高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述当堂达标检测题

2　波的描述

必备知识基础练

1.一列波从空气传入水中,保持不变的物理量是 (　　)

A.波速 B.波长

C.频率 D.以上都不变

2.(2021山东潍坊月考)一个人手持绳子一端上下抖动,绳子上产生波,若人抖动的频率加快,则(　　)

A.波长变大 B.波长不变

C.波速变大 D.波速不变

3.(多选)一列向右传播的横波在某个时刻的波形如图所示,由图像可知(　　)

A.质点a此时的位移是零

B.质点b此时向-y方向运动

C.质点c、d的振幅相等

D.质点c此时的加速度方向为沿y轴正向

4.(多选)如图所示为一完整的波形,下列有关说法正确的是(　　)

A.若P是振源,此时P向上振动

B.若Q是振源,此时Q向上振动

C.若P是振源,此时P向下振动

D.若Q是振源,此时Q向下振动

5.一列沿x轴正方向传播的横波在某时刻的波形如图甲所示,a、b、c、d为介质中沿波的传播方向上4个质点的位置,若从该时刻开始经过3个周期开始计时的振动图像如图乙所示的质点是(　　)

A.a处质点 B.b处质点

C.c处质点 D.d处质点

6.(多选)大家熟悉的do,re,mi,fa,sol,la,si是一组按照音调高低次序排列起来的音阶,下表中列出了某乐律中各音的频率。下列说法正确的是(　　)

A.do音和sol音的振动频率之比为2∶3

B.do音和sol音的振动周期之比为2∶3

C.do音和sol音在空气中传播时的波长之比为3∶2

D.do音和sol音在空气中传播时的速度之比为2∶3

7.下图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形,质点P的振动周期为0.4 s。则该波的波速为　　　　m/s,P点此时的振动方向为　　　　　　　　。 

8.(2021江苏扬州高二月考)如图所示是一列横波在某一时刻的波形图像。已知这列波的频率为5 Hz,此时x=0.5 m处的质点正向y轴正方向振动,问:

(1)这列波正在向哪个方向传播?

(2)波速大小是多少?

(3)该质点1 s内通过的路程是多少?

关键能力提升练

9.图示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形。a位于正向最大位移处,b恰好处于平衡位置,经过Δt=时间,下列关于a、b两个质点所通过的路程sa、sb的关系的说法正确的是(　　)

A.sa=sb

B.sa<sb

C.sa>sb

D.不能判断两者大小关系

10.质点A做简谐运动,其振动图像和t=1.6 s时刻的波的图像如图甲、乙所示,则下列说法正确的是(　　)

A.t=1.6 s时质点A向上运动,波向左传播

B.t=1.6 s时质点A向上运动,波向右传播

C.t=1.6 s时质点A向下运动,波向左传播

D.t=1.6 s时质点A向下运动,波向右传播

11.(2021上海青浦中学高三上期中)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为1 m/s,t=0时刻,该波的波形如图所示,P、Q分别为x=4 m、x=7 m处的质点,此时P质点恰好开始振动,则t=5 s时刻,Q点(　　)

A.经过平衡位置,向上运动

B.经过平衡位置,向下运动

C.位于波峰位置

D.位于波谷位置

12.(多选)(2021江苏海安高级中学高二期末)直角坐标系的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线,位于x=0处的一波源发出的两列机械波a、b同时分别在介质Ⅰ、Ⅱ中传播,某时刻的波形图如图所示,此时刻a波恰好传到x=4 m处,下列说法正确的是(　　)

A.波源的起振方向沿y轴负方向

B.两列波的频率关系fa=4fb

C.此时刻b波传到x=-16 m处

D.质点P在这段时间内的路程为50 cm

13.(多选)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形为图中实线,t=1 s时刻的波形为图中虚线,已知该波的周期大于1 s。则下列说法正确的是(　　)

A.该波的波速为5 m/s

B.该波的周期为1.6 s

C.t=0时刻,x=10 m处的b质点正在向y轴负方向运动

D.t=1 s时刻,x=4 m处的a质点相对平衡点的位移为1.5 cm

14.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x轴上有P、M、Q三点,从波传到x=5 m的M点时开始计时,已知t1=0.7 s时M点第二次出现波峰。求:

(1)这列波传播的速度大小;

