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    高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册3.3 机械波案例分析同步练习题

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    这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册3.3 机械波案例分析同步练习题,共15页。试卷主要包含了3机械波案例分析同步练习,5s时,质点Q的位移为6cm等内容,欢迎下载使用。


    1.图甲为一列简谐波在时刻的波形图,P是平衡位置为处的质点,Q是平衡位置为处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则( )
    A.在时,质点P的速度方向为y轴正方向
    B.质点Q简谐运动的表达式为
    C.从到,该波沿x轴正方向传播了4m
    D.从到,质点P通过的路程为30cm
    【答案】A
    【详解】
    A.由振动图像知,时,Q处于平衡位置向下振动,根据上下坡法知,波沿x轴负方向传播,当时,即在开始经过,质点P在平衡位置以下向上振动,即速度方向沿y轴正方向,故A正确。
    B.因为
    则质点Q简谐运动的表达式为
    故B错误。
    C.由A知波在向左传播,故C错误。
    D.由于P点不是在波峰或波谷,或平衡位置,经过,即经过个周期,质点经历的路程不等于3A,即30cm,故D错误。
    故选A。
    2.一列沿x轴正方向传播的横波,其振幅为A,波长为,某一时刻的波形图如图所示,在该时刻某质点的坐标为(,0),经过四分之一周期后,该质点坐标为( )
    A.(,0)B.(,A)C.(,-A)D.(,-A)
    【答案】C
    【详解】
    介质中质点只在平衡位置附近上下振动,并不随波迁移,所以经过四分之一周期,其横坐标仍为λ;又横波x轴正方向传播,可判断该时刻质点的振动方向向下,所以经过四分之一周期,其纵坐标为-A。
    故选C。
    3.如图所示,为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度。则以下说法正确的是( )
    A.该波的频率为
    B.t=0时刻A点振动方向向上
    C.时间内,质点A通过的路程大于8cm
    D.时间内,质点A通过的路程等于8cm
    【答案】D
    【详解】
    A. 该波的周期为
    频率为
    选项A错误;
    B. 由波形图可知,t=0时刻A点振动方向向下,选项B错误;
    CD. 因0.5s=T,则时间内,质点A通过的路程等于2A=8cm,选项D正确,C错误。
    故选D。
    4.一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻,波刚好传到x=2m处,波形图如图a所示,P、Q是介质中的两个质点,其中一质点的振动图像为图b。下列说法正确的是( )
    A.波源的起振方向向下
    B.图b是质点P的振动图像
    C.在t=1.5s时,质点Q的位移为6cm
    D.从t=0起,质点Q比质点P先达到波谷
    【答案】A
    【详解】
    A.在t=0时刻,波刚好传到x=2m处,由同侧法可知起振向下, 则波源的起振也向下,故A正确;
    B.图b可读出t=0时刻的质点在平衡位置向上振动,则图b是质点Q的振动图像,故B错误;
    C.根据图a可读出波的波长为,图b可读出周期为,则波速为

    t=1.5s=
    t=0时刻Q向上振动,有图b可知在t=1.5s时质点Q的位移为-2cm,故C错误;
    D.从t=0起,P向下振动,Q向上振动,则质点Q比质点P后达到波谷,故D错误;
    故选A。
    5.一列简谐横波沿轴正方向传播,在时刻的波形图如图所示。已知波速为,且波刚传到点。下列选项正确的是( )
    A.波源的振动周期为
    B.质点比质点先回到平衡位置
    C.时,质点沿负方向运动
    D.时,质点的加速度比质点的加速度大
    【答案】B
    【详解】
    A.由图可得:波长
    故周期
    故A错误;
    B.根据波向右传播,质点a向波谷运动,质点b在波峰,向平衡位置运动,故质点a比质点b晚回平衡位置,故B正确;
    C.根据波向右传播,根据“平移法”可知t=0时,质点d沿y轴正方向运动,故C错误;
    D.由图可得:质点a比质点b离平衡位置近,根据
    可知质点a的加速度比质点b的加速度小,故D错误。
    故选B。
    6.如图所示为一列简谐横波在t=0时的波形图,波中P点在此刻向上振动,P点的振动周期是2秒,那么对于此列波,下列说法正确的是( )
    A.该波的波长为2mB.该波的频率为2Hz
    C.该波沿x轴向右传播D.该波的传播速度为0.5m/s
    【答案】D
    【详解】
    A.由波形图可知,该波的波长为1m,A错误;
    B.质点的振动周期与波的传播周期相同,故该波的周期为2s,频率为0.5Hz,B错误;
    C.波中P点在此刻向上振动,由“同侧法”可知,该波沿x轴向左传播,C错误;
    D.该波的传播速度为
    D正确。
    故选D。
    7.如图甲所示为一列简谐横波在t=2s时波的图像,P为介质中的一个质点。图乙是质点P的振动图像,那么该波的传播速度v和传播方向是( )
    A.v=1.0m/s,沿x轴负方向B.v=0.5m/s,沿x轴负方向
    C.v=0.5m/s,沿x轴正方向D.v=1.0m/s,沿x轴正方向
    【答案】C
    【详解】
    在t=2s时,质点P沿y轴正向运动,结合波的图像可知,波沿x轴正方向传播,波速为
    故选C。
    8.如图所示为一列沿x轴方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6s时刻的波形图,由图判断下列哪一个波速是可能的( )
    A.B.C.D.
    【答案】ABD
    【详解】
    依题意,由题图知该列波波长
    若波沿x轴正方向传播,则有
    则波速为
    可求得时
    若波沿x轴负方向传播,则有
    则波速为
    可求得时

