物理人教版 (2019)2 波的描述精品同步测试题

这是一份物理人教版 (2019)2 波的描述精品同步测试题，文件包含32波的描述解析版docx、32波的描述原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共36页， 欢迎下载使用。

3.2 波的描述

基础知识梳理

一、波的图象的画法
1.建立坐标系：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的 位置，纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的 .
2.描点：把平衡位置位于x1，x2，x3，…的质点的位移y1，y2，y3，…画在xOy坐标平面内，得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点.
3.连线：用一条平滑的线把各点连接起来就是这时波的图象，有时也称 ，简称波形.
二、正弦波
如果波形是 曲线，这样的波叫做正弦波，也叫 波.
三、波形图与振动图象
1.波形图表示介质中的“各个质点”在某一时刻的 .
2.振动图象表示介质中“某一质点”在各个时刻的 .
四、波长、周期和频率
1.波长λ
(1)定义：在波动中，振动 总是相同的两个 质点间的距离.
(2)特征
①在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的 等于波长.
②在纵波中，两个相邻密部或两个相邻 之间的距离等于波长.
2.周期T、频率f
(1)周期(频率)：在波动中，各个质点的 周期(或频率)叫波的周期(或频率).
(2)周期T和频率f的关系：互为 ，即f＝ .
(3)波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个 .
五、波速
1.定义：机械波在介质中的传播 .
2.决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是 的.
3.波长、周期、频率和波速的关系：v＝＝ .
典型例题分析

考点一：波长、频率和波速的关系
【例1】一列简谐横波沿x轴负方向传播，周期为0.2s，时刻的波形图如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．平衡位置在处的质点的振幅为5.0m
B．该波的波速为10m/s
C．该简谐横波的波长为2m
D．在0~0.2s内，平衡位置在处的质点位移为零
【变式练习】
1．坐标原点有一波源沿y轴振动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，如图所示。已知波速为10m/s，下列说法正确的是（   ）

A．这列波的波长是4m B．这列波的振幅是20cm
C．波源振动的频率为25Hz D．波源振动的频率为10Hz
2．一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两个质点。波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示，则（　　）

A．质点Q开始振动的方向沿y轴负方向
B．该波从P传到Q的最短时间为2 s
C．该波波长的最大值为15 m
D．该波的传播速度可能为 m/s
考点二：机械波相关物理量的计算
【例2】如图所示，均匀介质中波源S位于x轴上处，波源S振动周期为。已知质点P在波源开始振动后开始振动，则这列波在均匀介质中的波长为（　　）

A．1m B．2m
C．5m D．10m
【变式练习】
1．如图所示，训练者跨步蹲，双手各自正握同一材质的两绳一端，在竖直方向上下甩动，在绳子上交替做出不同的波动，其运动状态可视为简谐运动。由于初练者双手肌肉力量不一致，左手每秒抖动4下，右手每秒抖动5下，则在左、右两绳上传播的波（　　）

A．周期之比为 B．速度之比为
C．振幅之比为 D．波长之比为
2．波源按照的规律振动，时刻在介质中形成的波形图如图，由此可知该波在5s时间内传播的距离为（　　）

A．10m B．8m
C．5m D．2m
考点三：振动图像与波形图的结合
【例3】图甲为某一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0.5s 时的波形图，图乙为波上某一质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A．该简谐横波的传播速度为2m/s
B．图乙可能是图甲中P质点的振动图像
C．从此时刻起，P质点比Q质点先回到平衡位置
D．从此时刻起，经过4s，P质点运动了1.6m 的路程
【变式练习】
1．如图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图乙为这列波上质点P的振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A．该横波向右传播，波速为0.8m/s
B．t＝2s时，质点Q的振动方向为y轴负方向
C．在2～4s时间内，质点P沿x轴向右平移2.0m
D．在2～4s时间内，质点Q通过的路程为10cm
2．一列简谐波沿x轴传播，t=0.4s时刻的波形如图甲所示，质点P的振动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是（　　）

