新人教版高中物理选择性必修第一册第三章机械波2波的描述训练含解析

波的描述

A组·基础达标

1．在坐标原点的波源从t＝0时刻开始向上做简谐振动，振动周期T.在t＝时，波源突然停止运动，则t＝T时波的图像是(　　)

【答案】B　【解析】在t＝时，波源突然停止运动，知坐标原点处于负的最大位移处，在t＝T时，坐标原点仍然处于负的最大位移处，波形向前传播一个周期，质点开始向上振动，根据“上下坡法”知起振的点处于下坡，故B正确，A、C、D错误．

2．在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图像如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是(　　)

【答案】D　【解析】由振动图像知，波源O在一个周期内刚好完成一次全振动，此时质点O在平衡位置向下振动，故D正确．

3．如图，t＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，振动周期为 0.4 s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波．下图中能够正确表示t＝0.6 s时波形的图是(　　)

【答案】C　【解析】由于波沿x轴正、负两方向传播的波形关于y轴对称，故A、B错误；t＝0时刻波源沿y轴正方向开始振动，经过0.6 s即1.5T，波源位于平衡位置且沿y轴负方向振动，据“同侧法”可知C正确，D错误．

4．一列横波在介质中向右传播，右图为此波某时刻的波形，并且只有M、N间的质点在振动，下列说法正确的是(　　)

A．波源是M，且波恰好传至N质点

B．波源是N，且波恰好传至M质点

C．Q质点此时的振动方向向下

D．从该时刻起，Q质点比P质点先回到平衡位置

【答案】A　【解析】因为波向右传播，只有M、N间的质点振动，故M是波源且恰传到N点，每一质点的振动追随与它相邻的左边质点的振动，因而Q点振动方向向上，从此时刻起，P点由最大位移直接回到平衡位置，Q先向上到最大位移处再回到平衡位置，故A正确，B、C、D错误．

5．(2021届浙江期中)如图所示，是一列简谐横波在t＝0.15 s时的波形图，该波沿x轴负方向传播，传播的速度为v＝10 m/s，则质点a的振动图像是下列图中的(　　)

【答案】D　【解析】波沿x轴负方向传播，则质点a在0.15 s时，由平衡位置向负的最大位移处运动；由波的图像可知，波长λ＝2 m，波的周期T＝＝ s＝0.2 s；由图可知A、B、C错误，D正确．

6．(2020年山东淄川中学检测)在某一均匀介质中由原点发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是(　　)

A．此时P、Q两质点运动方向相反

B．再经过0.5 s，质点N刚好在(－5 m,20 cm)位置

C．波的频率与波源的振动频率无关

D．波速由波源和介质的性质共同决定

【答案】B　【解析】波同时向两侧传播，根据对称性可知，此时P(－2 m，0 cm)、Q(2 m,0 cm)两点运动方向相同，故A错误；由图可知，N到波的前沿的距离为2 m，波传播到N的时间t1＝0.4 s，由图知波长λ＝2 m，周期为T＝0.4 s，则经过0.5 s质点N刚好到达波峰位置，其坐标为(－5 m，20 cm)，故B正确；波在传播过程中是受迫振动，波的频率和波源的频率一致，故C错误；波速只与介质有关，同种介质波速相同，故D错误．

7．(2021届石家庄辛集中学期末)如图甲所示，S为振源，P质点距S的距离为r，t＝0时刻S由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为P质点从t1时刻开始振动的振动图像，则下列说法正确的是(　　)

A．t＝0时刻振源S的振动方向沿y轴正方向

B．t2时刻P质点振动速度最大，方向沿y轴负方向

C．t2时刻振源S处于平衡位置向y轴正方向振动

D．若波源停止振动，则P质点也马上停止振动

【答案】A　【解析】当机械波在t1时刻刚传到P质点时，P质点的起振方向沿y轴正方向，说明这列波的起振方向沿y轴正方向，则t＝0时，振源S的振动方向沿y轴正方向， A正确；根据题图乙可知，t2时刻P质点处于平衡位置向y轴正方向振动，即此时P质点具有正向的最大速度， B错误；根据题图乙无法确定t2时刻振源S的位置， C错误；如果波源停止振动，则P质点需要经过t1时间才会停止振动， D错误．

8．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图像，下列说法中正确的是(　　)

A．该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向相反

B．该时刻b点和c点处的质点位移相同，速度方向也相同

C．质点b比质点c先回到平衡位置

D．质点a比质点d先回到平衡位置

【答案】D　【解析】题图时刻a、d两点位移相同，加速度相同，故A错误；据“上坡下、下坡上”可以判断a、b两点向上运动，c、d两点向下运动，所以c比b先回到平衡位置，a比d先回到平衡位置，故B、C错误，D正确．

