动图像可知，波从传到A的时间为0.3s，根据
B正确；
C．由于
而由图像可知振动周期
因此
C错误；
D．A、两质点振动时，不是同时到达最高点，因此相位不相同，D错误。
故选B。
7．振动在介质中传播的过程中，下列关于波长的说法正确的是（ ）
A．振动相位总相同的相邻两个质点间的距离是一个波长
B．振动位移大小总是相同的两个质点间的距离是一个波长
C．两个波峰之间的距离是一个波长
D．质点完成一次全振动，波传播的距离为一个波长
【答案】AD
【详解】
A．根据波的周期性知，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长，故A正确；
B．振动位移大小总是相同的两个相邻质点间的距离是一个波长，故B错误；
C．两个相邻波峰之间的距离是一个波长，故C错误；
D．质点完成一次全振动，相当于经历了一个周期，所以波传播的距离为一个波长，故D正确。
故选AD。
8．如图所示，O点为简谐横波的波源。振幅为5 cm的波从O点分别沿x轴向正方向和负方向传播，Oa＝3 m，Ob＝4 m，Oc＝6 m。t＝0时，波源O由平衡位置开始竖直向下振动；t＝6 s时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动。则下列说法中正确的是（ ）
A．该波的周期为4 s
B．该波的波速为0.75 m/s
C．t＝6 s时质点b经过平衡位置向上运动
D．当质点c向下运动时，质点a一定向上运动
【答案】AC
【详解】
AB．t＝0时，波源O由平衡位置开始竖直向下振动，则每一质点开始振动时都由平衡位置竖直向下振动。根据t＝6 s时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动，由于
Oa＝3 m，Oc＝6 m
可知波速
v＝＝1 m/s
t＝6 s时质点a振动了
t－＝3 s＝
则周期
T＝4 s
A正确，B错误；
C．经过
＝4 s
质点b开始振动，质点b开始振动时，从平衡位置向下振动，t＝6 s时质点b振动了
＝0.5T
所以t＝6 s时质点b经过平衡位置向上运动，C正确；
D．质点c比质点a晚振动了个周期，当质点c向下运动时，质点a可能向上运动，也可能向下运动，D错误。
故选AC。
9．简谐波在绳中传播的示意图如图所示。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4…依次做受迫振动。质点1从平衡位置向上运动开始计时，时，质点1第一次到达最高点，质点5开始运动，若质点1的振幅为，则下列说法正确的是（ ）
A．质点7和质点11的振动情况始终相反
B．时，质点11开始向上振动
C．时，质点9处于波峰
D．内，质点7通过的路程为
【答案】CD
【详解】
A．设相邻两个质点水平间距为a，由题意可知，波长为
质点7和质点11相距，振动情况并不会始终相反，A错误；
B．时间内波传播，历时，故振动周期为
质点11距波源10a，即，传播到该点历时，即1s后质点11开始向上振动，B错误；
C．质点9距波源波，波传播到该点历时，向上振动至波峰历时，故质点9到达波峰所需时间为
C正确；
D．质点7距波源，波传播到该点历时，即0.6s，在剩余0.8s，即内通过的路程为2A，即，D正确。
故选CD。
10．一列简谐横波沿轴传播，振幅为，周期为。已知在时刻，质点坐标为，沿轴正向运动，质点坐标为，沿轴负向运动，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该列播向轴正向传播
B．当质点在波谷时，质点一定在波峰
C．该列简谐横波波长可能为
D．该列简谐横波波长可能为
【答案】BD
【详解】
CD．由于质点a、b运动位移恰好为振幅的一半且运动速度恰好相反，因此a、b间的水平距离
代入数据可知，当
n=2
时，波长为4cm，但无论n取何值，波长都不可能为10cm，C错误，D正确；
B．由于质点a、b运动总是相反，因此质点在波谷时，质点一定在波峰，B正确；
A．根据质点a、b运动位移和速度，只能判断质点a、b间有，无法判断波的传播方向，A错误。
故选BD。
11．趵突泉被称为“天下第一泉”，喷涌的泉水在水面激起层层涟漪，如图甲所示。取水面波某截面观察，得一列沿x轴传播的简谐横波如图乙所示。在时刻的波形如图，图乙中P质点的位移为，质点Q的位置坐标，波的周期为0.4s。则下列叙述正确的是（ ）
A．简谐横波的速度大小为
B．简谐横波的速度大小为
C．若这列简谐横波沿x轴负方向传播，则P点再过回到平衡位置
D．若这列简谐横波沿x轴正方向传播，则P点再过回到平衡位置
【答案】BC
【详解】
AB．简谐横波的波长为λ=8cm=0.08m，周期T=0.4s，则速度大小为
选项A错误，B正确；
CD．P点的平衡位置坐标为
若这列简谐横波沿x轴负方向传播，则P点再次回到平衡位置时，波向左传播，用时间为
若这列简谐横波沿x轴正方向传播，则P点再次回到平衡位置时，波向左传播，用时间为