(2)从t=0起到t2=1 s止,质点Q(x=9 m)通过的路程。

参考答案

2　波的描述

1.C　波的频率由波源决定,与介质无关,选项C正确;波速由介质决定,波由一种介质进入另一种介质,波速v发生变化,选项A、D错误;由λ=知选项B错误。

2.D　介质不变,波速不变,当人抖动的频率加快时,波的频率增大,由v=λf知此波的波长变小。故A、B、C错误,D正确。

3.CD　质点a此时的位移是最大值,故选项A错误;因波向右传播,b质点处在下坡路上,应向上运动,故选项B错误;同一列简谐波中的质点的振幅都是一样的,故选项C正确;质点c此时的加速度方向为沿y轴正向,故选项D正确。

4.AD　若P为振源,则该波向右传播,P处于下坡路上,所以向上振动,A正确;若Q为振源,则该波向左传播,Q处于上坡路上,所以向下振动,D正确。

5.C　从振动图像乙可知,开始计时时质点从平衡位置向y轴负方向运动,再结合甲给出的四个质点和波形及传播方向可知,乙所描述的是c质点的运动,C正确。

6.AC　do音和sol音的振动频率之比,do音和sol音的振动周期之比,故A正确,B错误;do音和sol音在空气中传播时的波速相同,由v=λf知,do音和sol音在空气中传播时波长之比,故C正确,D错误。

7.答案 2.5　沿y轴正向

解析 由题图可知波长λ=1.0 m,则波速v==2.5 m/s。将波形沿正x轴方向平移少许,比较P点的运动状态可知,P点沿y轴正向运动。

8.答案 (1)向x轴正方向传播　(2)10 m/s　(3)2 m

解析 (1)由于x=0.5 m处的质点正向y轴正方向振动,故这列波正在向x轴正方向传播。

(2)由题图可知λ=2 m,根据v=λf,

代入数据可得,波速大小v=10 m/s。

(3)每经过一个周期,质点振动4倍振幅的路程,而每1 s运动5个周期,故1 s内通过的路程s=5×4×0.1 m=2 m。

9.B　因各个质点均做受迫振动,重复波源的振动,故振动频率、周期、振幅相同,而a正处于正向最大位移处,速度为零,在时间Δt内,向平衡位置运动,速度由零逐渐增大,但达不到最大速度(到平衡位置时的速度);b正在从平衡位置向上运动,具有最大速度,在时间Δt内,它向正方向最大位移处运动,速度逐渐减小,但在时间Δt内的平均速度比a质点大。

10.B　由振动图像可得质点A在t=1.6 s时正向上运动,再结合波的图像可以看出,波向右传播,故B正确。

11.A　由题图可知波长为4 m,则周期为T= s=4 s,振动由P点传到Q点所用的时间为t=T=3 s,此时Q点开始沿y轴负方向振动,再经过2 s,Q点回到平衡位置开始向上运动,故选A。

12.ACD　此时刻x=4 m处的质点刚刚开始振动,根据质点的传播方向和振动方向的关系可知,该质点此时刻向y轴负方向振动,说明波源开始振动的方向也为y轴负方向,A正确;由题意可知,这两列波是由同一波源发出的,两列波的频率相同,B错误;由题图可知,a波的波长为λa=1 m,b波的波长为λb=4 m,根据公式v==λf可得,根据x=vt,可得,代入数据得xb=16 m,b波向左传播,所以此时刻b波传到x=-16 m处,C正确;分析可知质点P振动的时间为2.5个周期,质点P在这段时间内的路程为s=2.5×4×5 cm=50 cm,D正确。

13.AB　由于波的周期大于1 s,所以1 s内波的传播距离小于其波长,由题图可知,该波在1 s内传播的距离s=5 m,所以波速v==5 m/s,故A正确;由题图可知波长λ=8 m,所以周期T= s=1.6 s,故B正确;由于波在向x轴正方向传播,故t=0时刻,b质点正在向y轴正方向运动,故C错误;t=0时刻,a质点处于波谷位置,以该时刻为计时起点,则a质点的振动方程为y=3sint- cm,代入t=1 s得y=3sin cm= cm,故D错误。

14.答案 (1)10 m/s　(2)60 cm

解析 (1)质点M在t=0时沿y轴负方向振动,经过个周期第二次出现波峰

所以t1=T

解得T=0.4 s

由题图可知波长为4 m,可得波速为

v= m/s=10 m/s。

(2)从t=0开始,设经过Δt,质点Q开始振动,则有

Δt= s=0.4 s

所以质点Q振动的时间为

Δt1=t2-Δt=1 s-0.4 s=0.6 s

质点Q的路程为

s=×4A=×4×10 cm=60 cm。