9．(多选)(2021届西藏日喀则一中期中)简谐横波某时刻的波形图像如图所示．由此图可知(　　)

A．若质点a向上运动，则波是从左向右传播的

B．若质点b向下运动，则波是从左向右传播的

C．若波从右向左传播，则质点c向下运动

D．若波从右向左传播，则质点d向上运动

【答案】AD　【解析】由“上下坡法”可判断，若波向右传播，则a、b向上运动，c、d向下运动；若波向左传播，则a、b向下运动，c、d向上运动．故A、D正确．

10．(2020年汉川第二中学月考)湖面上停放甲、乙两条船，它们相距30 m，一列水波正在湖面上沿两船连线方向传播，观察到甲船从开始振动的1 min内上下震荡30次，而乙船在这个时间内上下震荡28次．求：

(1)这列波的周期；

(2)水波在水面上传播的速度．

【答案】(1)2 s　(2)7.5 m/s

【解析】(1)甲船从开始振动的1 min内上下震荡30次，则甲船的振动周期为T＝＝ s＝2 s，这列波的周期等于船的振动周期，也为2 s.

(2)波从甲船传到乙船，1 min内，甲船比乙船多震荡2次，说明两船间的距离是两个波长，由题意得2λ＝30 m，

解得λ＝15 m，

则v＝＝7.5 m/s.

B组·能力提升

11．(多选)(2021届河南师大附中月考)如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3……，现使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，质点1的起始振动方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是(　　)

A．加速度方向竖直向上 　　 B．加速度方向竖直向下

C．速度方向竖直向上 　　 D．速度方向竖直向下

【答案】BD　【解析】由题可知，质点1的起振方向向上，介质中各质点起振方向均向上，波向右传播，画出1～13个质点间的波形如图所示：

由图可以看出，质点9正在向下运动，速度方向向下，位移减小，加速度也正在减小，且方向竖直向下，故B、D正确，A、C错误．

12．(多选)一简谐机械波沿x轴正方向传播，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(　　)

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的大

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

【答案】BD　【解析】t＝0时刻a在波峰，速度为零，加速度最大，b在平衡位置，加速度为零，速度最大，A错误，B正确；根据“上下坡法”可以判断，t＝0时刻b点在平衡位置且向下运动，C错误，D正确．

13．(多选)(2021届台州期末)一列波的波源S在原点做竖直方向、频率为10 Hz的简谐运动．t0时刻，向右传播的波形如图所示，向左传播的波形未画出．下列说法正确的是(　　)

A．t0时刻，x＝1 m处的质点振动方向向上

B．t0时刻，x＝－2 m处的质点振动方向向上

C．t0＋0.175 s时刻，x＝－1 m处的质点处在波谷位置

D．t0－0.125 s时刻，x＝1 m处的质点处在波峰位置

【答案】AC　【解析】由于波的传播方向向右，则波形向右平移，可知t0时刻，x＝1 m处的质点向上运动，故A正确；t0时刻，x＝－2 m处的质点与x＝2 m处的质点振动方向相同，振动方向向下，故B错误；波的周期为T＝＝ s＝0.1 s，则t0＋0.175 s为又经过了1T，x＝－1 m处的质点与1T 时刻x＝1 m的位置相同，处于波谷；同理在t0－0.125 s时刻，x＝1 m处的质点处于波谷，故C正确，D错误．

14．(2021届天津一中检测)一列简谐横波的波形如图所示，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.05 s时刻的波形图，则：

(1)该简谐横波的振幅与波长各为多少？

(2)若2T＞t2－t1＞T，波速可能为多大？(T为周期)

【答案】(1)振幅A＝5 cm　波长8 m

(2)若波向x轴正方向(向右)传播，波速200 m/s；若波向x轴负方向(向左)传播，波速280 m/s.

【解析】(1)根据波的图像可以求出

振幅A＝5 cm；波长为λ＝8 m.

(2)若波向右传播，从t1＝0到t2＝0.05 s，传播了2 m，

即λ，所以t2－t1＝T＋nT，

解得周期T＝，因为2T＞t2－t1＞T，

所以n＝1，T＝ s＝0.04 s，

波速v＝＝200 m/s；

若波向左传播，从t1＝0到t2＝0.05 s，传播了6 m，

即λ，所以t2－t1＝T＋nT，

解得周期T＝，因为2T＞t2－t1＞T，

所以n＝1，T＝ s＝ s，

波速v＝＝280 m/s.