粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 机械波的描述精品课时练习

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 机械波的描述精品课时练习，共14页。试卷主要包含了单选题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题


1.电磁波和机械波相比较，下列说法正确的是（ ）


A. 电磁波、机械波传播均需要介质


B. 机械波、电磁波都会传递能量和信息


C. 机械波会产生折射反射，电磁波不会产生折射反射


D. 电磁波在任何介质中传播速度均相同，机械波波速大小决定于介质


2.图甲是一列简谐横波传播到x=5m的M点时的波形图，图乙是质点N（x=3m）从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x=10m处的质点，下列说法正确的是（ ）





A. 经过3s， M 点移动到x=8m处


B. 当 Q 点开始振动时， M 点位于波谷


C. 在t=2s时，质点P的速度为零，加速度也为零


D. 从此时刻到质点Q第一次到达波峰的过程中，N点通过的路程为60cm


3.一列简谐横波沿 x 轴负方向传播， t=0 时刻的波形图像如图所示，此时刻开始介质中 x=1.0m 的质点 P 经 0.25s 第一次回到平衡位置。则下列说法中正确的是（ ）





A. t=0 时刻质点 P 向y轴负方向运动


B. 简谐横波的周期为 0.8s


C. 简谐横波传播的速度为20m/s


D. 质点 P 经过平衡位置向下运动时开始计时的振动方程为 y=10sin103πt(cm)


4.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到 x=5m 的M点时开始计时，已知该波的周期为 0.4s ，下面说法中正确的是 ( )





A. 该波遇到宽约3m的障碍物不能发生明显的衍射现象


B. M点以后各质点开始振动时的方向都是向上的


C. 质点 Q(xQ=9m) 经过 0.5s 第一次到达波谷


D. 质点P在 0.1 s内沿波传播方向的移动了1m


5.如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，实线为 t=0 时的波形图，虚线为 t=0.3s 时的波形图。则下列说法正确的是（ ）





A. 波速可能为30m/s


B. 最大周期为0.4s


C. t=0 到 t=0.3s 的时间内， x=2m 处的质点沿着x轴移动了1m


D. t=0.1s 时， x=3.5m 处的质点正在向上振动


6.介质中坐标原点O处的波源在t=0时刻开始振动产生的简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻刚好传到P点，波形如图甲所示。能正确描述x0处质点振动图像的是（ ）





A.


B.


C.


D.


7.图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则（ ）





A. t=0.10s时，质点Q的速度方向向上


B. 该波沿x轴的正方向传播


C. 该波的传播速度为40m/s


D. 从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30 cm


8.如图，沿波的传播方向上有间距均为 1m 的六个质点 a、b、c、d、e、f 均静止在各自的平衡位置，一列横波以1m/s 的速度水平向右传播，t=0 时到达质点 a，a 开始由平衡位置向上运动。t=1s 时，质点a 第一次到达最高点， 则在 t=3s 时（ ）





A. 质点 c 的加速度最小 B. 质点 a 的速度最大


C. 质点 d 开始由平衡位置向下运动 D. 质点 e 保持静止


9.一列向右传播的简谐横波，当波传到x=2. 0m处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，t=0. 9s时，观察到质点P第三次到达波峰位置，下列说法正确的是（ ）





A. 波速为0. 5m/s


B. 经1. 4s质点P运动的路程为35cm


C. t=1. 6s时，x=4. 5m处的质点Q第三次到达波谷


D. 与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率可能为5Hz


10.一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图甲是t＝1 s时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点)．则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线( )





A. x＝0处的质点 B. x＝1 m处的质点 C. x＝2 m处的质点 D. x＝3 m处的质点


11.一列横波沿水平方向传播,某时刻的波形图如图所示,则图中a、b、c、d四点在此时刻运动方向相同的是( )





A. a和b B. a和d C. b和d D. c和d


12.如图所示，一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5 m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示，则 ( )





A. 该波的振幅可能是20 cm B. 该波的波长可能是8.4 m


C. 该波的波速可能是10.5 m/s D. 该波由a传播到b可能历时7 s


13.在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5m/s，则下列说法正确的是( )





A. 此时P（-2m,0cm）、Q(2m,0cm)两点运动方向相反


B. 再经过0.5s质点N刚好在（-5m，20cm）位置


C. 能与该波发生干涉的横波的频率一定为3HZ


D. 该波的频率由传播介质决定与波源的振动频率无关


14.平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s，平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为 xP=3.5m、xQ=-3m ，当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点的（ ）


A. 位移方向相同、速度方向相反 B. 位移方向相同、速度方向相同


C. 位移方向相反、速度方向相反 D. 位移方向相反、速度方向相同


15.如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m．一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点．下列说法正确的是( )





