【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：横波的图像 波速、波长和频率（周期）的关系

这是一份【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：横波的图像 波速、波长和频率（周期）的关系，共13页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共27小题；共108分）
1. 当水波平稳地以 1.8 m/s 的速率向着海滩传播时，漂浮在海面上的人并不向海滩靠近，还发现从第 n 个波峰到第 (n+9) 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s。据此，可知该水波
A. 能量没有传递出去B. 各质点随波迁移
C. 频率为 6 HzD. 波长为 3 m

2. 一列横波某时刻的图象如图甲所示，图乙表示介质中某质点从该时刻开始段时间内的振动图象。则有
A. 若波沿 x 轴的正方向传播，则图乙可能为 K 质点的振动图象
B. 若波沿 x 轴的正方向传播，则图乙可能为 M 质点的振动图象
C. 若图乙为 L 质点的振动图象，则波沿 x 轴的正方向传播
D. 若图乙为 N 质点的振动图象，则波沿 x 轴的正方向传播

3. 两个振幅相同的波源 S1 、 S2 在水槽中形成如图所示的波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则
A. 在两波相遇的区域中会产生干涉现象
B. a 点此时位移最大
C. a 点的振动始终加强
D. a 点的振动始终减弱

4. 关于机械波，下列说法正确的有
A. 两列波相遇时，只要频率相等就一定能够观察到稳定的干涉现象
B. 缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象
C. 当观察者与波源间发生相对运动时，一定会发生多普勒效应
D. 根据公式 v=λf，机械波的频率越高，其传播速度越快

5. 关于机械波和电磁波的比较，下列说法正确的是
A. 它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B. 它们在本质上是相同的，只是频率不同而已
C. 它们都可能是横波，也可能是纵波
D. 机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质无关，只跟频率有关

6. 一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点 a 、 b 、 c，则
A. 此刻 a 的加速度最小
B. 此刻 b 的速度最小
C. 若波沿 x 轴正方向传播，此刻 b 向 y 轴正方向运动
D. 若波沿 x 轴负方向传播，a 比 c 先回到平衡位置

7. 一简谐横波在 x 轴上传播，在某时刻的波形图象如图所示，已知该时刻质点 E 向下振动，则下列说法正确的是
A. 该简谐波沿 x 轴负方向传播
B. 质点 A 将比质点 B 先回到平衡位置
C. 质点 D 的振幅最小
D. 质点 E 与质点 G 的振动方向总是相反

8. 如图所示为一列沿 x 轴的负方向传播的横波在 t=0 时刻的波形图，该波的传播速度大小为 20 m/s。则下列说法中正确的是
A. 该波的振幅为 2.0 cmB. 该波的频率为 0.2 Hz
C. t=0 时刻质点 A 向下运动D. t=0.5 s 时刻质点 A 向下运动

9. 如图所示，为一简谐波在某一时刻的波形（实线表示），经过一段时间，波形变成图中虚线所示。已知波速大小为 2 m/s，则这段时间不可能是
A. 1 sB. 2 sC. 3 sD. 7 s

10. 一列简谐波在 x 轴上传播，某时刻的波形如图所示，经 0.05 s 后，其波形如图中虚线所示。已知该波的周期大于 0.05 s，以下说法正确的是
A. 波速一定为 80 m/sB. 振幅一定为 2 cm
C. 波长一定为 8 mD. 频率一定为 5 Hz

11. 某机械波在甲介质中传播速度为 v，在乙介质中传播速度为 1.5v，则这列波在甲、乙两介质中传播时波长之比为
A. 1:1B. 3:2C. 2:3D. 1:2

12. 如图所示为沿 x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图，其波速为 200 m/s。下列说法中正确的是
A. 图示时刻质点 b 的加速度正在减小
B. 从图示时刻开始，经过 0.01 s 质点 b 通过的路程小于 0.4 m
C. 若此波遇到另一波并发生稳定干涉现象，则所遇到的波的频率为 50 Hz
D. 若该波所遇到的障碍物的尺寸小于 4 m，则不能发生明显的衍射现象

