高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波2 波的描述精品课后作业题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波2 波的描述精品课后作业题，共24页。试卷主要包含了2 波的描述，4s，所以波速为，2级地震，震源深度10千米等内容，欢迎下载使用。
人教版新教材 物理选择性必修第一册 第三章《机械波》3.2   波的描述精选练习一、夯实基础1．（2022·湖南·涟源市第一中学高二阶段练习）图甲为一列沿轴传播的简谐横波在时的波形图，、是这列波上的两个质点，质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）A．这列波的波长B．这列波的传播速度C．这列波沿轴正方向传播D．在到内，质点通过的路程是【答案】C【解析】A．由题图甲可知，该简谐横波的波长为λ=6m，故A错误；B．由题图乙可知，振动周期为T=0.4s，所以波速为故B错误；C．时P点向上振动，根据平移法可知，波沿轴正方向传播，故C正确；D．在到内，经过，质点通过的路程是2cm，故D错误。故选C。2．（2022·重庆一中高二）一列简谐横波沿x轴正方向传播，以质点P点开始振动时为计时起点，部分波的图像如图所示。质点P、Q的横坐标分别为、。若波速小于，下列说法正确的是（　　）A．波的传播速度可能为B．在到时间内，质点Q加速度逐渐增大C．时刻，质点P可能第一次到达波谷D．图示时刻波已经传到质点Q【答案】B【解析】由图可知，该波的波长为时，P点又回到平衡位置，且沿轴负方向振动，由于不知道P点的起振方向，故则该波的周期为A．波的传播速度为根据题意可知，波速小于，可知，取1、2时，满足题意，当取1时，波速为，当取2时，波速为，故A错误；BCD．当取1时，该波的周期为，则P点的起振方向为沿y轴正方向，则时，P点第一次达到波峰，该波由P点传到Q点所用时间为则图示时刻波未传到质点Q，在到时间内，质点Q从平衡位置向波峰振动，则加速度逐渐增大，当取2时，该波的周期为，则P点的起振方向为沿y轴负方向，则时，P点第一次回到平衡位置，该波由P点传到Q点所用时间为则图示时刻波已经传到质点Q，在到时间内，质点Q从平衡位置向波谷振动，则加速度逐渐增大，故CD错误B正确；故选B。3．（2022·浙江·丽水第二高级中学高三阶段练习）一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点处，时开始振动，如图所示是简谐横波在时的部分波动图像，这列波上处的质点从时刻开始向上振动，下列说法正确的是（　　）A．波源的起振方向向下 B．波的振动周期0.3sC．波源的振动方程 D．时，处质点通过的路程180cm【答案】D【解析】A. 质点的起振方向都与波源的起振方向同向，这列波上处的质点从时刻开始向上振动，时刻，波源的起振方向向上，A错误；B. 根据题意，在时间内，振动传播的距离，根据可得波速由甲图可以看出波长，根据波速解得，B错误；C. 由图像可知波动大的振幅，波源的起振方向向上，时刻波源开始振动，可知波动方程为代入数据可得，C错误；D. 由，可知振动传到处所需要的时间，时，处的质点已振动的时间，时，处质点的路程D正确。故选D。4．（2022·黑龙江·双鸭山一中高二开学考试）（多选）一根拉紧的水平弹性绳上的a、b两质点的平衡位置间的距离为1.2m，b质点在a质点的右侧，一列简谐横波沿此弹性绳向右传播。t=0时a质点的位移达到正向最大，b质点的位移恰好为零，且向下运动；t=1s时a质点第一次回到平衡位置。若该波的波长大于1.2m，则下列说法正确的是（　　）A．这列简谐横波的波长为1.6m B．这列简谐横波的周期为2sC．这列简谐横波的波速为0.4m/s D．t=1s时，b质点在平衡位置【答案】AC【解析】A．简谐波沿绳向右传播时，若a点的位移达到正向最大，b质点的位移恰好为零，且向下运动，则有，（n=1，2，3…）得到波长的通项为该波长大于1.2m，则n=0，所以波长为，故A正确；BC．由于t=0时a质点的位移达到正向最大，t=1s时a质点第一次回到平衡位置，可得T=4s则波速，故B错误，C正确；D．由于周期T=4s，t=0时，b质点的位移恰好为零，且向下运动，所以，t=1s时，波刚好到达波谷，故D错误。故选AC。5．（2022·湖北·南漳县第一中学高二阶段练习）如图甲所示，t=0时，一小船停在海面上的P点，一块浮木漂在纵坐标y=0.5m的R点，其后小船的振动图像如图乙所示，可知（　　）A．水波的振动向x轴负方向传播B．水波波速为0.3m/sC．1.2s末，小船运动到Q点D．1.5s末，浮木向下运动【答案】D【解析】A．