粤教版2019 高中物理 选修二 3.3机械波的传播现象 练习（word版含答案）

这是一份粤教版2019 高中物理 选修二 3.3机械波的传播现象 练习（word版含答案），共28页。试卷主要包含了单选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

粤教版（2019）选择性必修一 3.3 机械波的传播现象
一、单选题
1．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图所示，P、Q两质点的平衡位置分别位于和处。时刻，P、Q两质点离开平衡位置的位移相同，质点P比质点Q振动滞后0.2s，则下列说法正确的是（　　）

A．波沿x轴正向传播
B．波传播的速度大小为15m/s
C．质点P振动的周期为0.4s
D．质点Q沿y轴负方向回到平衡位置时，质点P处于波谷
2．如图甲所示，均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波源起振方向垂直水平面向上，其中实线表示波峰，虚线表示与波峰相邻的波谷。T=0时刻，波峰恰好第一次传到了A点。A处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。下列判断正确的是（　　）

A．t=2s时， B、F两处质点位于波谷 B．s时， C、G两处质点位于波峰
C．t=8s时，D处质点位移方向竖直向上 D．t=8s时，H处质点振动速度方向竖直向上
3．图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是（       ）


A．质点a始终处于波峰 B．半个周期后质点b振动加强
C．可能观察不到质点b振动 D．该时刻质点c振动最弱
4．一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（　　）

A．9m/s B．10m/s C．11m/s D．12m/s
5．如图所示，一列横波在x轴上沿x轴方向传播，实线表示t=0时刻的波形图，虚线是t=2s时刻的波形图，下列说法正确的是（　　）

A．质点的振动周期一定是8s
B．该波的波速可能是1m/s
C．t=0时刻，x=4m处的质点振动方向一定向上
D．t=4s时刻，x=6m处的质点可能位于平衡位置
6．如图甲为一波源的共振曲线，图乙表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴正方向传播过程中形成的机械波在时刻的波形曲线，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点，则下列说法正确的是（　　）

A．图甲中，若驱动力周期变大，共振曲线的峰将向频率f小的方向移动
B．在时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同
C．质点Q的振动方程为
D．从到，质点P通过的路程为
7．某一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播，S为振源、P是传播方向上与S相距的质点，当波传到P点开始计时，S和P两质点的振动图像如图所示。下列选项正确的是（　　）

A．振源开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波传到P点的时间可能为
C．该波的传播速度可能为 D．该波的波长可能为
8．一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上和处质点的振动象分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（　　）

A． B． C． D．
9．如图所示，实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.3s时刻的波形图。已知该波的周期为T=0.4s，P处质点的坐标为x=12m，则（       ）

A．t=0.3s时刻P质点向y轴正方向运动
B．该波的波速可能是10m/s
C．t=0时x=14m处质点的加速度方向沿y轴正方向
D．各质点在0.3s内随波迁移了9m
10．一列简谐波沿绳向右传播，P、Q是绳上两点，它们平衡位置间的距离大于一个波长小于两个波长，当质点P的加速度最大且方向向下时，质点Q的速度最大且方向向下，则此时这列波的波形图是（　　）
A． B．
C． D．
11．图甲为一列简谐横波在时的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图乙为质点P的振动图像。则（　　）

A．此列波沿x轴正方向传播
B．这列波的波速是
C．此时刻Q点的速度将要增大
D．此时刻Q点的加速度方向向上
12．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.1s时的波形图如图甲所示，P、Q为介质中平衡位置分别在xP＝2.5cm、xQ＝5.0cm处的质点，如图乙所示为质点Q的振动图像，则（　　）

A．t＝0.25s时，Q的加速度沿＋y方向
B．波沿＋x方向传播
C．从t＝0.1s到t＝0.3s，质点Q沿－x方向移动10cm
D．t＝0.28s时，P的速度沿＋y方向
13．如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6s时刻的波形图，P、Q为传播方向上的两个质点。已知波的周期T>0.6s，下列判断正确的是（       ）

A．波的传播速度有可能为20m/s B．波的传播周期有可能为1.6s
C．t=1.2s时，质点P一定位于平衡位置 D．t=2.4s时，质点Q一定位于平衡位置
14．如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置到波源O的距离分别为和。图乙是波源做简谐运动的振动图像。波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播。已知时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处。下列判断正确的是（　　）