13. 如图为一列沿 x 轴传播的横波在某时刻的波形图，波的频率为 4 Hz，此时质点 A 的运动方向沿 y 轴负向，则该波的传播方向及波速分别为
A. 沿 x 轴正向，8 m/sB. 沿 x 轴正向，16 m/s
C. 沿 x 轴负向，8 m/sD. 沿 x 轴负向，16 m/s

14. 如图所示为波源开始振动后经过一个周期，在介质中形成的波形图。设介质中质点振动的周期为 T，下列说法中错误的是
A. 若 N 点是波源，则该时刻 P 质点的速度最大
B. 若 N 点是波源，则 P 点振动了 34T
C. 若 M 点是波源，则 P 点振动了 14T
D. 若 M 点是波源，则 M 点开始振动方向向下

15. 声音在空气中传播的过程中
A. 波速不断减小B. 频率不断减小C. 波长不断减小D. 振幅不断减小

16. 关于公式 v=λf，正确的是
A. 由 v=λf 知，λ 增大，则波速 v 也增大
B. 由 v=λf 知，f 增大，则波速 v 也增大
C. 对于同一列波来说，在不同介质中传播时，v 、 λ 、 f 三个量中，保持不变的只有 f
D. 由 v=λf 知，波长是 2 m 的声波传播速度比波长是 4 m 的声波传播速度小 2 倍

17. 声波在空气中传播的过程中
A. 频率不断减小B. 波速不断减小C. 波长不断减小D. 振幅不断减小

18. 波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是 1 m/s，在 t=0 时刻绳上的波形如图中（a）所示，则根据波的叠加原理，以下叙述中正确的是
A. 当 t=2 s 时，波形如图①，当 t=4 s 时，波形如图②
B. 当 t=2 s 时，波形如图①，当 t=4 s 时，波形如图③
C. 当 t=2 s 时，波形如图②，当 t=4 s 时，波形如图①
D. 当 t=2 s 时，波形如图②，当 t=4 s 时，波形如图③

19. 图 1 所示为一列简谐横波在 t=0 时的波动图象，图 2 所示为该波中 x=2 m 处质点 P 的振动图象，下列说法正确的是
A. 该波的波速为 2 m/s
B. 该波沿 x 轴负方向传播
C. t=1.0 s 时，质点 P 的速度最小，加速度最大
D. 在 t=0 到 t=2.0 s 的时间内，质点 P 的速度和加速度方向均未发生改变

20. 如图 a 所示，一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的 Q′ 、 P′ 、 O 、 P 、 Q 质点，相邻两质点间距离为 1 m。t=0 时刻，O 质点从平衡位置开始沿 y 轴正方向振动，并产生分别向左、向右传播的波，O 质点振动图象如图 b 所示，当 O 点第一次达到正方向最大位移的时刻，P 点刚开始振动，则
A. P′ 、 P 两点距离为半个波长，因此它们的振动步调始终相反
B. 当 Q′ 点振动第一次达到负向最大位移时，P 质点通过的路程是 20 cm
C. 当波在绳中传播时，绳中所有质点沿 x 轴移动的速度大小相等且保持不变
D. 若 O 质点振动加快，波的传播速度变大

21. 在 xOy 平面内有一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，波速为 2 m/s，振幅为 A。M 、 N 是平衡位置相距 2 m 的两个质点，如图所示。在 t=0 时，M 通过其平衡位置沿 y 轴正方向运动，N 位于其平衡位置上方最大位移处。已知该波的周期大于 1 s。则
​
A. 该波的周期为 53 s
B. 在 t=13 s 时，N 的速度一定为 2 m/s
C. 从 t=0 到 t=1 s，M 向右移动了 2 m
D. 从 t=13 s 到 t=23 s，M 的动能逐渐增大

22. 某质点在坐标原点 O 处做简谐运动，其振幅为 5 cm，振动周期为 0.4 s，振动在介质中沿 x 轴正向传播，波速为 1 m/s。当质点由平衡位置 O 开始向上振动 0.2 s 时立即停止振动，则停止振动后经过 0.2 s 时刻的波形是图中的
A. B.
C. D.

