物理选修33 波长、频率和波速测试题

这是一份物理选修33 波长、频率和波速测试题，共5页。试卷主要包含了关于波长,下列说法中正确的是，5 m　f=5 Hz，图甲为一列简谐横波在t=0等内容，欢迎下载使用。
题组一 波长
1.(多选)关于波长,下列说法中正确的是( )
A.在一个周期内,沿着波的传播方向,振动在介质中传播的距离是一个波长
B.两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长
C.在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长
D.在纵波中,两个密部或两个疏部之间的距离等于波长
解析:根据波动中时间与空间的对应性,时间是周期的多少倍,振动在介质中传播的距离就是波长的多少倍,选项A正确;根据波长的定义,可知选项B、C正确,选项D错误。
答案:ABC
2.(多选)在波的传播过程中,下列说法正确的是( )
A.每个质点的振动频率都等于波源的振动频率
B.振动情况始终完全相同的质点间的距离一定等于一个波长
C.振动情况始终完全相同的相邻两质点间的距离一定等于波长
D.振动步调相反的质点间的距离为半波长的整数倍
解析:参与波形成的每个质点都重复波源的振动,频率相同,A对。振动情况总是完全相同的质点间距为波长的整数倍,只有两者相邻,间距才为一个波长,故B错,C对。振动步调相反的质点间距为半波长的奇数倍,D错。
答案:AC
题组二 周期、频率和波速
3.同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播,某时刻的波形曲线如图所示,以下说法正确的是( )

A.声波在水中波长较大,b是水中声波的波形曲线
B.声波在空气中波长较大,b是空气中声波的波形曲线
C.水中质点振动频率较高,a是水中声波的波形曲线
D.空气中质点振动频率较高,a是空气中声波的波形曲线
解析:因声波的波速在水中较空气中快,而波的频率等于振源的振动频率,则声波在水和空气中传播的频率相同,再由v=λf知,声波在水中传播的波长长。
答案:A
4.一列简谐横波沿x轴正向传播,传到M点时波形如图所示,再经0.6 s,N点开始振动,则该波的振幅A和频率f为( )
A.A=1 m f=5 Hz
B.A=0.5 m f=5 Hz
C.A=1 m f=2.5 Hz
D.A=0.5 m f=2.5 Hz
解析:由图象可以直接读出该波的振幅A=0.5 m;经0.6 s N点开始振动,说明波在0.6 s内向前传播了6 m,所以波的传播速度为v==10 m/s,由图象知波长为 4 m,根据v=λf可得f= Hz=2.5 Hz,故D正确,A、B、C错误。
答案:D
题组三 综合应用
5.图甲为一列简谐横波在t=20 s时的波形图,图乙是这列波中P点的振动图象,那么该波的传播速度和传播方向是( )
A.v=25 cm/s,向左传播
B.v=50 cm/s,向左传播
C.v=25 cm/s,向右传播
D.v=50 cm/s,向右传播
解析:由题图乙知,周期T=2 s;由题图甲知,波长λ=100 cm;因此,波速v==50 cm/s。由于=10,所以 t=20 s 时,质点P的运动状态和t=0时相同,由图乙知,质点P此时沿y轴正向运动,结合图甲知,波向左传播。
答案:B
6.(多选)一列波沿绳子传播时,绳上有相距3 m的P点和Q点,它们的振动图线如图所示。其中实线为P点的图线,虚线为Q点的图线,则该列波的波长和波速的可能值为( )
A.6 m,30 m/sB.6 m,12 m/s
C.2 m,12 m/sD.2 m,10 m/s
解析:由振动图象可知,P、Q两点之间的距离为半个波长或半波长的奇数倍,λ= m(n=0,1,2,…),所以波长可能是6 m,2 m…;因T=0.2 s,波速由v=得v1=30 m/s,v2=10 m/s…,A、D正确。
答案:AD
(建议用时:30分钟)
1.介质中有一列简谐波,对于其中某个振动质点( )