A．该列机械波的波速为
B．该列机械波的波长为
C．时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向
D．若将波源移至处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同
15．一列简谐波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，t=0时刻的波形图如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．t=0时刻x=0.6m处的质点振动方向沿y轴负方向
B．在0到0.06s时间内x=0.2m处的质点运动的路程为0.4m
C．x=0.lm处质点的振动方程为
D．当x=3.3m处质点位于波峰时，x=0.3m处质点恰好位于平衡位置
二、填空题
16．一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距7.5 m的a、b两处的质点振动图像如图中甲、乙所示，则该列波的振幅是____cm；该列波最大波长是____m；该列波最大波速是____m/s。

17．如图所示，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是在t2=(t1+0.2)s时刻的波形图。若波速为35m/s，则质点M在t1时刻的振动方向为___________ ；若在t1到t2的时间内，M通过的路程为1m，则波速为___________ m/s。

18．、两个振源相距10m，如图所示为某时刻、连线之间的波形图，连线已被五等分，已知振源、的振幅均为，振动周期，则两列波的波长均为___________m；两列波的波速均为___________m/s；振源的振动形式传播到、之间距离为3.5m的位置，还需要___________s；之后，、间振幅能达到80cm的位置一共有___________处。

三、解答题
19．如图所示为沿x轴传播的一列简谐横波在某时刻的波动图像，该时刻P、Q两质点的位移相同，都为5cm，且P、Q两质点的平衡位置相距6m，此后P质点回到平衡位置的最短时间为0.1s，Q质点回到平衡位置的最短时间为0.5s。求：
（1）质点P的振动周期T及该简谐波的波长λ；
（2）该简谐波的传播速度的大小和方向。

20．如图所示。甲为沿x 轴传播的一列简谐横波在t=0 时刻的波动图像，乙图为参与波动质点P 的振动图像，则：
（1）这列波的传播速度？
（2）这列波的传播方向？
（3）经过1.5s时间，质点P运动的路程？
（4）质点P的位移关于时间的振动函数关系？

21．一简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，a、b为x轴正方向上的两个点（且a更靠近坐标原点），如图甲所示，t=0时刻开始计时，a、b两点的振动图象如图乙所示，a与b间的距离为5m。求：
（1）处在平衡位置的b质点从t=0开始到第三次处于波峰位置时，a质点在振动过程中通过的路程；
（2）该简谐横波的波长和波速。

22．一列简谐横波沿x轴传播，图甲为t=4s时的波形图，P、Q是介质中的两个质点，位置如图甲所示。图乙为质点P的振动图像，求：
(1)波的传播方向和波速的大小；
(2)求出图甲时刻之后所有P、Q两点速度大小相等的时刻。


参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．因为质点P比质点Q振动滞后0.2s，可知波先传到Q点后传到P点，波沿x轴负向传播，故A错误；
C．P、Q两质点的平衡位置相距

则

解得
T=0.8s
故C错误；
B．.波的传播速度为

故B正确；
D．波向左传播1.5m时，质点Q处于平衡位置，质点P处于波峰，故D错误。
故选B。
2．B
【解析】
【详解】
A．由题知图甲中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，则有

图乙为质点P的振动图像，则

根据波速计算公式有

最近的波谷传到B、F两处质点所需要的时间

A错误；
B．由图甲可知，最近的波谷传到C、G点时，波形移动的距离为

则需要的时间为

B正确；
C．在t=8s恰好是两倍周期，根据波的传播图形，D处质点位移方向竖直向下，C错误；
D．同C选项可得，H处质点振动速度方向竖直向下，D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
AD．图示时刻质点a为波峰与波峰相遇、质点c为波谷与波谷相遇，质点a、c为振动加强点，振幅最大，半个周期后质点a处于波谷，故选项AD错误；
B．图示时刻质点b为波峰与波谷相遇，质点b为振动减弱点，其振动始终减弱，故选项B错误；
C．当两列波的振幅相等时，质点b的振幅为O，此时观察不到质点b振动，故选项C正确。
故选C。
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，波长

波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的距离可能是或，则波速
或
当时
或
当时
或
故A可能，BCD不可能。
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
AB．由图可知，波长λ=8m，若波沿x轴正方向传播，根据周期性可知
2s=（n＋）T，（n=0，1，2…）
得
s，（n=0，1，2…）
当n=0时T=8s，则波速
v==1m/s
若波沿x轴负方向传播，根据周期性可知
2s=（n＋）T，（n=0，1，2…）
得
s，（n=0，1，2…）
当n=0时