A. 在t＝5s时刻波恰好传到质点d处 B. 在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点


C. 质点b开始振动后，其振动周期为4s D. 当质点d向下运动时，质点b一定向上运动


二、填空题


16.如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，波传到x=1m的P点时，P点开始向下振动，此时为计时起点，已知在t=0.4s时PM间第一次形成图示波形，此时x=4m的M点正好在波谷。当M点开始振动时，P点正好在________，这列波的传播速度是________。





17.如图所示，一列简谐波向右传播，波速为v，沿波的传播方向上有相距为L的P、Q两质点，某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且此刻P点速度向下，P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q点第一次达到波谷。此波的可能最大波速为________。





18.一根长绳左端位于平面直角坐标系的O点，t=0时某同学使绳子的左端开始做简谐运动，t=1s时形成如图所示波形．则该波的周期T=________s，传播速度v=________m/s．


三、综合题


19.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。





（1）在 t1 到 t2 的时间内，如果 x=5m 处的质点M通过的路程为 1m ，计算波速的大小（温馨提示：由M的路程为 1m ，可以算出周期）；


（2）若波速为 55m/s ，计算分析波的传播方向（温馨提示：由波速为 55m/s ，可以算出 0.2s 内波传播的路程）。


20.一列振幅为 A=42cm 的简谐横波沿x轴正向传播，在 t1=0.2s 时刻的波形如图所示， t2=0.7s 时，x=9m处的质点Q处在波峰位置，试回答下列问题：





（1）若该简谐横波的周期大于0.5s，试求这列波的波速；


（2）若该简谐横波的周期大于0.3s，且已知t2时刻x=18m处的质点已经处于振动状态，试求x=12m处的质点P在t1到t2时间内运动的路程s。


21.一列简谐横波的波速v=4m/s，在t=0时刻的波形如如图所示，在这一时刻质点A振动的速度方向沿y轴正方向。求：





（1）这列波的传播方向和周期；


（2）t=0至t=3s时间内质点B运动的路程；


（3）在下面的坐标系中画出t=3.5s时的波形图。（不用写做图过程）


参考答案


一、单选题


1.【答案】 B


【解析】A．电磁波是电磁场在空间中的传播，传播不需要介质，机械波的传播需要介质，A不符合题意；


B．电磁波和机械波都能传递能量和信息，B符合题意；


C．机械波和电磁波都具有波的特性，都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，C不符合题意；


D．电磁波在不同的物质中传播速度不相同，机械波波速大小决定于介质，D不符合题意。


故答案为：B。


2.【答案】 D


【解析】A．质点 M 只会在平衡位置附近振动，不会随波一起向前移动，A不符合题意；


B．根据平移法可知，当 Q 点开始振动时， M 点位于波峰，B不符合题意；


C．由乙图可知，在t=2s时，质点N（x=3m），处于平衡位置并即将向上运动，则质点P处于波谷，速度为零，加速度最大，C不符合题意；


D．从此时刻到质点Q第一次到达波峰，即此时此刻质点P的振动恰好传到Q，经历的时间为 t=6m4m×T=32T


N点通过的路程为 s=32×4A=60cm ，D符合题意。


故答案为：D。


3.【答案】 C


【解析】A．波沿 x 轴负方向传播，根据同侧法可知质点 P 在 t=0 时刻沿 y 轴正方向运动，A不符合题意；


BC．根据波的传播方向可知 x=6m 处的波形传至 P 点，距离为 s=6m-1m=5m


则波速为 v=st0=5m0.25s=20m/s


周期 T=λv=12m20m/s=0.6s


B不符合题意，C符合题意；


D．振动的“圆频率” ω=2πT=2π0.6s=10π3rad/s


质点 P 经过平衡位置向下运动时开始计时的振动方程为 y=-10sin103πt(cm)


D不符合题意。


故答案为：C。


4.【答案】 C


【解析】A.由图读出波的波长为 λ=4m ，宽度约为 3m 的障碍物的尺寸比波长小，能够发生明显的衍射现象．A不符合题意．


B. 波沿x轴正方向传播，根据波的传播原理知，M点以后各质点开始振动时的方向都是向下的．B不符合题意．


C.波速为 v=λT=40.4m/s=10m/s ．图示时刻，离 Q 点最近的的波谷坐标为 x=4m ，则 Q 点第一次形成波谷的时间为 t=Δxv=9-410s=0.5s ．C符合题意．