A.它的振动速度等于波的传播速度
B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D.它的振动频率等于波源的振动频率
解析:介质中某个振动质点做简谐运动,其速度按正弦(或余弦)规律变化,而在同一介质中波的传播速度是不变的,振动速度和波的传播速度是两个不同的速度,A错误;在横波中振动方向和波的传播方向垂直,在纵波中振动方向和波的传播方向在一条直线上,B错误;质点在一个周期内走过的路程为4个振幅,C错误;波在传播的过程中,质点的振动频率为波源的频率,D正确。
答案:D
2.如图所示,位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S,产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2,则( )
A.f1=2f2,v1=v2B.f1=f2,v1=0.5v2
C.f1=f2,v1=2v2D.f1=0.5f2,v1=v2
解析:因两列波的波源都是S,所以它们的周期和频率都相同,即T1=T2,f1=f2,波速v=得v1=,v2=,则v1=2v2,C对。
答案:C
3.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时的波形如图所示,已知这列波在P点依次出现两个波峰的时间间隔为 0.4 s,则下列说法中正确的是( )
A.这列波的波速是10 m/s
B.质点P在1 s内所通过的路程是1 m,1 s末质点P具有向y正向振动的最大速度
C.从图示情况开始,再经过0.7 s,质点Q第一次到达波峰
D.当波传到Q点以后,P、Q两质点的振动情况始终相同
解析:由波的图象可读出波长λ=4 cm=0.04 m,由题中条件可得周期T=0.4 s,根据波速的关系式可得v= m/s=0.1 m/s,A选项错误。质点P在1 s内即 2.5个周期通过的路程s=2.5×4A=2.5×4×10 cm=100 cm=1 m,再次运动到平衡位置具有沿y轴正方向的最大速度,B选项正确。从题图中看出波峰距Q点为 7 cm,因此质点Q第一次到达波峰的时间t= s=0.7 s,C选项正确。由于P、Q两质点正好相距两个波长,所以两个质点的振动情况始终相同,D选项也正确。
答案:BCD
甲
4.一列简谐波沿x轴正方向传播,在t=0时波形如图甲所示,已知波速为10 m/s。则t=0.1 s时正确的波形应是图乙中的( )
乙
解析:由题图可知波长为λ=4.0 m,已知波速v=10 m/s,可得周期T= s=0.4 s。又根据该波沿x轴正向传播,则波峰和波谷均向x轴正向移动,经过t=0.1 s,可知波峰和波谷移动的距离为s=vt=10×0.1 m=1 m,所以可知x=1.0 m处的质点在波峰,x=3.0 m处的质点在波谷。故C正确。
答案:C
5.一列简谐横波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,此时质点P正沿y轴负方向运动,其振动图象如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是( )
A.沿x轴负方向,60 m/s
B.沿x轴正方向,60 m/s
C.沿x轴负方向,30 m/s
D.沿x轴正方向,30 m/s
解析:根据波的形成和传播规律可知,波沿x轴负方向传播,排除选项B、D;根据图甲可知波长λ=24 m,根据图乙可知周期T=(0.55-0.15) s=0.40 s,则波速v= m/s=60 m/s,选项A对,C错。
答案:A
6.一列简谐横波向右传播,波速为v,沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点,如图所示,某时刻P、Q两质点都处于平衡位置,且P、Q间仅有一个波峰,经过时间t,Q质点第一次运动到波谷。则t的可能值有( )
A.1个B.2个C.3个D.4个
解析:由题中条件可知,P、Q间的波形有如图所示四种且均向右传播:
对于图(1),λ=2L,Q点振动到波谷需时间t=T=;对于图(2),λ=L,Q点振动到波谷需时间t=T=;对于图(3),λ=L,Q点振动到波谷需时间t=T=;对于图(4),λ=L,Q点振动到波谷需时间t=T=。
综上可知,t的可能值有4个,选项D正确。
答案:D
7.(多选)某横波在介质中沿x轴传播,左图为t=0.25 s 时的波形图,右图为P点(x=1.5 m处的质点)的振动图象,那么下列说法正确的是( )
A.该波向右传播,波速为2 m/s
B.质点L与质点N的运动方向总相反
C.t=0.75 s时,质点M处于平衡位置,并正在往正方向运动
D.t=1.25 s时,质点K向右运动了2 m
解析:波长为4 m,周期为2 s,该波向右传播,波速为2 m/s,选项A正确;质点L与质点N相距半个波长,质点L与质点N的运动方向总相反,选项B正确;t=0.75 s时,质点M处于平衡位置,并正在往正方向运动,选项C正确;t=1.25 s时,质点K位于波谷,选项D错误。
答案:ABC
8.图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1 m处的质点,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则( )
A.t=0.10 s时,质点Q的速度方向向上
B.该波沿x轴正方向传播
C.该波的传播速度为40 m/s
D.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cm
解析:由题图乙知,t=0.10 s时,质点Q的速度方向向下,A错误;由题图甲和Q点在波形图中的位置知,该波沿x轴负方向传播,B错误;波长λ=8 m,周期T=0.20 s,则波速v==40 m/s,C正确;由质点振动规律知,质点P从此时刻位置开始经T通过的路程小于30 cm,D错误。
答案:C
9.从甲地向乙地发出频率为50 Hz的声波,若当波速为330 m/s时,在甲、乙两地间有若干个完整波形的波,当波速为340 m/s时,甲、乙两地间完整波形的波数减少了一个,则甲、乙两地相距多少米?
解析:由波长、频率、波速三者之间的关系及题意得两次波长分别为λ1= m,λ2= m。设波速为330 m/s时,甲、乙两地间有n个完整波形,据题意有(n-1)λ1=nλ2。所以n==34,所以甲、乙两地间距离为s=nλ2=34× m=224.4 m。
答案:224.4 m
10.如图所示,A、B是一列简谐横波中的两点。某时刻,A正处于正向最大位移处,另一点B恰好通过平衡位置向-y方向振动。已知A、B的横坐标分别为xA=0,xB=70 m,并且波长λ符合不等式:20 m