高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波3.2 机械波的描述课时作业

2021-2022学年沪科版（2019）选择性必修第一册

3.2机械波的描述 课时检测（解析版）

1.如图2­2­9是某时刻横波的波形图，则(　　)

图2­2­9

A.若质点a向下运动，则波是从右向左传播的

B.若质点b向下运动，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c向上运动

E.若波从左向右传播，则质点d向下运动

【解析】　根据质点振动方向与波的传播方向的关系，若a、b向下运动，则波向左传播，B项错误，A项正确；若波向左传播，则c向上运动，D项正确；若波向右传播，则d向下运动，E项正确.

【答案】　ADE

2.机械波在给定的介质中传播时，下列说法正确的是(　　)

A.振幅越大，则波传播的速度越快

B.振幅越大，则波传播的速度越慢

C.波速与振幅无关

D.在一个周期内，波传播的距离等于一个波长

E.振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短

【解析】　根据波速公式v＝或v＝λf，说明波的传播速度与振幅无关，A、B错误，C正确；质点振动一个周期，波传播的距离等于一个波长，因而D正确；频率越高，即周期越小，因而波传播一个波长所用时间就越短，故E正确.

【答案】　CDE

3.如图2­2­10所示是一列简谐波在某时刻的波形图，若此时质点P正处于加速运动过程中，则此时(　　)

图2­2­10

A.质点Q处于加速运动过程中

B.质点Q处于减速运动过程中

C.质点N处于减速运动过程中

D.质点N处于加速运动过程中

E.波是向左传播的

【解析】　P点加速运动说明P点向平衡位置运动，此列波向左传播，故Q点、N点均向上运动，Q点正远离平衡位置，处于减速运动过程，N点正向平衡位置靠近，处于加速运动过程，故B、D、E正确.

【答案】　BDE

4.一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图2­2­11所示，下列说法正确的是(　　)

图2­2­11

A.这列波的振幅为2 cm

B.这列波的周期为2 s

C.此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动

D.此时x＝4 m处质点的加速度为0

E.此时x＝6 m处的质点的速度最大

【解析】　读懂波形图，明确波动与振动的关系.由题图可得，这列波的振幅为2 cm，选项A正确；由题图得，波长λ＝8 m，由T＝得T＝2 s，选项B正确；由波动与振动的关系得，此时x＝4 m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a＝0，选项C错误，选项D正确；x＝6 m处的质点速度为0，选项E错误.

【答案】　ABD

5.对机械波，关于公式v＝λf的下列说法正确的是(　　)

A.v＝λf适用于一切波

B.由v＝λf知，f增大，则波速v也增大

C.v、λ、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f

D.由v＝λf知，波长是4 m的声波为波长是2 m的声波传播速度的2倍

E.机械波的传播速度与频率无关

【解析】　公式v＝λf适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，所以B、D错误，E正确；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，故C正确.

【答案】　ACE

6.如图2­2­12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2 m、4 m和6 m.一列简谐横波以2 m/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＝3 s时a第一次到达最高点.下列说法正确的是(　　)

图2­2­12

A.在t＝6 s时刻波恰好传到质点d处

B.在t＝5 s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4 s

D.在4 s<t<6 s的时间间隔内质点c向上运动

E.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动

【解析】　由波的传播知t＝6 s时波传播的距离s＝vt＝2×6 m＝12 m，即传到d点，选项A正确；t＝0时a由平衡位置开始向下振动，t＝3 s时第一次到达最高点，则T＝3 s，得T＝4 s；各质点振动周期相同，选项C正确；波传到c点所需时间t＝＝ s＝3 s，此时c点由平衡位置开始向下振动，1 s后到达最低点，所以4 s<t<6 s内质点c向上运动，选项D正确；5 s时c点正在平衡位置，选项B错误；由v＝得λ＝vT＝2×4 m＝8 m，bd间距Δx＝10 m＝1λ，其振动方向并不始终相反，选项E错误.

【答案】　ACD

7.一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图像如图2­2­13所示，已知波的传播速度是16 m/s.

图2­2­13

(1)指出这列波中质点振动的振幅是多少.

(2)画出再经过0.125 s时的波的图像.