    无论波沿x轴正方向还是负方向传播,n取0或任何正整数,均不能求得
    故C错误,ABD正确。
    故选ABD。
    9.图甲为一列简谐横波在时的波形图,图乙为介质中平衡位置在处的质点的振动图像。下列说法正确的是( )
    A.该波沿轴正方向传播
    B.该波的传播速度为
    C.内,运动的路程为
    D.时,沿轴正方向通过平衡位置
    E.该波遇到尺寸为的障碍物时能发生明显衍射现象
    【答案】BCE
    【详解】
    A.由图乙可知,时刻质点向轴正方向运动,则由图甲可知质点正在重复其右侧质点的振动,因此可知波沿轴负方向传播,A错误;
    B.由图甲可知波的波长,由图乙可知波的周期,根据
    代入数据计算可得
    B正确;
    CD.由题意可知,,所以内,正沿轴负方向通过平衡位置,运动的路程为
    C正确,D错误;
    E.由图甲可知波的波长,该波遇到尺寸为的障碍物时能发生明显衍射现象,E正确。
    故选BCE。
    10.如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图。图乙表示该波传播的介质中x=2m处的a质点从t=0时刻起的振动图象。则下列说法正确的是( )
    A.波沿x轴负方向传播
    B.波传播的速度为20m/s
    C.t=0.25s时,质点a的位移方向沿y轴负方向
    D.t=0.25s时,x=4m处的质点b的加速度沿y轴负方向
    E.从t=0开始,经0.3s,质点b通过的路程为6cm
    【答案】BCD
    【详解】
    A.根据振动图像可知,a质点从t=0时刻起向下振动,结合质点的振动方向与波的传播方向的关系,波沿x轴正方向传播。A错误;
    B.根据两图像结合波速公式得
    B错误;
    C.t=0.25s时,根据振动图像,可推理得质点a的位移方向沿y轴负方向且最大。C正确;
    D.t=0.25s时,质点b处于波峰位置,所以质点b的加速度沿y轴负方向。D正确;
    E.从t=0开始,经0.3s,即经历了1.5个周期,质点b通过的路程为
    E错误。
    故选BCD。
    11.图(a)是一波源的振动图像,图(b)是某同学画出的某一时刻该波波动图像的一部分,该波沿轴的正方向传播,P、Q是介质中的两个质点,下列说法中正确的是( )
    A.该时刻这列波至少传播到处
    B.此刻之后,Q比P先回到平衡位置
    C.与的质点在任何时候都保持相同的距离
    D.从波源开始振动,在10s内传播方向上的质点振动经过的最长路程是
    E.在和两时刻,处质点速度大小相等、方向相反
    【答案】ADE
    【详解】
    A.由于波源从平衡位置向上振动,波的最前端应该是先出现波峰,因此这列波至少传播到处,A正确;
    B.由于波沿轴的正方向传播,因此P比Q先回到平衡位置,B错误;
    C.由于与的质点恰好相差半个波长,振动情况相反,一个到达波峰时,另一个恰好到达波谷,他们之间的距离时刻改变,C错误;
    D.由于振动周期为4s,质点每振动一个周期,运动4倍振幅,因此在10s内传播方向上的质点振动经过的最长路程是
    D正确
    E.在和两时刻恰好相差半个周期,处质点振动情况恰好相反,E正确。
    故选ADE。
    12.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在时刻波刚好传播到处的质点A,如图所示,已知波的传播速度为,下列说法正确的是( )
    A.当质点B开始起振时,质点A此时刚好在波谷
    B.从时刻起再经过0.5s时间质点B第一次出现波峰
    C.从时刻起再经过0.35s时间质点B开始起振
    D.在时刻起到质点B第一次出现波峰的时间内质点A经过的路程是
    【答案】ABD
    【详解】
    A.因波长为8m,则AB=18m=2λ,则当质点B开始起振时,质点A此时刚好在波谷,选项A正确;
    B.从时刻起再经过0.5s时间,波向前传播24m,则此时质点B第一次出现波峰,选项B正确;
    C.从时刻起再经过
    时间质点B开始起振,选项C错误;
    D.周期
    在时刻起到质点B第一次出现波峰的时间为,则在此时间内质点A经过的路程是,选项D正确。
    故选ABD。
    13.如图所示,一列简谐横波沿轴正方向传播,、是轴上相距()的两质点。某时刻质点的位移达到正最大值,质点恰好处在平衡位置且向负方向运动,经,质点恰好处在平衡位置且向负方向运动,质点的位移达到负最大值,则该简谐横波传播的速度可能为( )
    A.B.C.D.
    【答案】AC
    【详解】
    由题意可知
    在1s内波传播的距离为
    (n=0、1、2、3……)
    则波速
    (n=0、1、2、3……)
    则波速可能为1m/s或者5m/s。
    故选AC。
    14.一列简谐描波沿x轴传播,时刻的波形如图所示,质点M、N分别为波传播路径上平衡位置在、的两个质点,质点M的振动比质点N的振动滞后0.3s,则下列判断正确的是( )
    A.波沿x轴负方向传播
    B.时刻,质点N沿y轴正向振动
    C.波传播的速度大小为10m/s
    D.在0.3s时间内,质点N会沿波传播的方向运动6m
    E.在0.6s时间内,质点M运动的路程为0.6m
    【答案】ABE
    【详解】
    A.质点M的振动比质点N的振动滞后,所以质点N先振动,因此波沿x轴负方向传播。A正确;
    B.根据质点振动和波传播的方向关系,时刻,质点N沿y轴正向振动。B正确;
    C.根据波速公式得
    C错误;
    D.质点N只会在平衡位置附近做往复运动,不会随波传播。D错误;
    E.质点的振动周期为
    所以在0.6s时间内,即在1.5个周期内,质点M运动的路程为
    E正确。
    故选ABE。
    15.如图所示,一列简谐横波沿x轴负向传播,实线表示时的波形图,虚线表示时的波形图,振幅为,求:
    (1)可能的波速v;
    (2)若波的周期大于,平衡位置坐标的质点Q在时间段走过的路程。
    【答案】(1);(2)
    【详解】
    (1)因为简谐波沿x轴负向传播,由图像可知,波传播的距离为,根据公式,有
    (2)由波形图可知,
    又因波的周期大于,故可得该波的周期为4s,则Q在时间段走过的路程为
    16.让一根均匀软绳的绳端M点在垂直于软绳的方向上做简谐运动,软绳上会形成横波波形,如图甲。已知软绳端点M的振动图像如图乙。观察发现,当时,软绳上各点都已经开始振动。在时刻,M、N平衡位置之间只有一个波峰,且N点处在平衡位置,M、N两点平衡位置之间距离。求:
    (1)波长和传播速度;
    (2)从端点M起振开始计时,绳上N点第五次运动到波峰位置的时间。
    【答案】(1)第一种:当λ1=d=0.6m时,v1=3m/s ;第二种:当λ2=d=0.4m时,v2=2m/s(2)当v1=3m/s时,t1=1.15s;当v2=2m/s时,t2=1.25s
    【详解】
    (1)由图乙可知,波传播的周期,在时,M点振动方向向上;
    由题意知,有两种可能
    第一种:当时
    第二种:当时
    (2)由图乙可知,时,M点振点方向向下,绳上N点第五次到达波峰位置的时间

