鲁科版高中物理选择性必修第一册素养培优集训3机械振动与机械波基础巩固练含答案

这是一份鲁科版高中物理选择性必修第一册素养培优集训3机械振动与机械波基础巩固练含答案，共8页。
机械振动与机械波一、选择题1．关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是(　　)A．物体做机械振动，一定产生机械波B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步C．参与振动的质点群频率各不相同D．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递B　[机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质．只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故选项A错误；任何波动都是由波源带动它周围的质点、周围的质点(相当于新的波源)带动更远的质点，所以后一质点总是落后前一质点的振动，故选项B正确；参与振动的质点的振动情况同振源，频率都相同，故选项C错误；形成机械波的各个质点，只在各自的平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离振源远的质点振动的能量，是通过各质点的传递从振源获得的，故选项D错误．]2．(多选)如图为一列简谐横波在t＝1.0 s时刻的波形图．已知图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.2 s，则以下说法正确的是(　　)A．这列波的波速为10 m/sB．这列波的频率为2.5 HzC．这列波沿x轴正方向传播D．再经过0.4 s，质点P第一次回到平衡位置AB　[从题中可知波长λ＝4 m，T＝0.4 s，解得v＝＝10 m/s，A正确；根据f＝，可得f＝2.5 Hz，B正确；质点b起振比质点a早，可知波沿x轴负方向传播，C错误；再经过0.4 s，也就是一个周期，质点P是第二次回到平衡位置，D错误．]3．一简谐机械横波沿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的小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D　[根据题图甲所示的波动图像，由于波沿x轴正方向传播，t＝0时刻a点速度为零，b点速度最大，即t＝0时刻质点a的速度比质点b的速度小，选项A错误；由于t＝0时刻质点a位移最大，所受回复力最大，加速度最大，质点b处于平衡位置，位移为零，回复力为零，加速度为零，所以t＝0时刻质点a的加速度比质点b的大，选项B错误；根据题图甲所示的波动图像，由于波沿x轴正方向传播，t＝0时刻，质点a从正的最大位移处向下运动，质点b从平衡位置向下运动，所以题图乙可以表示质点b的振动，选项C错误，D正确．]4．(多选)取向上为质点振动的正方向，得到如图所示的两个图像，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，关于图甲中A质点在该时刻的运动方向和图乙中B时刻质点的运动方向，下列说法正确的是(　　)甲　　　　　　　　　　　乙A．A质点向下 B．A质点向上C．B时刻向下 D．B时刻向上AC　[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，选项A正确，B错误；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)，选项C正确，D错误．]5．(多选)图(a)为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图(b)为质点Q的振动图像．下列说法正确的是(　　)(a)　　　　　　　　　(b)A．在t＝0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动B．在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 mD．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cmBC　[由图(a)得λ＝8 m，由图(b)得T＝0.2 s，所以v＝＝40 m/s．由图(b)知，在t＝0.10 s时，质点Q通过平衡位置向y轴负方向运动，A错误；结合图(a)，由“同侧法”判得波沿x轴负方向传播，根据特殊点法，画出t＝0.25 s时的波形图，标出P、Q点，如图所示，此时P点在x轴下方，其加速度沿y轴正方向，B正确；Δt＝0.25 s－0.10 s＝0.15 s，Δx＝v·Δt＝6 m，C正确；P点起始位置不在平衡位置或最大位移处，故D错误．]6．(多选)如图甲所示的y­x图线表示一列简谐波在沿x轴方向传播时的波形图，若以图甲所示情况为计时起点，那么图乙所示y­t图线表示的是(　　)甲　　　　　　　　　乙A．当这列波沿x轴正方向传播时，是表示a质点的振动图像B．当这列波沿x轴负方向传播时，是表示a质点的振动图像C．当这列波沿x轴正方向传播时，是表示b质点的振动图像D．当这列波沿x轴负方向传播时，是表示b质点的振动图像AD　[根据波的传播方向，确定质点的振动方向，进而画出该点的振动图像．如果这列波沿x轴正方向传播，a点应向上运动，b点应向下运动，这样振动图像表示的是a质点的振动图像；如果这列波沿x轴负方向传播，a点应向下运动，b点应向上运动，振动图像表示的是b质点的振动图像．故A、D正确．]7．(多选)图(a)为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图(b)为介质中平衡位置在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(　　)(a)　　　　　　　　　　(b)A．波速为0.5 m/sB．波的传播方向向右C．0～2 s时间内，P运动的路程为8 cmD．