由题图乙可知，t=0时刻小船沿y轴正方向起振，则此时小船应位于波传播方向波形的下坡上，所以水波的振动向x轴正方向传播，故A错误；B．由题图甲、乙可知波的波长和周期分别为λ=4m、T=1.2s，所以水波波速为，故B错误；C．小船只会在平衡位置附近振动，不会沿波的传播方向移动，故C错误；D．t=0时刻浮木正位于波传播方向的上坡上，所以此时浮木沿y轴负方向运动，因为且t=0时刻浮木位于平衡位置上方，所以1.5s末，浮木向下运动，故D正确。故选D。6．（2022·福建省龙岩第一中学高三阶段练习）地震后同时产生地震波波和波，12月22日在江苏常州市发生4.2级地震，震源深度10千米。镇江等地通过手机或电视提前收到了地震预警信息，告知地震波波将在十几秒之内到达。地震波波到达后，感觉建筑物在水平晃动。地震预警是利用波的波速和波的波速不同来实现预警的。下列判断正确的是（　　）A．波的波速大于波的波速B．波是横波C．若已知两波到达某地的时间差为，此地距离震源约为D．波与波的频率不同【答案】B【解析】AB．由题意可知，地震波波到达后，感觉建筑物在水平晃动，可知波是横波，波的波速小于波的波速，A错误，B正确；C．设此地距离震源的距离为s，根据公式可得解得，C错误；D． 由于地震波波和波的波源相同，故可得波与波的频率相同，D错误。故选B。7．（2022·湖南·高二阶段练习）（多选）图为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，该时刻质点E和质点F偏离平衡位置的位移均为1cm，从该时刻开始计时，质点E比质点F提前回到平衡位置，则下列说法正确的是（　　）A．该波沿x轴负方向传播 B．该波的传播速度大小为m/sC．质点E在波峰时，质点F的位移一定为负 D．质点E和质点F在沿y轴方向上的最大距离为2cm【答案】BC【解析】A．质点E比质点F提前回到平衡位置，可知该时刻E向下运动F向上运动，根据上下坡法，该波沿x轴正方向传播，故A错误；B．由图可知，波长为4m，质点E比质点F提前回到平衡位置，该时刻质点E和质点F偏离平衡位置的位移均为1cm，根据数学关系可知EF间距离为，则波速为故B正确；C．质点EF间的距离为可知质点E在波峰时，质点F的位移一定为-1m，故C正确；D．当质点E和质点F在据平衡位置位移分别为和时，沿y轴方向上的距离最大为，故D错误。故选BC。8．（2022·海南·高三学业考试）一列沿x轴正向传播的简谐横波，t=0时刻波形如图所示，此时平衡位置坐标为（3.5，0）的质点开始振动，平衡位置坐标为（2，0）的质点起振时间比平衡位置坐标为（3，0）的质点起振时间早0.5s，则下列说法正确的是（　　）A．波的传播速度是4m/sB．平衡位置坐标为（1，0）的质点起振方向沿+y方向C．t=0时刻质点P的加速度大于QD．0～3.5s时间内，平衡位置坐标为（2.5，0）的质点通过的路程为28cm【答案】D【解析】A．波的传播速度是，故A错误；B．波沿x轴正向传播，由波形平移法可知，平衡位置坐标为（1，0）的质点起振方向沿-y方向，故B错误；C．t=0时刻质点Q更偏离平衡位置，加速度更大，故C错误；D．波的周期为0～3.5s时间内，平衡位置坐标为（2.5，0）的质点通过的路程为故D正确。故选D。9．（2022·全国·高二专题练习）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．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线C．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线【答案】A【解析】同一音叉发出的声波，声源相同，频率f相同、周期T相同；又因为声波在水中传播的传播速度比在空气中快、速度v大，根据波长λ=vT可知声波在水中波长较大；由图波形曲线可知b比a的波长长，故b是水中声波的波形曲线，a是空气中声波的波形曲线；故A正确，BCD错误。故选A。10．（2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习）一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处质点的振动图像，a、b质点在x轴上的平衡位置分别为、，下列说法正确的是（　　）A．波沿x轴负方向传播B．波的传播速度为C．时，a、b两点的速度和加速度均等大反向D．从到质点a的路程为【答案】C【解析】A．由图乙可知，时刻质点速度向上，由波形平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故A错误；B．