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高中物理第二节 机械波的描述同步练习题
展开1.一列简谐波的图像如实线所示,当这列波进入到其它介质中时,该波的图象变成如虚线所示,则该波的波速和原来相比( )
A.变大B.变小C.不变D.无法确定
2.一个人手拿着长绳的一端,绳子另一端固定在墙上。当手上下振动,绳子上产生了波(如图所示)。当人的手频率加快,则( )
A.波速不变B.波速变大C.波长不变D.波长变大
3.今年5月底, 云南15头野象向北迁徙的新闻备受关注.研究人员发现大象也有自己的“语言”,某研究小组录下野象“语言”交流时发出的声音,发现以3倍速度快速播放录音时,能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的3倍时,则( )
A.播出声波的频率变为原来的3倍B.播出声波的周期变为原来的3倍
C.播出声波的波速变成原来的3倍D.播出声波的波长变为原来的3倍
4.两列简谐横波的振幅都是,传播速度大小相同,实线波的频率为,沿x轴正方向传播,虚线波沿x轴负方向传播,某时刻两列波在如图所示区域相遇,则下列说法错误的是( )
A.实线波和虚线波的频率之比为
B.平衡位置为处的质点此刻速度为零
C.平衡位置为处的质点此刻位移
D.从图示时刻起再经过,平衡位置为处的质点的位移
5.波从一种介质传到另一种介质时,不发生变化的物理量是( )
A.速度B.频率C.波长D.速率
6.描述机械波传播快慢的物理最是( )
A.波长B.周期C.频率D.波速
7.如图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图(振动刚传到处),已知该波的周期为,、、为沿波传播方向上的质点,则下列说法中正确的是( )
A.这列波的起振方向向上
B.在时,质点的速度方向为轴负方向
C.在时,质点的速度达到最大值
D.在时,质点的加速度达到轴负向最大值
8.在波的传播方向上有A、两质点,当波刚传到质点时开始计时,质点A、的振动图象如图所示,两质点的平衡位置沿波的传播方向上的距离,则以下说法正确的是( )
A.这列波的传播方向由A到B.这列波的传播速度大小一定是
C.这列波的波长可能是0.4mD. A、两质点振动相位相同
9.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波时刻波形图,该时刻M点开始振动,再过1.5s,N点开始振动。下列判断正确的是( )
A.波的传播速度4m/s
B.质点M的振动方程y=0.05sin(2πt+)
C.质点M、N相位相差是π
D.t=0.5s时刻,x=1.0m处质点在波峰
E.t=2.5s时刻,质点M与N各自平衡位置的距离相等
10.振动在介质中传播的过程中,下列关于波长的说法正确的是( )
A.振动相位总相同的相邻两个质点间的距离是一个波长
B.振动位移大小总是相同的两个质点间的距离是一个波长
C.两个波峰之间的距离是一个波长
D.质点完成一次全振动,波传播的距离为一个波长
11.如图所示,O点为简谐横波的波源。振幅为5 cm的波从O点分别沿x轴向正方向和负方向传播,Oa=3 m,Ob=4 m,Oc=6 m。t=0时,波源O由平衡位置开始竖直向下振动;t=6 s时,质点a第一次到达最高点,同时质点c刚好开始振动。则下列说法中正确的是( )
A.该波的周期为4 s
B.该波的波速为0.75 m/s
C.t=6 s时质点b经过平衡位置向上运动
D.当质点c向下运动时,质点a一定向上运动
12.如图所示,轴上-2m、12m处有两个振动周期均为4s、振幅均为1cm的相同的波源、,时刻同时开始竖直向下振动,产生波长均为4m、沿轴传播的简谐横波。、、分别是轴上2m、5m和8.5m的三个点,下列说法正确的是( )
A.从时刻开始,点的位移始终是0
B.从时刻开始,点做振幅为2cm的简谐振动
C.在时刻,点在平衡位置竖直向上振动