则波速
v==3m/s
故A错误，B正确；
C．根据“上下坡法”可知，若波沿x轴正方向传播，t=0时x=4m处的质点振动方向向上；若波沿x轴负方向传播，t=0时x=4m处的质点振动方向向下，故C错误；
D．分析图像可知，若波沿x轴正方向传播，t=2s时x=6m处的质点通过平衡位置向上，根据对称性和周期性可知，t=4s时x=6m处的质点恰好位于波峰；若波沿x轴负方向传播时t=2s时x=6m处的质点通过平衡位置向下，根据对称性和周期性可知，t=4s时x=6m处的质点恰好位于波峰，故D错误。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
A．当驱动力频率等于物体的固有频率时产生共振，振幅最大，驱动力周期变大时，物体的固有频率不变，则振动曲线的峰不变，A错误；
B．由图乙可得波长λ＝8m，由图甲可得周期T＝2s故波速

根据波沿x轴正方向传播可得t＝0s时，质点P的位移为正，正沿y轴负方向运动，故经过且t＝2.5s时，质点P的位移为负，远离平衡位置沿y轴负方向运动，故加速度方向与y轴正方向相同，B正确；
C．设Q质点的振动方程为

t＝0s时Q位于平衡位置并沿y轴正方向运动，故φ0＝0
分别代入数据可得

C错误；
D．从t＝1s到t＝2.5s，即时质点P通过的路程大于3A＝30cm，D错误。
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A．由图像可知从0时刻开始，质点P的起振方向沿y轴负方向，P点的起振方向与振源的起振方向相同，故A错误；
B．由题可知，波的传播方向从S到P，由图可知，周期T=6s，质点P的振动图象向左2s后与S点的振动重合，意味着P点比S点振动滞后了2s，即S传到P的时间t可能为2s，同时由周期性可知，从S传到P的时间为(2+nT)s，n=0、1、2、3…，即t=2s、8s、14s…，不可能为7s，故B错误；
C．由

考虑到波的周期性，当t=2s、8s、14s…时，速度v可能为5m/s、1.25m/s、0.714m/s…，故C正确；
D．同理，考虑到周期性，由

可知，波长可能为50m、12.5m、7.14m…，故D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
由振动图像可知周期T＝4s，零时刻x1处质点在平衡位置且向下振动，而x2处质点在正的最大位移处。若波沿x轴正方向传播，其波形如图甲所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3…

则有

得波速

当n＝0时，v＝6m/s，当n＝1时，v＝1.2m/s，当n＝2时，v＝m/s。
若波沿x轴负方向传播，其波形如图乙所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3…

则有

得波速

当n＝0时，v＝2m/s，当n＝1时，v≈0.86m/s
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
A．由于周期T=0.4s，在0.3s内，波传播了，由图可知波沿着x轴正方向传播，t=0.3s时刻P质点向y轴正方向运动，A正确；
B．由图可知波长

波速

B错误；
C．t=0时x=14m处质点位于时间轴的上方，加速度方向指向平衡位置，沿y轴负方向，C错误；
D．各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，D错误。
故选A。
10．A
【解析】
【详解】
质点P的加速度最大且方向向下时，P点在最高点，质点Q的速度最大且方向向下，则质点Q在平衡位置向下振动，且P、Q两点平衡位置间的距离大于一个波长小于两个波长，（D图中质点Q向上振动），则只有A正确。
故选A。
11．D
【解析】
【详解】
A．由振动图像知P点在时要向上运动，在甲图中根据同侧法可知此波沿x轴负方向传播，A错误；
B．由图甲、乙得知


代入公式

得

B错误；
C．因为波沿x轴负方向传播，故此时刻Q向下运动，其速度将要减小，C错误；
D．因为此时刻Q位移为负，即位移方向向下，而加速度方向与位移方向相反，故此时刻Q的加速度方向向上，D正确。
故选 D。
12．D
【解析】
【详解】
A．根据Q点的振动图像可知，t＝0.25s时，Q在最高点，则其加速度沿-y方向，选项A错误；
B．根据Q点的振动图像可知，t=0.1s时刻质点Q沿-y方向振动，结合波形图可知，波沿-x方向传播，选项B错误；
C．机械波传播的过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项C错误；
D．t＝0.28s时，即从t=0.1s时刻经过，P的速度沿＋y方向，选项D正确。
故选D。
13．C
【解析】
【详解】
B．由题图可知，波长为8m，两时刻间的传播距离可表示为

