第八章　80.机械波及其图像---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版）

这是一份第八章　80.机械波及其图像---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版），共13页。试卷主要包含了9 s，质点P第一次到达波谷等内容，欢迎下载使用。
1~3题每题5分
1.(2024·广东湛江市一模)湛江濒临南海，拥有众多优良海水浴场。在金沙湾海滨浴场，某同学测得一波源位于坐标原点处的海水水波(视为简谐横波)，某时刻沿x轴正方向传播到20 cm处，此时x轴上10 cm处的质点已振动0.2 s，质点P离O处60 cm，如图所示，取该时刻为t=0。下列说法正确的是( )
A.质点P开始振动时的速度方向沿y轴正方向
B.该波的传播速度为1 m/s
C.经过0.9 s，质点P第一次到达波谷
D.在0~0.1 s时间内，x=20 cm处的质点振动的速度逐渐增大
答案 C
解析 波沿x轴正方向传播，可知质点A起振方向沿y轴负方向，各个质点的起振方向均相同，故质点P起振时的速度方向沿y轴负方向，故A错误；根据题图可知波长为20 cm，此时x轴上10 cm处的质点已振动0.2 s，则周期为0.4 s，可知波的传播速度为v=λT=0.20.4 m/s=0.5 m/s，故B错误；根据波形图可知，质点P第一次到达波谷经过的时间t=Δxv=(60−15)×10−20.5s=0.9 s，故C正确；在0~0.1 s时间内，x=20 cm处的质点从平衡位置向波谷位置运动，速度逐渐减小，故D错误。
2.位于坐标原点的质点从t=0时开始沿y轴振动，形成一列沿x轴传播的简谐波，t=0.5 s时的波形如图所示，此时x=0处的质点位于波峰位置。图中能正确描述x=2 m处质点振动的图像是( )
答案 A
解析 根据波形图可得14T=0.5 s，解得周期T=2 s，由14λ=1 m，解得波长为λ=4 m，该波的波速为v=λT=2 m/s，所以波传到x=2 m经过的时间为t1=xv=1 s，根据波形图可知，振源的起振方向向上，则经过1 s波传到x=2 m时，质点开始向上振动，故选A。
3.(多选)(2025·湖南长沙市检测)如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图，虚线是这列波在t=0.2 s时刻的波形图。已知该波的波速是v=0.8 m/s，振幅A=4 cm。则下列说法正确的是( )
A.这列波的传播方向一定为x轴的负方向
B.t=0时刻x=8 cm处的质点向下振动
C.经过t=1 s，x=2 cm处的质点位于平衡位置
D.t=0.2 s时刻x=4 cm处的质点位移为-23 cm
答案 ACD
解析 由题图可知波长λ=12 cm=0.12 m，波在0.2 s内传播的距离x=vt=0.16 m=λ+0.04 (m)，故波形应向左平移，波沿x轴负方向传播，故A正确；波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，t=0时，x=8 cm处质点向上振动，故B错误；该波的波速为v=0.8 m/s，经过t=1 s时间，波传播的距离为x=vt=0.8 m=6λ+23λ (m)，所以根据波形平移法可知，经过t=1 s，x=2 cm处的质点位于平衡位置，故C正确；由v=λT可得，周期T=λv=0.15 s，x=4 cm处的质点振动方程为y=-Asin 2πTt=-4sin 2π0.15t (cm)=-4sin 40π3t (cm)，当t=0.2 s时，代入解得y=-23 cm，故D正确。
4.(10分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到平衡位置为x1=1.0 cm的P点，Q点是波上平衡位置为x2=6.0 cm的质点，在t1=23 s时刻，Q点(在t=0时刻后)首次位于波峰位置。
求：
(1)(2分)该列波的传播速度v；
(2)(5分)质点Q的振动方程；
(3)(3分)t=0时刻后，质点P和质点Q第三次位移相同的时刻tx。
答案 (1)0.15 m/s (2)0.04sin (5π2t+5π6) (m) (3)56 s
解析 (1)t=0时刻，质点Q右端最近的波峰的平衡位置为x3=16 cm
0~t1时间内，x3=16 cm处的振动形式传播至Q点，则v=x3−x2t1
解得v=0.15 m/s
(2)质点Q的振幅A=0.04 m
设简谐横波的周期为T，则T=λv
质点Q的圆频率ω=2πT=5π2 rad/s
设质点Q的初相位为φ，根据题意有φ=ω(x2−x1v)
则质点Q的振动方程为y=0.04sin (5π2t+5π6) (m)
(3)根据题意可知，质点P的振动方程为y=0.04sin (5π2t) (m)
质点P、质点Q第三次位移相同时(5π2tx+5π6)+5π2tx=5π，解得tx=56 s。