A．沿x轴正方向，25m/s B．沿x轴负方向，25m/s
C．沿x轴负方向，12.5m/s D．沿x轴正方向，12.5m/s
方法探究

一、波的图象
1.对波的图象的理解
(1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”.可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”.
(2)简谐波的图象是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动.
2.由波的图象获得的三点信息
(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移.
(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A及波长.
(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向.
3.波的图象的周期性
质点振动的位移做周期性变化，即波的图象也做周期性变化，经过一个周期，波的图象复原一次.
4.波传播方向的双向性
如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向或x轴负向传播.
二、已知波的传播方向判断质点振动方向的方法
1.质点带动法
由波的形成原理可知，后振动的质点总是重复先振动质点的运动，已知波的传播方向判断质点振动方向时，可在波源一侧找与该质点距离较近的前一质点，如果前一质点在该质点下方，则该质点将向下运动，反之该质点向上运动.
2.上下坡法
如图所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C.

3.微平移法
原理：波向前传播，波形也向前平移.
方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了.

三、振动图象和波的图象的比较
1.振动图象和波的图象的比较

振动图象
波的图象
图象


坐
标
横坐标
时间
各质点的平衡位置
纵坐标
某一质点在不同时刻的振动位移
各质点在同一时刻的振动位移
研究对象
一个质点
沿波传播方向上的各质点
物理意义
一个质点在不同时刻的振动位移
介质中各质点在同一时刻的振动位移

2.说明：(1)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同.
(2)判断波的图象中质点的振动方向可根据带动法、上下坡法、微平移法；判断振动图象中质点的振动方向根据质点下一时刻的位置.
四、波长的三种确定方法
1.根据定义确定：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长.
注意　两个关键词：“振动相位总是相同”“两个相邻两质点”.振动相位相同的两质点，在波的图象上振动位移总是相同，振动速度总是相同.
2.由波的图象确定
(1)在波的图象上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长.
(2)在波的图象上，无论从什么位置开始，一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长.
3.根据公式λ＝vT来确定.
五、波速与波长、周期、频率的关系
1.在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长.波速与波长、周期、频率的关系为：v＝＝λf.
2.波的周期和频率由波源决定，与v、λ无关，当波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不发生改变.
3.波速由介质本身的性质决定，在同一种均匀介质中波速不变.
六、波的多解性
1.波的传播方向的双向性形成多解
凡是没有指明机械波沿哪个方向传播，就要讨论两个方向的可能性.
2.波的时间的周期性形成多解
机械波在介质中传播过程，t时刻与t＋nT(n＝1，2，…)时刻的波形完全重合，即同一波形图可能是不同时刻形成的.
3.波的空间的周期性形成多解
将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离，平移后的波形与原波形完全重合，这就是波的空间周期性.
4.质点的振动情况不明形成多解
在波动问题中，如讲到某质点在某时刻处于最大位移处，就包含有处于正向最大位移处与负向最大位移处两种可能；讲到质点从平衡位置开始振动，就可能是沿y轴正向或负向两个方向振动.
课后小练

一、单选题
1．简谐横波某时刻的波形图如图所示，由图可知（　　）

A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的
B．若质点b向上运动，则波是从左向右传播的
C．若波从右向左传播，则质点c向下运动
D．若波从右向左传播，则质点d向左运动
2．已知真空中的电磁波波速是3×108 m/s.在真空中波长是5 m的无线电波，它的频率是 （　　）
A．6×107 Hz B．1.5×109 Hz
C．8×108 Hz D．1.7×108 Hz
3．一质点以坐标原点为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图象如图所示，振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1m/s，从t＝0时刻开始经过0.2s后此质点立即停止运动，则再经过0.3s时的波形图是下图中的（  ）

A． B．
C． D．
4．一列简谐横波在t=1s时的波形图如图所示，a、b、c分别为介质中的三个质点，其平衡位置分别为xa=0.5m、xb=2.0m、xc=3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动，且在t=1.5s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是（　　）

A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度大小为2m/s
C．每经过2s，质点a通过的路程都为1.6m
D．质点c的振动方程为
5．如图所示为某一时刻某简谐波的图像，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是（　　）