D.在时刻,点在平衡位置竖直向下振动
13.如图所示为一列简谐横波t=0时刻的波形图,介质中有P、Q、M三个质点,此时三个质点的纵坐标分别为yP=2cm、yQ=-2cm、yM=-2cm,经历1s后, Q质点最先回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A.P、Q两质点的速度总是大小相等、方向相反
B.P、M两质点相对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反
C.此列波沿x轴正方向传播
D.此列波的波速为0.5m/s
E.从t=0时刻开始计时,经过3s,P质点运动的路程为4cm
14.一列简谐横波沿直线传播.以波源O由平衡位置开始振动为计时起点,质点A的振动图像如图所示,已知O、A的平衡位置相距1.2m,以下判断正确的是( )
A.波速大小为
B.该横波的波长为1.2m
C.波源起振方向沿y轴负方向
D.时,波源O的动能为零
15.趵突泉被称为“天下第一泉”,喷涌的泉水在水面激起层层涟漪,如图甲所示。取水面波某截面观察,得一列沿x轴传播的简谐横波如图乙所示。在时刻的波形如图,图乙中P质点的位移为,质点Q的位置坐标,波的周期为0.4s。则下列叙述正确的是( )
A.简谐横波的速度大小为
B.简谐横波的速度大小为
C.若这列简谐横波沿x轴负方向传播,则P点再过回到平衡位置
D.若这列简谐横波沿x轴正方向传播,则P点再过回到平衡位置
16.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正向传播,O点为波源,某时刻沿y轴负方向开始振动,经3.5s,在x轴上0至10m范围内第一次形成如图所示的波形,求:
(1)波的周期;
(2)x=16m处的质点在0~7s内的路程。
17.一列沿方向传播的简谐波在时刻的波形如图所示,且波恰好传播到处,已知波的传播速率为。求:
(1)振源的振动周期;
(2)时,波向前传播到轴上的位置;
(3)处的质点,从开始振动至时经过的路程。
18.平衡位置位于原点的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平轴传播,、为轴上两个坐标为正的点,与之间的距离,此距离小于波长。波源从时刻开始振动,其位移。当波传到点时,波源恰好处于波峰位置:此后再经过时间,平衡位置在处的质点第一次处于波峰位置。求:
(1)该波的传播速度;
(2)、之间的距离。
19.一列沿-x方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形如图所示,质点振动的振幅为9cm。P、Q两点的坐标分别为(-1,0)和(-9,0),已知t=0.7时,P点第二次出现波峰。
(1)这列波的传播速度多大?
(2)从t=0时刻起,经过多长时间Q点第一次出现波峰?
(3)当Q点第一次出现波峰时,P点通过的路程为多少?
20.水平地面上有一根均匀软绳,使M端在垂直于软绳的方向上做简谐运动,软绳上会 形成一列横波,如图甲,已知软绳M端的振动图象如图乙,从M点起振开始计时,当t=2s 时,软绳上各点都已经开始振动,在t=2.1s时刻,M、N平衡位置之间只有一个波峰, 且N点处在平衡位置(N的位置图中未画出),M、N两点平衡位置间距离d=0.6m,求:
(1)这列绳波的传播速度;
(2)从M点起振开始计时,到绳上N点第三次运动至波谷位置的时间。
参考答案
1.A
【详解】
依据
波的图像由实线变成虚线,那么波长变长,频率不变,则波速也会变大。
故选A。
2.A
【详解】
波速只和介质有关,长绳不变,波速不变,A正确。
故选A。
3.A
【详解】
ABD.波经过录制再次播放,并不改变波的波长,播放速度变为原来的3倍时,则播出声波的周期
周期与频率是倒数关系,所以播出声波的频率变为原来的3倍,故A正确,BD错误;
C.播出声波的波速取决于传播的介质所以,速度不变,故C错误。
故选A。
4.B