D.介质中的点只是在平衡位置附近振动，并不随波迁移．D不符合题意．


故答案为：C


5.【答案】 B


【解析】AB．由图像可知，根据波的周期性可知 0.3s=(n+34)T （n=0，1，2．．．．．．）


当n=0时，周期最大即为 Tmax=0.4s


波速为 v=λT=40.3n+34=4×n+340.3


当v=30m/s时，解得 n=32


A不符合题意，B符合题意；


C．介质中的质点只会在平衡位置附近振动，不会随波移动，C不符合题意；


D．波的周期为 T=0.3n+34=1.24n+3 （n=0，1，2．．．．．．）


当n=1时，周期为 T=1.27s


波速为 v=λT=281.2m/s


0.1s向左移的距离为 x=vt=2.33m


由波的平移可知，此时 x=3.5m 处的质点正在向下振动，由于波的周期，所以 t=0.1s 时， x=3.5m 处的质点正在向下振动，D不符合题意。


故答案为：B。


6.【答案】 A


【解析】CD．从波形图可以看出， OP=2λ ，t0时刻传到P处，说明 t0=2T 。简谐波沿x轴正向传播，根据波动和振动关系可知，在t0时刻P处质点的振动方向和波源在t=0时刻的振动方向相同是沿y轴的正方向的，即每一个质点的起振方向都是沿y轴的正方向的，CD不符合题意；


AB．根据同侧法可知，在t0时刻x0处质点正在向上振动，A符合题意、B不符合题意。


故答案为：A。


7.【答案】 C


【解析】AB．由振动图象可知， t=0.10s 时刻， Q 点经过平衡位置向下运动，根据波形的平移法可判断出来波沿 x 轴负方向传播，A、B不符合题意；


C．由图可得： λ=8m


T=0.20s


该波的传播速度为： v=λT=40m/s


C符合题意；


D．从 t=0.10s 到 t=0.25s ，经过时间为： Δt=0.15s=34T


位于最大位移处和平衡位置处的质点通过的路程是 3A=30cm ，质点 P 通过的路程不等于 30cm ，D不符合题意；


故答案为：C。


8.【答案】 D


【解析】C．由题意可知，波的周期T=4s；波长 λ=vT=4m ，则3s内波传播3m，即d点开始起振在平衡位置向上振动，C不符合题意；


A．此时质点c在波峰位置，加速度向下最大，A不符合题意；


B．质点 a 到达波谷位置，速度最小，B不符合题意；


D．此时波还没有传到e点，即质点 e 保持静止，D符合题意。


故答案为：D


9.【答案】 C


【解析】A.简谐横波向右传播，由波形平移法知，各点的起振方向为竖直向上，t=0.9s时，P点第三次到达波峰，即有 （2+ 14 ）T=0.9s，T=0.4s，波长为 λ=2m，所以波速 v=λT=20.4=5m/s ，A不符合题意。


B.t=1.4s相当于3.5个周期，每个周期路程为4A=20cm，所以经过1.4s质点P运动的路程为 S=3.5×4A=14×5cm=70cm，B不符合题意。


C.经过 t=△x△t=4.5-25=0.5s ，波传到Q，经过2.75T即再经过1.1s后Q第三次到达波谷，所以t=1.6s时，x=4.5m处的质点Q第三次到达波谷。C符合题意。


D.要发生干涉现象，另外一列波的频率一定相同，即 f=1/T=1/0.4=2.5Hz，D不符合题意 。


故答案为：C


10.【答案】 A


【解析】图乙上t=1s时质点经平衡位置向下。图甲上，t=1s时刻，x=0、2m处质点经过平衡位置。简谐横波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，x=0m处质点经平衡位置向下，与图甲中 t=1s时刻质点的状态相同，而x=2m处质点经平衡位置向上，与图甲中 t=1s时刻质点的状态相反，A符合题意，BCD不符合题意。


故答案为：A


11.【答案】 B


【解析】若波向右传播，根据上下坡法知，a、d质点振动方向向上，b、c质点振动方向向下，同理，若波向左传播，结论相同，B符合题意。


故答案为：B


12.【答案】 D


【解析】由图可知，该波的周期为T，振幅为10cm，故A错误。


该图为振动图像，t=0时刻，质点a由波谷向上运动，B由平衡位置向上运动，波由a向b传播，结合波形得到，a、b之间的距离和波长的关系是： ∆x=(n+34)λ=4n+34λ, (n∈N),将8.4代入n无解，故B错误。