23. 有三根平行的弹性绳 A 、 B 、 C，其左端分布在同一直线 M 、 N 上，让它们的左端同时开始振动，经过一定时间后出现了如图所示情况，其中 P 、 Q 是平行于 M 、 N 的一条参考线。由图中信息可知
A. 形成的三列波的传播速度相同
B. 形成的三列波的波长相同
C. 弹性绳 A 中的质点振动的频率最大
D. 弹性绳 A 中的质点振动的周期最大

24. 一列周期为 T 的正弦横波沿 x 轴正方向传播，a 、 b 为 x 轴上的两个质点，其间距离小于一个波长。某时刻质点 a 振动到 x 轴上方的最高点，质点 b 恰好通过平衡位置向上运动，则从此时刻起再经 T2 时，a 、 b 间的波形为图中的
A. B.
C. D.

25. 一列简谐波在某一时刻的波形图象如图 1 所示，质点 P 在该时刻的振动速度为 v，经过 0.2 s，质点 P 的速度仍为 v；再经过 0.2 s，质点 P 的速度大小为 v 而方向相反。则这列波
A. 沿 x 轴负方向传播，波速 v=7.5 m/s
B. 沿 x 轴正方向传播，波速 v=7.5 m/s
C. 沿 x 轴负方向传播，波速 v=5 m/s
D. 沿 x 轴正方向传播，波速 v=5 m/s

26. 一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，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 的质点所处位置及运动情况是
A. 在其平衡位置下方且向上运动B. 在其平衡位置下方且向下运动
C. 在其平衡位置上方且向上运动D. 在其平衡位置上方且向下运动

27. 如图所示为一列向右传播的横波在 t=0 时刻的波形图，a 、 b 、 c 三个质点从图示时刻起第一次回到平衡位置的先后次序是
A. b 、 c 、 aB. c 、 b 、 aC. a 、 b 、 cD. a 、 c 、 b

二、双项选择题（共2小题；共8分）
28. 如下的四个图中，用水平箭头表示波的传播方向，用竖直箭头表示质点的振动方向，则正确的波形图是
A. B.
C. D.

29. 一简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。下列说法正确的是
A. 由波形图可知该波的波长
B. 由波形图可知该波的周期
C. 经 14 周期后质点 P 运动到 Q 点
D. 经 14 周期后质点 R 的速度变为零