【详解】
A.两列波波速相同,波长分别为4m、6m,比值为2:3,根据
可得,频率比为3:2,故A正确;
B.平衡位置为x=6m处的质点此时刻位移为零,两列波单独引起的速度方向均向上,故合速度不为零,故B错误;
C.平衡位置为x=8.5m处的质点,两列波单独引起的位移分别为
故合位移大于振幅A,即
故C正确;
D.传播速度大小相同。实线波的频率为2Hz,其周期为0.5s,虚线波的周期为0.75s;从图示时刻起再经过0.25s,实线波在平衡位置为x=5m处于波谷,而虚线波也处于y轴上方,但不在波峰处,所以质点的位移y<0,故D正确;
本题选择错误的,故选B。
5.B
【详解】
波速由介质决定,波从一种介质传到另一种介质时,速度大小即速率会改变,所以速度发生变化,而频率由波源决定,与介质无关,根据
可知波长也会改变,不发生变化的是频率,故选B。
6.D
【详解】
机械波的波速反映了振动在介质中传播的快慢,由介质的性质决定,与波源无关,机械波传播过程中质点不迁移,所以D正确;ABC错误;
故选D。
7.D
【详解】
A.由于各质点的起振方向都等于波源的起振方向,因此这列波的起振方向向下,A错误;
B.在时,质点的速度方向为轴正方向,B错误;
C.在时,质点的位移达到正向最大值,速度为零,C错误;
D.根据
在时,波向右前传播的距离
质点恰好运动到波峰处,加速度达到轴负向最大值,D正确。
故选D。
8.B
【详解】
A.由于B先振动,因此这列波的传播方向由到A,A错误;
B.由质点A的振动图像可知,波从传到A的时间为0.3s,根据
B正确;
C.由于
而由图像可知振动周期
因此
C错误;
D.A、两质点振动时,不是同时到达最高点,因此相位不相同,D错误。
故选B。
9.ACE
【详解】
A.质点M和N相距6m,波的传播时间为1.5s,则波速
A正确;
B.波长λ=4m,根据波长、波速和周期的关系可知
解得
圆频率
质点M起振方向向上,t=1s时开始振动,则质点M的振动方程为
B错误;
C.相隔半波长奇数倍的两个质点,相位相差为π,质点M、N相隔1.5λ,故相位相差π,C正确;
D.时x=1.0m处质点处于波峰,,此时x=1.0m处质点应处于波谷,D错误;
E.,N点开始振动,质点M、N相隔1.5λ,振动情况完全相反,故质点M、N与各自平衡位置的距离相等,E正确。
故选ACE。
10.AD
【详解】
A.根据波的周期性知,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长,故A正确;
B.振动位移大小总是相同的两个相邻质点间的距离是一个波长,故B错误;
C.两个相邻波峰之间的距离是一个波长,故C错误;
D.质点完成一次全振动,相当于经历了一个周期,所以波传播的距离为一个波长,故D正确。
故选AD。
11.AC
【详解】
AB.t=0时,波源O由平衡位置开始竖直向下振动,则每一质点开始振动时都由平衡位置竖直向下振动。根据t=6 s时,质点a第一次到达最高点,同时质点c刚好开始振动,由于
Oa=3 m,Oc=6 m
可知波速
v==1 m/s
t=6 s时质点a振动了
t-=3 s=
则周期
T=4 s
A正确,B错误;
C.经过
=4 s
质点b开始振动,质点b开始振动时,从平衡位置向下振动,t=6 s时质点b振动了
=0.5T
所以t=6 s时质点b经过平衡位置向上运动,C正确;
D.质点c比质点a晚振动了个周期,当质点c向下运动时,质点a可能向上运动,也可能向下运动,D错误。
故选AC。
12.BC
【详解】
A.波速为
则S1产生的波传到P点的时间为4s,S2产生的波传到P点的时间为10s,则在t=4s到t=10s的时间内P点的位移不是始终为零,选项A错误;
B.因M点到两个振源的距离相等,则M是振动加强点,振幅为2cm,即M点做振幅为2cm的简谐振动,B正确;
C.S1波源的振动传到Q点的时间为,S2波源的振动传到Q点的时间为,则在时刻,只有S2波源在Q点的振动振动了2s,此时点在平衡位置竖直向上振动,选项C正确;