选项C正确，D错误。
故选BC。
12．如图所示，一列机械波沿轴正方向传播，在时刻该机械波的波形如图中的虚线所示，经波形变为图中的实线。已知波的传播周期大于，其中、为平衡位置在轴上和处的点。则下列说法正确的是______。
A．波的周期为
B．在时，的振动方向沿轴的正方向
C．的时间内，向右移动了
D．该机械波的传播速度为
E.时，的加速度大于的加速度
【答案】ABD
【详解】
AD．根据题意可知，机械波由虚线传播到实线所需的时间为
即
解得
（、1、2、3…）
当时，解得
当时，解得
因，故该波的周期为，该波的波速为
AD正确；
B．由于波沿轴正方向传播，故时质点的速度方向沿轴正方向，B正确；
C．介质中的质点不会随波迁移，C错误；
E．从时刻开始经过，波的振动形式向前传播，质点到达平衡位置，加速度为0，质点在轴上方且向上运动，因此质点的加速度大于质点的加速度，E错误。
故选ABD。
13．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，已知该波的传播速度为，求：
（1）这列波的周期；
（2）平衡位置在处的质点在时间内运动的路程。
【答案】（1）；（2）
【详解】
（1）由图可知波长
则周期
解得
（2）质点从平衡位置出发一个周期运动的路程，平衡位置在处的质点从平衡位置开始运动
由题图知，处的质点的振动方程为
故在最后时间内质点运动的路程是
所以总的路程是
14．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，t=0时刻波刚好传到平衡位置x1=8m的质点P，波形如图所示。再经过s，质点P第一次达到波谷。求：
（1）这列波的波速；
（2）在波从质点P传到平衡位置x2=28m的质点Q（图中未画出）的过程中，质点P通过的路程。
【答案】（1）；（2）
【详解】
（1）由图可知
质点P第一次达到波谷，经，可知振动周期
因此波速
（2）波从P点传到Q点所需时间
由于质点每经过一个周期，运动的路程为4倍振幅，这段时间内，P点经过的路程
15．水平地面上有一根均匀软绳，使M端在垂直于软绳的方向上做简谐运动，软绳上会 形成一列横波，如图甲，已知软绳M端的振动图象如图乙，从M点起振开始计时，当t=2s 时，软绳上各点都已经开始振动，在t=2.1s时刻，M、N平衡位置之间只有一个波峰， 且N点处在平衡位置（N的位置图中未画出），M、N两点平衡位置间距离d=0.6m，求：
（1）这列绳波的传播速度；
（2）从M点起振开始计时，到绳上N点第三次运动至波谷位置的时间。
【答案】（1）3m/s或2m/s；（2）0.65s或0.75s
【详解】
(1)根据振动图像可知，波传播的周期是T=0.2s，则在t=2.1s时刻，M在平衡位置正在向上振动，且M、N平衡位置之间只有一个波峰，可能存在两种情况，如图所示
则可知或，根据
可得波速为
(2)由图乙可知，t=0时，M点振动方向向下，绳上N点第三次到达波谷位置的时间
当v1=3m/s时
当v2=2m/s时
16．在某空间中建立如图甲所示的坐标系，时刻，一质量为的质点a在坐标原点处沿y轴正方向开始做简谐振动，其速度随时间的关系如图乙所示，振幅为。坐标原点处质点（振源）的振动在周围介质中传播，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波。时，处的质点刚开始起振。求：
（1）0~1s时间内质点a所受合外力的冲量大小；
（2）从时刻起，经过多长时间处的质点位移第一次为。
【答案】（1）；（2）
【详解】
（1）由图乙可知，质点a在时刻速度
时刻速度
0~1s时间内根据动量定理有
解得
即冲量大小为
（2）由图乙可知，质点a的振动周期
波的周期也为
时处的质点刚开始起振，则波速为
经过时间
处的质点开始沿y轴正方向振动；
再经过时间
处的质点位移第一次为。
所以从时刻起，处的质点位移第一次为经过的时间为
17．如图所示，图甲是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像。试求：
（1）该简谐横波的传播方向；
（2）该简谐横波的波速为多少；
（3）比较t=0.1s时质点Q与质点P的加速度的大小；
（4）当质点Q处于波谷时，其右方与其平衡位置相距9m的质点的位置及运动方向。
【答案】（1）沿x轴正方向传播；（2）10m/s；（3）aQ﹤aP；（4）与Q相距2λ，因此处于平衡位置且向下运动
【详解】
（1）由图可知t=0时质点P的振动方向沿y轴负方向，简谐横波沿x轴正方向传播；
（2）由图甲得波长为λ=4m，由图乙得周期为T=0.4s，依据
v=
可得波速为
v=10m/s
（3）t=0.1s时质点运动了四分之一周期，质点Q离开平衡位置的位移小于质点P离开平衡位置的位移，故质点Q的加速度小于质点P的加速度aQ﹤aP；
（4）当质点Q处于波谷时，其右方与其平衡位置相距9m的质点与Q相距2λ，因此处于平衡位置且向下运动。