高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波2 波的描述综合训练题

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 波的描述综合训练题，共7页。

第三章　2　

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，振动周期为T.在t＝时，波源突然停止运动，则t＝T时波的图像是(　　)

A　　　　　　　　B

C　　　　　　　　D
【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(　　)


A　　　 B　　　　C　　　D
【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(　　)

A　　　　　　　B

C　　　　　　　D)
【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，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．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v＝10 m/s，则质点a的振动图像是下列图中的(　　)


A　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　D
【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，A、B、C错误，D正确．
6．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．如图甲所示，S为振源，质点P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，图乙为质点P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时刻质点P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，则质点P也马上停止振动
【答案】A　【解析】当机械波在t1时刻刚传到质点P时，质点P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时刻质点P处于平衡位置向y轴正方向振动，即此时质点P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，则质点P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．图甲中的B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射．探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像．图乙为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M，已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法正确的是(　　)

A．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向
C．0～1.25×10－7 s内质点M的路程为0.175 mm
D．t＝1.25×10－7 s时质点M运动到横坐标x＝35×10－2 mm处
【答案】A　【解析】由图像可知，超声波的波长λ＝1.4×10－4 m，故其传播速度v＝＝λf＝1.4×103 m/s，A正确；由波形图可知，质点M开始振动的方向为y轴负方向，B错误；由图中可知，该波的振幅A＝0.4 mm，周期T＝10－7 s,1.25×10－7s为T，故质点M的运动路程为5A＝2 mm，C错误；质点只会在平衡位置上下振动，不会随波迁移，D错误．
10．如图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线．经过0.3 s后，其波形图曲线如图中虚线所示．已知该波的周期大于0.3 s．若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s.

【答案】0.5　0.4　1.2　【解析】若波是沿x轴正方向传播的，波形移动了15 cm，由此可求出波速和周期
v1＝ m/s＝0.5 m/s，T1＝＝ s＝0.4 s.
若波是沿x轴负方向传播的，波形移动了5 cm，由此可求出波速和周期
v2＝ m/s＝ m/s，T2＝＝ s＝1.2 s.
B组·能力提升
11．(多选)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)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．
14．一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T
【答案】(1)振幅A＝5 cm　波长为8 m
(2)若波向x轴正方向(向右)传播，波速为200 m/s；若波向x轴负方向(向左)传播，波速为280 m/s
【解析】(1)根据波的图像可以求出
振幅A＝5 cm；波长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T 所以n＝1，T＝ s＝ s，
波速v＝＝280 m/s.