D.10.5s时Q点由S1引起的振动为竖直向下;10.5s时Q点由S2引起的振动已经振动了7s,此时在最高点,速度为零,则10.5s时刻Q点的振动速度为竖直向下,但是不在平衡位置,则D错误。
故选BC。
13.BCD
【详解】
AB.由题图可知此列波的波长为6m,而P、Q两质点平衡位置的距离小于半个波长,所以P、Q的振动情况不是总相反;根据三角函数知识可知,P、M两质点平衡位置的距离等于半个波长,所以P、M的振动情况总是相反,故A错误,B正确;
C.由题意可知t=0时刻质点Q沿y轴正方向运动,所以Q正位于沿传播方向的下坡上,所以此列波沿x轴正方向传播,故C正确;
D.设Q质点平衡位置的坐标为xQ,则有
解得
由题意可知波从x=3m传播到用时1s,所以波速为
故D正确;
E.由以上分析可知波的周期为
所以3s时间为四分之一个周期。而只有初始时刻在波峰、波谷或平衡位置的质点在四分之一个周期内运动的路程才等于振幅,因此从t=0时刻开始计时,经过3s,P质点运动的路程不等于4cm,故E错误。
故选BCD。
14.AD
【详解】
A.据图象可知A比波源晚振动3s,其周期为4s,所以波速为
选项A正确;
B.由图得周期
据波速公式得
选项B错误;
C.据波的传播特点,各质点的起振方向与波源的起振方向相同。据图象可知,A点的起振方向沿轴的正方向,所以波源起振方向沿y轴正方向,选项C错误;
D.时,波源振动了周期,到达波谷,速度为零,动能为零,选项D正确。
故选AD。
15.BC
【详解】
AB.简谐横波的波长为λ=8cm=0.08m,周期T=0.4s,则速度大小为
选项A错误,B正确;
CD.P点的平衡位置坐标为
若这列简谐横波沿x轴负方向传播,则P点再次回到平衡位置时,波向左传播,用时间为
若这列简谐横波沿x轴正方向传播,则P点再次回到平衡位置时,波向左传播,用时间为
选项C正确,D错误。
故选BC。
16.(1)2.0s;(2)24cm
【详解】
(1)由于波源的起振方向沿y轴负方向,因此各质点的起振方向均向下,故经t=3.5s,x轴上在0~10m的范围内第一次出现如图所示的波形,说明在该时间内传播了14m,正好是(1+)T个周期,所以周期为
(1+)T=3.5s
解得
T=2.0s
(2)波长λ=8m,波速
波传播到x=16m处时间
那么振动时间
t2=7s-4s=3s=1.5T
所以质点x=16m处在0~7s内振动路程为
17.(1)0.5s;(2)23m;(3)1.8m
【详解】
(1)由波形图知,波长,振源的振动周期与波的传播周期相等,则振源的周期为
(2)时刻波已传播到处,经过时间波传播距离
则时,波向前传播到x轴上的位置为
(3)所求质点的路程
18.(1);(2)。
【详解】
(1)由振动位移方程
可得
解得
由于与之间的距离小于波长,当波传到点时,波源恰好处于波峰,则点振动了个周期,到的距离
解得
可得波速为
解得
(2)因波传到点时,过平衡位置往上振动,过到达波峰,所以波从传到的时间为
所以
到距离为
解得
19.(1);(2)1.1s;(3)81cm
【详解】
(1)已知t=0.7时,P点第二次出现波峰,则波传播的距离为
x=3m+4m=7m
解得波速
(2)从t=0时刻起,Q点第一次出现波峰时,波向前传播的距离为s=11m,则经过的时间
(3)波的周期
当Q点第一次出现波峰时,P点已经振动了
则P点通过的路程为9A=81cm。
20.(1)3m/s或2m/s;(2)0.65s或0.75s
【详解】
(1)根据振动图像可知,波传播的周期是T=0.2s,则在t=2.1s时刻,M在平衡位置正在向上振动,且M、N平衡位置之间只有一个波峰,可能存在两种情况,如图所示
则可知或,根据
可得波速为
(2)由图乙可知,t=0时,M点振动方向向下,绳上N点第三次到达波谷位置的时间
当v1=3m/s时
当v2=2m/s时
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