三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. 一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波，在 t=0 时刻的波形图如图所示，此时坐标为 (10,0) 的质点 P 刚好开始振动，t1=2.0 s，坐标为 (0,0) 的质点刚好第 3 次到达波峰。下列判断正确的是
A. 质点 P 的振动频率为 1.25 Hz
B. \（t_{1}＝2.0\ \rm \） 时 P 点的振动方向沿 y 轴正方向
C. t=0 到 t1＝1.0 s，P 质点向左平移 1 m
D. t2=1.4 s 时坐标为 (−30,0) 的质点 M 首次位于波谷位置
E. 质点 M 振动后，M 、 Q 两质点的最大高度差为 40 cm
答案
第一部分
1. D
【解析】波传播的是振动形式、信息和能量，故能量传递出去了，A错误；波传播方向上的质点只是在自己的平衡位置附近做往复运动，并不会随波迁移，B错误；第 n 个波峰到第 n+9 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s，可知质点的振动周期即波的周期 T=159 s=53 s，频率 f=1T=0.6 Hz，C错误；该水波的波长 λ=vT=1.8×53 m=3 m，D正确。
2. C
【解析】题图乙所示质点在 t=0 时处在平衡位置且向上运动，那么，由题图甲可得，若波沿 x 轴负方向传播，题图乙与质点 N 振动情况一致；若波沿 x 轴正方向传播，题图乙和质点 L 振动情况一致，A 、B错误。若题图乙为 L 质点的振动图象，则波沿 x 轴的正方向传播，C正确。若题图乙为 N 质点的振动图象，则波沿 x 轴的负方向传播，D错误。
3. B
【解析】两列水波在水中传播的波速相等，从图中可以看出两列水波的波长不同，根据 v=λf，可知两列水波的频率不同，而只有两列波的频率相同时才可能发生干涉现象，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉现象，不会出现振动始终加强点和减弱点，A、C、D均错误；
在 a 点此时波峰与波峰叠加，a 点的位移为这两列波引起位移的矢量和，则 a 点此时位移最大，B正确。
4. B
【解析】频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波相遇叠加时，才会发生稳定的干涉现象，故A错误；发生明显的衍射现象的条件是缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小，故B正确；只有二者间有相对距离的变化时，才会发生多普勒效应，若观察者以波源为中心转动，则不会发生多普勒效应，故C错误；机械波的传播速度由介质决定，与频率无关，故D错误。
5. A
【解析】电磁波与机械波是两种本质不同的波，在电磁波传播过程中，电场强度 E 和磁感应强度 B 随时间和空间做周期性变化，且电场和磁场的振动方向均跟电磁波的传播方向垂直，故电磁波是横波；机械波是在传播过程中，振动方向和传播方向可能垂直，也可能平行，故机械波可以是横波，也可以是纵波，B、C项错误。机械波的传播只取决于介质，电磁波传播虽然不需要介质，但是其传播速度与介质、频率都有关系，D项错误。
6. C
【解析】由波形可以看出质点 a 在波峰、质点 b 在平衡位置，故质点 a 有最大的加速度，而质点 b 有最大的速度，A、B均错误；根据同侧法可以判断，若波沿 x 轴正方向传播，质点 b 此时向 y 轴正方向运动，C正确；若波沿 x 轴负方向传播，此时质点 a 开始从波峰向平衡位置运动，质点 c 已经从波谷向上运动了一段时间，故质点 c 先回到平衡位置，D错误。
7. A
8. D
9. B
10. B
11. C
12. C
【解析】本题是考查通过波形图及波动特点，得到相关物理量大小，由波形图可知波长 λ=4 m，而 v=200 m/s，则波的频率 f=vλ=2004=50 Hz，图中 b 点振动方向向下，加速度增大，A项错，振动周期 T=150=0.02 s，经 t=0.01 s=12T，经过两个振幅即 0.4 m，B项错，当与频率为 50 Hz 波相遇时因频率相同，将有干涉现象，C项对；因障碍物尺寸小于波长，所以能产生明显衍射现象，D项错。
13. D
【解析】质点 A 的运动方向沿 y 轴负向，根据平移法可知，波向 x 轴负向传播，波长为 4 m，频率为 4 Hz，所以周期为 T=1f=0.25 s，波速为 v=λT=16 m/s，ABC错误D正确。
14. A
15. D