由图知，则波速为，B错误；C．a、b质点在x轴上的平衡位置分别为，，则可知a、b相距半个波长，故此两点为反相点，a、b两点的速度和加速度均等大反向，C正确；D．从1.0s到1.5s，质点a经过个周期，经过的路程，D错误；故选C。二、提升训练11．（2022·浙江·高三阶段练习）如图甲所示，均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波源起振方向垂直水平面向上，其中实线表示波峰，虚线表示与波峰相邻的波谷。T=0时刻，波峰恰好第一次传到了A点。A处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。下列判断正确的是（　　）A．t=2s时， B、F两处质点位于波谷 B．s时， C、G两处质点位于波峰C．t=8s时，D处质点位移方向竖直向上 D．t=8s时，H处质点振动速度方向竖直向上【答案】B【解析】A．由题知图甲中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，则有图乙为质点P的振动图像，则根据波速计算公式有最近的波谷传到B、F两处质点所需要的时间A错误；B．由图甲可知，最近的波谷传到C、G点时，波形移动的距离为则需要的时间为B正确；C．在t=8s恰好是两倍周期，根据波的传播图形，D处质点位移方向竖直向下，C错误；D．同C选项可得，H处质点振动速度方向竖直向下，D错误。故选B。12．（2022·福建省龙岩第一中学高二阶段练习）（多选）一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点， 时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q 是介质中的质点，则下列说法正确的是（　　）A．这列波的波速可能为 450m/sB．质点 a 在这段时间内通过的路程一定小于 30cmC．质点 c 在这段时间内通过的路程可能为 60cmD．若 ，则当 时刻，质点 b、P 的位移相同【答案】ACD【解析】A．从实线波形到虚线波形经历的时间可以表示为则有解得周期为由波形图可知波长，则波速表示为当时，波速为A正确；B．质点 a 在这段时间内振动的时长为根据振动的特征可知，质点每完成一个全振动，质点的路程均为，由此可知，当时，质点 a 在这段时间内必定大于30cm，B错误；C．从时刻起经过的时间质点开始振动，则在这段时间内质点振动的时长为质点走过的路程可表示为当时，即解得即当波速为时，质点 c 在这段时间内通过的路程为 60cm，C正确；D．横波沿 x 轴正方向传播，t 时刻质点沿轴正方向振动，从该时刻起点的振动描述为当， 时刻，质点的位移为从该时刻起点的振动描述为当， 时刻，质点的位移为由此可知，但，则当 时刻，质点 b、P 的位移相同，均为，D正确；故选ACD。13．（2022·江苏·金陵中学高二阶段练习）如图甲所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内，O处的波源垂直xOy平面振动后，产生的简谐横波在xOy平面内传播，实线圆、虚线圆分别表示t=0时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，图乙为图甲中质点A的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，且正方向为竖直向上，则下列说法不正确的是（　　）A．此机械波的波长是2mB．此机械波的传播速度为10m/sC．t=0.2s时，机械波恰好传至B处D．在t=0至t=0.85s这段时间内，C质点运动的路程为12cm【答案】C【解析】A．由图甲可知波峰到波谷的距离为1m，故波的波长为故A正确，不符合题意；B．图乙为质点的振动图象则T = 0.2s根据波速计算公式有v = = 10m/s故B正确，不符合题意；C．因为t=0时刻平面内只有一圈波谷，而此时O也处于波峰，由此可以判断波的起振方向向上且波刚开始传播时O处于平衡位置，由此可以判断波传播了1.25个波长，用时0.25s，t=0时刻波刚好传播到2.5m处，则机械波恰好传至B处的时间点为故C错误，符合题意；D．质点到波源的距离为波传播到C点所用的时间为由图像可知波的振幅为故从到过程中，质点运动的路程为故D正确，不符合题意。故选C。14．（2022·重庆市江津中学校高二开学考试）（多选）如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图，经0.5s后，其波形如图中虚线所示，设该波的周期T大于0.5s．