【解析】　(1)由图像可以看出，质点振动的最大位移是10 cm.因此，振幅是10 cm.(2)经0.125 s波形沿x轴正方向移动的距离为Δx＝vΔt＝16×0.125 m＝2 m.所以，经过0.125 s后的波形图像如图中的虚线所示.

【答案】　(1)10 cm　(2)图见解析

8.某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图像如图2­2­14所示.在波的传播方向上有A、B两点，它们到S的距离分别为45 m和55 m.测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s.求：

图2­2­14

(1)波长λ；

(2)当B点离开平衡位置的位移为＋6 cm时，A点离开平衡位置的位移.

【解析】　(1)从S的振动图像可知，T＝2 s；A、B两点距离为10 m，波从A传到B所需时间为1 s，则波速v＝＝ m/s＝10 m/s，则波长λ＝vT＝20 m.

(2)A、B之间的距离刚好为半个波长，它们的振动状态相反，当B点离开平衡位置的位移为＋6 cm时(波峰)，A点离开平衡位置的位移是－6 cm(波谷).

【答案】　(1)20 m　(2)－6 cm

9.如图2­2­15所示，有一列传播的简谐横波，x＝0与x＝1 cm处的两个质点的振动图像分别如图中实线与虚线所示.则这列波的(　　)

图2­2­15

A.波长一定是4 cm

B.周期一定是4 s

C.振幅一定是2 cm

D.传播速度一定是1 cm/s

E.传播速度可能是1 cm/s

【解析】　由图可知波的振幅、周期和质点振动的振幅、周期相同，分别为2 cm和4 s，因此选项B、C正确；再根据x＝0与x＝1 cm处的两个质点的振动图像可知两质点振动时间相差T＋nT，距离相差λ＋nλ，因此波长是一系列解，选项A错误；根据v＝可得，波速也应该是一系列解，当n＝0时，v＝1 cm/s.故选项D错误，E正确.

【答案】　BCE

10.一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图2­2­16所示，质点A与质点B相距1 m，质点A的速度沿y轴正方向；t＝0.02 s时，质点A第一次到达正向最大位移处，由此可知(　　)

图2­2­16

A.此波的传播速度为25 m/s

B.此波沿x轴负方向传播

C.此波沿x轴正方向传播

D.从t＝0时刻起，经0.04 s质点A沿波的传播方向迁移了1 m

E.在t＝0.04 s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴正方向

【解析】　由题图可知s＝，则λ＝2 m，而t＝0.02 s＝.则T＝0.08 s，v＝＝25 m/s，故A项正确.由A点向上振动可知波向左传播，故B项正确，C项错误.由于质点并不随波迁移，故D项错误.在t＝0.04 s时，质点B在平衡位置，运动方向向上，故E项正确.

【答案】　ABE

11.在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波，t1＝4 s时，距离O点为3 m的A点第一次到达波峰；t2＝7 s时，距离O点为4 m的B点第一次到达波谷.求该波的波长、周期和波速.

【解析】　设波速为v，周期为T，由题意得：t1＝＋＝4 s，t2＝＋T＝7 s.由以上两式得：v＝1 m/s，T＝4 s，波长为λ＝vT＝4 m.

【答案】　4 m　4 s　1 m/s

12.如图2­2­17所示实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形，问：

图2­2­17

(1)若波速向右，波速多大？

(2)若波速向左，波速多大？

(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？

【解析】　(1)波向右传播时，传播距离Δx满足

Δx＝nλ＋λ(n＝0,1,2,3，…)

v＝＝＝2nλ＋λ(n＝0,1,2,3，…)

由波形图知λ＝8 m

解得v＝ (16n＋6) m/s.

(2)波向左传播时，传播距离Δx′满足

Δx′＝nλ＋λ(n＝0,1,2,3，…)

由v′＝得v′＝(16n＋10) m/s.

(3)已知v＝74 m/s

令74＝16n＋6，得n＝(不合题意)

令74＝16n＋10得n＝4(符合题意)

故当v＝74 m/s时，波应向左传播.

【答案】　(1)(16n＋6) m/s　 (2)(16n＋10) m/s  (3)向左传播