0～2 s时间内，P向y轴正方向运动AC　[根据题图(a)得波长λ＝2 m，根据题图(b)得T＝4 s，所以v＝＝0.5 m/s，选项A正确；根据题图(b)可知x＝1.5 m处的质点在t＝2 s时，振动方向沿y轴负方向，利用“上下坡”法可以判断波的传播方向向左，选项B错误；在t＝2 s时质点P在最低点，又因T＝4 s，可知t＝0时质点P在最高点，所以0～2 s时间内质点P通过的路程为8 cm，选项C正确；0～2 s内质点P向y轴负方向运动，选项D错误．]8．一列简谐横波沿x轴负方向传播，图甲是t＝1 s时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图像(两图用同一时间起点)，则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像(　　)甲　　　　　　　　　　乙A．x＝0处的质点 B．x＝1 m处的质点C．x＝2 m处的质点 D．x＝3 m处的质点A　[题图甲中根据上、下坡法可判定t＝1 s时0～1 m间、3～5 m间质点向－y方向振动，1～3 m间、5～6 m间质点向＋y方向振动，因此可判断图乙可能是x＝0或x＝4 m处的质点的振动图像．故A正确．]9．(多选)如图所示，甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，乙为介质中x＝2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像，质点Q的平衡位置位于x＝3.5 m处，下列说法正确的是(　　)甲　　　　　　　　　乙A．这列波沿x轴正方向传播B．在0.3 s时间内，质点P向右移动了3 mC．t＝0.1 s时，质点P的加速度大于质点Q的加速度D．t＝0.25 s时，x＝3.5 m处的质点Q到达波峰位置ACD　[由题图乙知，t＝0时刻质点P的速度向上，则由波形的平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故A正确；据波的传播特点可知，质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故B错误；t＝0.1 s时，质点P处于最大位移处，据简谐运动的特点可知，此时加速度最大；而质点Q此时不在最大位移处，所以质点P的加速度大于质点Q的加速度，故C正确；据题图乙可知经过0.2 s时，质点P再次到达平衡位置，运动方向向下，而质点Q位于平衡位置上方；由于两质点相距1.5 m，再经过0.05 s时，质点P位移与质点Q在0时刻的位移相同，所以质点Q处于平衡位置的最上方，即处在波峰，故D正确．]10．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，介质中质点A、B、C的平衡位置分别位于x＝2 m、x＝3 m、x＝6 m处．从t＝0时刻开始计时，当t＝9 s时质点A刚好第3次到达波峰，则(　　)A．此列波的波速一定为1 m/sB．质点A的振动方程可表示为y＝sin(0.25πt)mC．质点C起振方向沿y轴负向D．如果质点C到达波峰，则质点B一定在平衡位置ACD　[根据波形图得到波长λ＝4 m，从t＝0时刻开始计时，当t＝9 s时质点A刚好第3次到达波峰，则有2T＝9 s，可知该列波周期T＝4 s，这列波的波速为v＝＝1 m/s，故A项正确；ω＝＝0.5π rad/s，振幅A＝1 m，则质点A的振动方程可表示为y＝Asin ωt＝sin(0.5πt) m，故B项错误；质点C起振方向与图示时刻x＝4 m处质点的起振方向相同，沿y轴负向，故C项正确；B、C两质点平衡位置相距λ，则如果质点C到达波峰，则质点B一定在平衡位置，故D项正确．]二、非选择题11．在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距6 m的A、B两质点，图甲、乙分别是A、B两质点的振动图像．甲　　　　　　　　　乙(1)求这列波可能的波长；(2)若波由A向B传播，波长大于5 m，求波速大小．[解析]　(1)①若波由A向B传播，由题图可知B质点比A质点晚振动的时间Δt＝T(n＝0,1,2，…)，所以A、B间的距离为Δs＝λ(n＝0,1,2，…)，则波长为λ＝＝ m(n＝0,1,2，…)．②若波由B向A传播，A点比B点晚振动的时间Δt′＝T(n＝0,1,2，…)，所以A、B间的距离为Δs＝λ′(n＝0,1,2，…)，则波长为λ′＝＝ m(n＝0,1,2，…)．(2)由λ＝ m＞5 m得，n＝0，λ＝8 m，v＝＝ m/s＝20 m/s．[答案]　(1)见解析　(2)20 m/s12．如图所示是一列简谐横波在某一时刻的波形图，这列波从O点传播到F点需要0.12 s，求：(1)这列波的传播速度；(2)画出这列波经0.26 s后的波形图；(3)若波的传播方向跟上述方向相反，画出这列波经0.18 s后的波形图．[解析]　(1)从题目和波形图提供的条件可知，波从O点传播到F点，波形推移了1λ，所需要的时间为0.12 s．传播一个波长的时间T＝0.08 s，则v＝＝ m/s＝5 m/s或v＝＝ m/s＝5 m/s．(2)t1＝0.26 s＝0.24 s＋0.02 s＝3T＋，根据振动与波的时空周期性特点，t1时刻波形图如图所示．(3)t2＝0.18 s＝0.16 s＋0.02 s＝2T＋T，同理可知t2时刻的波形图如图所示．[答案]　(1)5 m/s　(2)、(3)见解析图13．简谐横波某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图像如图乙所示．甲　　　　　　　　　　乙(1)求该简谐波的波速；(2)从该时刻起，再经过Δt＝0.4 s，A质点通过的路程和波传播的距离分别为多少？(3)若t＝0时振动刚刚传到A点，从该时刻起再经多长时间图甲中横坐标为45 m的质点(未画出)第二次位于波峰？[解析]　(1)由图甲知，波长λ＝20 m，由图乙知，周期T＝0.8 s，波速v＝＝ m/s＝25 m/s．(2)因为Δt＝0.4 s＝所以质点A通过的路程为2个振幅，即4 cm，在内波传播的距离为＝10 m．(3)由t＝0时刻A点向上振动知，波沿x轴正方向传播，波速v＝25 m/s，x＝45 m处的质点第一次到达波峰的时间t1＝ s＝1 s所以此质点第二次位于波峰的时间t＝t1＋T＝1.8 s．[答案]　(1)25 m/s　(2)4 cm　10 m　(3)1.8 s