以下说法正确的是（　　） A．波的周期可能是B．波的周期可能是4sC．如果波是沿x轴正方向传播的，波速是0.72m/sD．如果波是沿x轴负方向传播的，波速是0.12m/s【答案】AD【解析】AB．如果波沿x轴正方向传播解得如果波沿x轴负方向传播解得 ，A正确，B错误；C．如果波沿x轴正方向传播，波速是，C错误； D．如果波沿x轴负方向传播，波速是D正确。故选AD。15．（2022·山东·烟台市教育科学研究院一模）（多选）“战绳”是一种时尚的健身器材，有较好的健身效果。如图甲所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在P点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。某次锻炼中，健身者以2Hz的频率开始抖动绳端，t=0时，绳子上形成的简谐波的波形如图乙所示，a、b为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间距离为波长的，此时质点a的位移为cm。已知绳子长度为20m，下列说法正确的是（　　）A．a、b两质点振动的相位差为B．t=s时，质点a的位移仍为cm，且速度方向向下C．健身者抖动绳子端点，经过5s振动恰好传到P点D．健身者增大抖动频率，将减少振动从绳子端点传播到P点的时间【答案】AB【解析】A．a、b两质点平衡位置间距离为波长的，一个周期波前进一个波长的距离，一个周期前后的相位差为，所以两质点振动的相位差为故A正确；B．质点振动周期为 t=0时质点a的位移为cm，根据甲图可知a此刻在平衡位置上方，向上振动；根据乙图图线可知a的振动方程为 将t=s=带入可得由振动规律知s时刻a在平衡位置上方，振动方向向下，故B正确；C．由乙图可知a、b间平衡间距大于5m，小于波长，所以波长>5m，所以波从健身者传到P点所用的时间故C错误；D．波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，绳子上的波形传播到P点的时间不变，与抖动频率无关，故D错误。 故选AB。16．（2022·陕西宝鸡·二模）一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，振动恰好传播到m处。从时刻开始，介质中m处的质点Q回到平衡位置的最短时间为1s。求：（1）从时刻开始，m处的质点第一次到达波峰需要经过多长时间？（2）写出质点Q的振动方程。【答案】（1）3s；（2）【解析】(1)由图可知，波长由介质中m处的质点Q回到平衡位置的最短时间为1s可知解得则波速为从时刻开始，m处的质点第一次到达波峰的时间为（2）由图可知，振幅又Q的初相为质点Q的振动方程为17．（2022·全国·高二专题练习）有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此种示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图甲所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接收器所接收。图乙为示波器的显示屏，屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接收信号。若已知发射的脉冲信号频率为f＝2 000 Hz，发射器与接收器的距离为x＝1.30 m，求管内液体中的声速。（已知所测声速应在1 000 m/s～1 500 m/s之间。结果保留两位有效数字）【答案】1.4×103m/s【解析】设脉冲信号的周期为T，从显示的波形可以看出，题图中横向每一分度(即两条长竖线间的距离)所表示的时间间隔为其中对比图中上、下两列波形，可知信号在液体中从发射器传播到接收器所用的时间为t＝()(2n＋1.6)，其中n＝0,1,2液体中的声速为联立可得v＝1.4×103m/s18．（2022·四川·成都七中二模）如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻0~25m部分的波形图如图中实线，经过Δt=0.3s 该部分波形图如图中虚线，已知虚线上波峰对应的平衡位置到原点0的距离为12.5m，质点A平衡位置的横坐标为xA=7.5m。（1）求该简谐横波的波速。（2）当波速取最小值时，求质点A的振动方程。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由波形图可知，波长波沿x轴正方向传播，则其中解得则波速（2） 时，波速最小，此时则质点A的振动方程质点A在零时刻向下振，可知故质点A的振动方程