16. C
17. D
18. D
【解析】根据波的叠加原理，由于波速 v=1 m/s，因此在 t=2 s 时，两列波的波形在 x=2 m 和 x=3 m 之间上下对称，叠加后各质点位移为 0，如图②所示；两列波传播时互不干扰，因此 t=4 s 时，两列波都沿绳传播了 s=vt=4 m，向右传播的波传播到了 x=(1+4) m=5 m 处，向左传播的波传播到了 x=(4−4) m=0 处，如图③所示。因此D正确，A、B、C错误。
19. C
【解析】由图 1 读出波长 λ=4 m，由图 2 读出 T=4 s，因此该波的波速 v=λT=44=1 s，选项A错误。
由图 2 可以看出，质点 P 在 t=0 时向上振动，再回到图 1 中，结合横波的特点：质点的振动方向和波的传播方向相互垂直，可知该波沿 x 轴正方向传播，选项B错误。由图 2 可知，t=1.0 s 时，质点 P 位于波峰位置，速度最小，加速度最大，所以选项C正确。从 t=0 到 t=2.0 s 是半个周期，质点 P 从平衡位置向上振动到波峰位置，然后再回到平衡位置，它的速度方向先向上再向下，加速度方向是由回复力方向决定的，该过程中，回复力的方向一直向下，所以加速度方向一直向下，因此选项D错误。
20. B
【解析】由图象可知 T=4 s，由 O 点第一次达到正方向最大位移的时刻，P 点刚开始振动可知，λ4=1 m，解得：λ=4 m，波速 v=λT=1 m/s。
依题向左、向右传播的两列波关于 y 轴对称，对称点步调总是相同，故A错误；
由振动图象可知，波源的起振方向向上，当 Q′ 点振动第一次达到负向最大位移时，经历的时间 Δt=OQ′v+3T4=21+3×44=5 s，对质点 P，有 Δt=OPv+Δt′，解得：Δt′=4 s=T，故 P 走过的路程 S=4A=4×5=20 cm，故B正确；
横波在 x 轴上传播时，绳上各质点在 y 轴方向做简谐运动，不沿 x 轴方向移动，绳中所有质点沿 y 轴振动的速度不等，而且速度在作周期性变化，故C错误；
机械波的传播速度由介质来决定，O 质点振动加快，不影响波的传播速度，故D错误。
21. D
【解析】波沿 x 轴正向传播，且 t=0 时，M 在平衡位置向上运动，N 在平衡位置上方最大位移处，
​
​如图所示，应满足：n+34λ=2 m，得 λ=84n+3 m，T=λv=44n+3 s>1 s，则 n=0 时，T=43 s，λ=83 m，故 A 错误。
​质点振动速度大小与波速无关，不能确定 N 的速度一定为 2 m/s，故 B 错误。
​质点不随波迁移，故 C 错误。
​从 t=13 s 到 t=23 s，M 质点恰好是由平衡位置上方最大位移处返回平衡位置，速度在增大，则动能在逐渐增大，故 D 正确。
22. C
23. C
24. A
25. C
【解析】由波的图象可直接读出振幅 A=0.02 m，波长 λ=4 m。
根据质点 P 连续两个 0.2 s 的始末状态，求出振动的周期，也就是波的周期，然后通过波速计算公式 v=λf=λT 求出速度。
由于波传播方向的不确定性引起质点 P 振动方向的不确定性，可能会出现不同的解。
如果波沿 x 轴负方向传播，质点 P 振动方向向下，振动过程示意图如图 2（a）所示，
设 O 为质点 P 的平衡位置，a 、 d 为最大位移处，由质点 P 振动的对称性分析，b 、 c 距离平衡位置 O 等间距，所以 b 、 c 为速度等大处。
设质点在 b 点的速度为 v，由 b 到 c 历时 0.2 s，速度仍为 v。质点由 c 经过 d 再回到 c 点速度大小仍为 v，但方向相反，历时也为 0.2 s。
设质点振动周期为 T，因此 14T=tbc2+tcd2=0.22+0.22s=0.2 s，
所以 T=0.8 s，
由波速计算公式 v=λT=40.8 m/s=5 m/s。
如果波沿 x 轴正方向传播，质点 P 振动方向向上，振动过程示意图如图 2（b）所示，则 32Tʹ=0.4 s，所以 Tʹ=0.83s。
由波速计算公式 vʹ=λTʹ=4×30.8m/s=15 m/s。
因此选项C才是正确的。
26. A
27. B
第二部分
28. B， C
【解析】由“同侧法”可知，表示波的传播方向与质点振动方向的两个箭头在曲线的同侧，正确的是B、C项。
29. A， D
【解析】由波的图象可知该波的波长，但不能确定该波的周期；x 轴上平衡位置不同的质点都围绕各自的平衡位置上下振动，所以质点 P 不可能运动到 Q 点；简谐波沿 x 轴正方向传播，可知质点 R 此刻正处于平衡位置向下运动，经过 14 周期正好达到最大负位移处，其速度变为零。故选A、D。
第三部分
30. A， D， E