由于波匀速传播，故传播时间可表示为

由于

可得
，
B错误；
A．波速为

A错误；
C．t=1.2s时，即半个周期后，质点P又回到平衡位置，C正确；
D．t=2.4s时，即一个周期后，质点Q又回到零时刻所在位置，即题图中的位置，不是平衡位置，D错误。
故选C。
14．D
【解析】
【详解】
A．由波的振动图像可知，波的周期

已知时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处，则A质点开始振动到第一次运动到y轴负方向最大位移处所用时间

可知机械波从O点传到A点用时间为2s，则该列机械波的波速为可知机械波从O点传到A点用时间为2s，则该列机械波的波速为

故A错误；
B．该列机械波的波长为

故B错误；
C．振动传到B点的时间为

则时刻，B质点已经振动

结合振动图像可知，此时B质点的的速度方向沿y轴负方向，故C错误；
D．若将波源移至处，则A、B两质点距离振源的距离相等，则两质点同时开始振动，且振动情况完全相同，故D正确。
故选D。
15．B
【解析】
【详解】
A．波沿x轴正方向传播，则t=0时刻x=0.6m处的质点振动方向沿y轴正方向，选项A错误；
B．波的周期为

在0到0.06s时间内即半个周期的时间内，x=0.2m处的质点运动的路程为2A=0.4m，选项B正确；
C．由图像可以求出，处质点的振动方程为

处质点初相位是处的3倍，所以处质点的振动方程为

故C错误。
D．x=3.3m处于x=0.3m处相差3m，即
Δx=3m=2.5λ
所以当x=3.3m处质点位于波峰时，x=0.3m处质点恰好位于波谷，故D错误；
故选B。
16．     10     30     7.5
【解析】
【详解】
[1][2][3]由振动图像可知，波的振幅是10cm；由图像知，波的周期是T=4s，从a到b的时间为

则波速

当n=0时，该波的速度最大，为
v=7.5m/s
最大波长

17．     向下     25
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知波长为
=4m
可得周期为
T=
由题意可知，经历时间为

若波向左传播，M向下振动，经历时间为

若波向右传播，M向上振动，经历时间为

对比可知，该列波向左传播，则质点M在t1时刻的振动方向向下。
[2]由图知，振幅
A=20cm=0.2m
在t1到t2的时间内，M通过的路程为
s=1m=5A
即经过了个周期，则有
=0.2s
解得
=0.16s
故波速为

18．     4     10     0.25     4
【解析】
【详解】
[1]由图可知，、间的距离恰好等于2.5个波长，则

得

[2]由于两列波的波长相同，周期也相同，因此两列波的波速

[3]图示时刻振源的振动形式还需传播才能传播到、之间距离为的位置，因此

[4]由题图知，振源、的振动方向始终相反，故振动加强点到、两点的波程差等于半波长的奇数倍，即满足

且

分别取0和1，可得、间振幅能达到的位置分别距点、、、，因此一共有4处。
19．（1）1.2s，18m；（2）15m/s，向右传播
【解析】
【详解】
（1）（2）由题意可知P质点比Q质点先回到平衡位置，即P质点向下振动，Q质点向上振动，它们周期相同，则

由于P质点向下振动，由同侧法可知，波向右传播，当P点到达平衡位置后再经过0.4s，Q到达平衡位置，可得波速

波长为

20．（1）；（2）x轴负方向传播；（3）；（4）
【解析】
【详解】
（1）根据图甲可知

根据图乙

根据

（2）在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，根据同侧法在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向
（3）振子的振幅

质点P的从平衡位置开始振动，则经过1.5s，振动了一个半周期，则路程

（4）根据

振子的振幅

根据图像振子从平衡位置沿正方向已经振动了 ，即初相位

质点P的位移关于时间的振动函数关系

21．（1）0.77m；（2）若波沿x轴正方向传播有：，；若波沿x轴负方向传播有：，
【解析】
【详解】
（1）由题意知a点振动了 ，则a质点通过的路程为

（2）若波沿x轴正方向传播有
，
联立得


若波沿x轴负方向传播有
，
联立得


22．(1)，负方向；(2)
【解析】
【详解】
(1)由于图甲为t=4s时的波形图，则在乙图中看质点在t=4s时的振动情况，可知质点向下振动；再回到甲图中结果波形可知该简谐波向x轴负方向传播，结合图甲的波形可知波长

乙图的波形可知周期

则由

解得波速为

(2)由图甲可知Q点的位移为1m，则其位置坐标为，结合P点的位置坐标5m，可知P、Q中点R的位置坐标为；P和Q速度大小相同时，R不仅可以处在位移为0的位置，还可以在位移的大小最大的位置，因此相应的传播时间是