    当时
    当时
    17.如图是某简谐横波的波形图,实线表示t=0时刻的波形,虚线表示0.2s后的波形图。
    (1)若波向左传播,则它传播的可能距离是多少?
    (2)若波向右传播,则它的最大周期是多少?
    (3)若波速为35m/s,则波的传播方向如何?
    【答案】(1)3m、7m、11m…;(2)0.8s;(3)向左
    【详解】
    (1)若向左传播,时间内波传播的距离为
    =(n+)λ(n=0,1,2…)
    其中λ=4m,得到
    x=(4n+3)m,(n=0,1,2…)
    可能距离为3m、7m、11m…
    (2)当波向右传播时,和周期T的关系为
    (n=0,1,2…)
    所以
    (n=0,1,2…)
    当n=0时,T有最大值
    (3)波在内传播的距离为
    结合图形可判断出波是向左传播的。
    18.如图所示,一列在x轴上传播的简谐横波,实线表示时刻的波形图,虚线是这列波在时刻的波形图。
    (1)求该波的波长和振幅;
    (2)若时刻,处的质点P向y轴正方向振动,且,求这列波的波速;
    (3)若波速为,则波向哪个方向传播?并写出P质点的振动方程
    【答案】(1),A=4cm;(2);(3)沿x轴正方向传播,
    【详解】
    (1)由图像可得波长振幅A=4cm;
    (2)由于时刻,质点P向y轴正方向振动,故波的传播方向沿x轴正方向,又由于,故这列波在内向x轴正方向传播的距离为,
    故波速
    (3)若,则的时间内波传播的距离
    根据波形的平移可知波沿x轴正方向传播,因

    故可得
    故P质点的振动方程
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