由B可知 ∆x=4n+34λ⇒λ=424n+3m ， v=λT=424n+3/4=10.54n+3,将v=10.5代入得n不是整数，故C不正确。


该波从a到b经过的时间为 t=∆xv=10.5/10.54n+3,将t=7代入得n=1故D正确。


故答案为：D


13.【答案】 B


【解析】根据对称性可知，此时P（-2m，0cm）、Q（2m，0cm）两点运动方向相同．A不符合题意．由图知波长λ=2m，周期为 T=λv=25s=0.4s ，时间 t=0.5s=114T ，波传到N点时间为T，波传到N点时，N点向上运动，则经过0.5s质点N刚好在波峰，其坐标为（-5m，20cm）．B符合题意．该波的频率为 f=1T=2.5Hz ，能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz．C不符合题意．波的频率与波源的振动频率决定．D不符合题意．


故答案为：B


14.【答案】 D


【解析】由题可知该波分别向两个方向传播，根据机械波周期、频率关系可知，该波的周期 T=1f=0.02s ，根据波长、波速、周期的关系可知该波波长为 λ=vT=2m ，故可确定跟原点3m处的P点位移为负、速度向上，而距原点－3.5m处的Q点位移为正、速度向上，故只有D符合题意。


故答案为：D


15.【答案】 C


【解析】ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为 t=xv=122s=6s ，即在t=6s时刻波恰好传到质点d处．A不符合题意．设该波的周期为T，由题可得， 34T=3s ，得T=4s．质点b开始振动后，其振动周期为4s，波从a传到c的时间为 t=xv=2+42s=3s ，则在t=5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t=5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上．B不符合题意，C符合题意．因 λ=vT=8m ，而bd之间的距离为10m=1 14 λ，则当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，D不符合题意．


故答案为：C


二、填空题


16.【答案】 波峰；10m/s


【解析】由题意，简谐横波沿x轴正向传播，在 t=0.4s 时PM间第一次形成图示波形，由于P振动时间是半个周期的整数倍，则知 t=0.4s 时间内振动传播了一个波长，故波的周期为 T=0.4s 根据图像可知PM之间距离为 34λ ，根据波形可知，当M点开始振动时，由波形可知，P点在波峰，由图知，波长 λ=4m ，则波速 v=λT=40.4m/s=10m/s 。


17.【答案】 3L2t


【解析】根据题意可以知道，波形图为：





则 λ=2L ，由题意： t=34T ，则： T=43t ，根据公式： v=λT=2L4t3=3L2t 。


18.【答案】4；1


【解析】解：波在1s内向前传播 14 个波长，由于一个周期传播1倍的波长，故知周期为4s，波长为4m； 则波速v= λT=4m4s =1m/s


故答案为：4，1．


三、综合题


19.【答案】 （1）解：在 t1 到 t2 的时间内，质点M的路程 s=1m=5A


即质点M振动了 54T ，所以 54T=0.2s


解得： T=0.16s


由波形图可：知波长 λ=4m ，所以波速 v=λT=25m/s


（2）解：若波速为 v'=55m/s ，则 t=0.2s 时间内波传播的距离 x=v't=11m=(2+34)λ


根据平移法可知波向左传播


【解析】通过图像读出波的波长，结合波移动的距离和对应的时间求解波速，进而求出波的周期，再结合问题逐一分析即可。


20.【答案】 （1）解：由题意，波在0.5s内传播的距离小于一个波长，即x=5m的振动情况传到了Q点，设波速为v，则有 v=xQ-x5t2-t1=8m/s


（2）解：由题意，波在0.5s内传播的距离小于2个波长，即可能x=5m的振动情况传到了Q点 Δx1=4m


或想象中的x=-3m的振动情况传到了Q点 Δx2=12m


由于x=18m处的质点已经处于振动状态，则Δx=12m


可知：x=0处的振动情况传到了P点，P点已振动 78 周期，所以 s=4A-4=(162-4)cm


【解析】（1）通过图像读出波的波长，结合质点Q的位置移动求解波速，进而求出波的周期；


（2）通过图像求出波的波长，根据波速计算波的周期，根据周期和振幅计算质点走过的路程。


21.【答案】 （1）解：由图可知，波长 λ= 8m，根据 T=λv


解得T=2s


质点A此刻振动的速度方向向上，根据“上下坡”法可知波沿x轴负方向传播





（2）解：质点B原来位于平衡位置，速度方向沿y轴负方向，又 t=3s=3T2 ，故质点B运动的路程为s=6A=60cm


（3）解：t=3.5s内波传播的距离为 x=vt=4×3.5m=14m=13λ4


根据波的周期性，波形每隔整数倍周期时间波形相同。则波形如图中虚线所示





【解析】（1）利用波长和波速可以求出周期的大小；利用质点的振动方向可以判别波的传播方向；


（2）利用周期和振幅可以求出路程的大小；


（3）利用传播的时间及波的平移可以画出波的图形。