A．质点a的振幅比b的大
B．该时刻质点b、e的速度相同
C．该时刻质点c、d的加速度为零
D．该时刻质点d正在向下运动
6．一列简谐横波在t＝0.6s时刻的图像如图甲所示，此时P、Q两质点的位移均为－1cm，波上质点A的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是（　　）

A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的波速是50m/s
C．从t＝0.6s开始，紧接着的Δt＝0.9s时间内，质点A通过的路程是6cm
D．从t＝0.6s开始，质点P比质点Q早0.2s回到平衡位置
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T。在t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为yP＝2 cm，yQ＝-2 cm，下列说法错误的是（　　）

A．P点的振动形式传到Q点需要
B．P、Q在振动过程中，位移的大小总相等
C．在相等时间内，P、Q两点通过的路程相等
D．经过，Q点回到平衡位置
8．一列波的波源S在O点做竖直方向、频率为10Hz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＝1m处的质点运动方向向下
B．t0时刻，x＝－2m处的质点运动方向向上
C．t0＋0.175s时刻，x＝－1m处的质点处在波谷位置
D．t0－0.025s时刻，x＝1m处的质点处在波峰位置
二、多选题
9．北京时间2022年1月15日汤加发生了火山爆发，火山爆发引起了巨大的海啸。假设图甲是这次火山爆发在某地引起的海啸的一列水面波在时刻的波形图，该水面波正在海面上传播，其传播方向沿x轴的正方向，图乙是质点N的振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A．该列波的传播速度为10 m/s
B．水面波传播过程中也能传递能量
C．质点N经过0.8 s的时间将传播到距离原点10 m处
D．在时，质点N具有向下的最大加速度
10．如图所示一简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，A、B是介质中的两质点，原点O是波源，以的规律做简谐运动。某时刻波刚传到A点，波形如图所示。已知OA的距离为0.5m，OB的距离为1.0m。下列说法正确的是（　　）

A．A质点将沿x轴的正方向振动 B．O点开始振动方向沿y轴正方向
C．这列波的周期为2.5s D．这列波的传播速度为2.5m/s
11．一列简谐横波在介质中沿x轴传播。其中x=12 cm和x=18 cm处的质点的振动图像分别如图a、图b所示。根据这两条振动图线，可获得关于这列简谐横波的确定和可能的信息是（　　）    

A．此波的振幅是8 cm B．此波的周期是12 s
C．此波的波长可能是4.8 cm D．此波的波长可能是6 cm
12．如图所示，手持软长绳的一端O点，在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳（可视为简谐运动），带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上的两点。时O点由平衡位置开始振动，至t1时刻恰好完成次全振动，绳上OQ间形成如图所示的波形（Q点之后未画出），已知，则（　　）

A．时O点起振方向向上 B．波的传播速度为
C．t1时刻Q点的加速度最大 D．t1时刻P点刚好完成一次全振动
三、填空题
13．一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图（甲）所示，平衡位置在处的质点P的振动图像如图（乙）所示。该波的波速大小为___________m/s，该时刻平衡位置在处的质点Q向___________（选填“上”或“下”）方向振动。

14．一列简谐横波沿轴正方向传播，传播的速度大小为，时刻的波形图如图所示。则时刻，处的质点沿轴________（填“正方向”或“负方向”）振动，处的质点比处的质点振动滞后________，处质点的振动方程为________。

15．如图，波源在的P点，其振动引起的简谐横波沿x轴正方向传播，振幅，实线是时刻的波形曲线，此时波刚好传播到处；虚线是时刻的波形曲线，此时波刚好传播到处。则：①该列波的波速为___________，周期为___________；②波源的起振方向沿轴___________（填“正”或“负”）方向；③从波源起振到时刻，原点O处的质点通过的路程为___________。

16．将一弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0时，使其开始沿y轴作简谐振动，在t=0.75s时形成如图所示的波形，M点是位于x=10cm处的质点，N点是位于x=50cm处的质点。

（1）绳波的传播速度__________。
（2）从t=0时刻开始到N点第一次到达波峰时，M点经过的路程__________。