高中物理2 波的描述测试题

这是一份高中物理2 波的描述测试题，共14页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。

3.2波的描述基础达标（含解析）
一、单选题
1.火车的鸣笛声由空气传到铁轨中，则关于其频率和波长的变化情况，描述正确的是（   ）
A. 频率不变，波长变短                                           B. 频率不变，波长变长
C. 频率变小，波长变长                                           D. 频率变大，波长变短
2.一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动．可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为3.0 s．当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐．地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船．在一个周期内，游客能舒服登船的时间是(   )
A. 0.5 s                                    B. 0.75 s                                    C. 1.0 s                                    D. 1.5 s
3.如图所示是一列沿 x 轴方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为 20m/s ．则（   ）

A. 波长为2m，周期为0.1s                                      B. 波长为4m，周期为5s
C. 波长为2m，周期为10s                                       D. 波长为4m，周期为0.2s
4.沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示，A，B、C三个质点的平衡位置分别为xA=1.5m、xB=2m、xC=3m，t=0.9s时质点A恰好第二次到达波峰，下列说法正确中的是（   ）

A. 波传播的速度为10m/s                                        B. t=0.1s时质点A运动到质点B的位置
C. 质点C在t=0.9s时沿y轴负方向振动                      D. 质点B的振动表达式为y=5sin（2.5πt）cm
5.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
6.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线（ X 射线）三个波段的频率大小关系是（    ）
A. 红外线的频率最大，可见光的频率最小               B. 伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小
C. 可见光的频率最大，红外线的频率最小               D. 伦琴射线频率最大，可见光的频率最小
7.为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速，称为洗衣板效应。如果某路面上的减速带的间距为1.5m，一辆固有频率为2赫兹的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（   ）

A. 当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为2Hz     B. 当汽车以3m/s的速度行驶时最不颠簸
C. 当汽车以3m/s的速度行驶时颠簸的最厉害               D. 汽车速度越大，颠簸的就越厉害
8.如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是 （     ）

A. 增加波源距桥墩的距离                                       B. 减小波源距桥墩的距离
C. 提高波源的振动频率                                           D. 降低波源的振动频率
9.一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向的播处x1=1m和x2=2m的两质点A、B的振动图象如图所示．由此可知（　　）

A. 波长为 43 m                                                       B. 波速为1m/s
C. 3s末A，B两质点的位移相同                               D. 1s末A点的振动速度大于B点的振动
10.在同一均匀介质中有甲、乙两列简谐横波，波速为 0.5m/s ，沿 x 轴相向传播， t=0 时刻的波形如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A. 两列波相遇时能发生稳定的干涉
B. t=12s 时刻，图示坐标范围内有7处质点位移为零
C. x 轴上第一个位移达到 6cm 的质点的横坐标为 x=2.75m
D. t=0 时刻， x=-2.6m 处质点的振动方向与 x=5.1m 处质点的振动方向相反
11.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 P 点相继出现两个波峰的时间间隔为 0.4s ，下面说法正确的是（　　）

A. 这列波的波长是 5m
B. 这列波的波速是 20m/s
C. 质点 Q(x=9m) 经过 0.7s 才第一次到达波峰
D. M 点以后各质点开始振动时的方向都是向上
12.如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9m，c在波谷，该波的波速为2m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则（   ）

A. 此波向右传播                                                     B. b点振动周期为3s
C. c点运动速度大小为2m/s                                    D. 此波在a、d两点之间传播需3s
13.如图所示，在直角坐标系xOy中，位于坐标原点O的振源振动产生沿x轴正向传播的简谐横波，振幅为A，M、N为x轴上相距d的两质点。t=0时，振源开始沿-y方向振动；t=t0时，振源第一次到达y=A处，此时质点M开始振动；当质点M第一次到达y=-A处时，质点N开始振动。则该简谐横波的传播速度大小为 (    )

A. dt0                                       B. 2dt0                                       C. 3dt0                                       D. 4dt0
14.如图所示，在xOy平面内有两个沿z轴方向（垂直xOy平面）做简谐运动的点波源S1（1，0）和S2（4，0），振动方程分别为 zs1=Asin(πt+π2) 、 zs2=Asin(πt-π2) 。两列波的波速均为1m/s，两列波在点B（2.5，3）和点C（4，4）相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互（   ）

A. 加强、加强                       B. 减弱、减弱                       C. 加强、减弱                       D. 减弱、加强
15.如图是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，t= T4 时，质点5刚要开始运动，下列说法正确的是（   ）

A. t= T4 时，质点5开始向下运动
B. t= T4 时，质点3的加速度方向向上
C. 从t= T2 开始的一小段时间内，质点8的加速度正在减小
D. 从t= T2 开始的一小段时间内，质点8的速度正在减小
16.如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2 ， 则（   ）


A. f1＝2f2 ， v1＝v2 B. f1＝f2 ， v1＝2v2 C. f1＝f2 ， v1＝0.5v2 D. f1＝0.5f2 ， v1＝v2
二、综合题
17.如图是一列向右传播的横波，波速为0.4m/s，M点的横坐标xM=10m，图示时刻波传到N点。从图示时刻开始计时，求：

（1）这列波的波长和周期；
（2）M点第二次到达波峰需要的时间t；
（3）t时间内，N点经过的路程。
18.在 xOy 直角坐标系平面中，波源置于原点 O 处，从 t0=0 时刻波源开始沿 y 轴负方向振动，振幅为 D=0.1m ，产生的简谐横波沿 x 轴传播，在 x 轴上有 A(-2m,0) 和 B(8m,0) 两个质点，在 t1=0.1s 时质点 A 位于波峰，质点 B 恰好开始振动，波源此时刚好经过平衡位置向 y 轴负方向振动，已知 2λ>OA>λ 。求：
（1）波速和波源的振动周期；
（2）t1=0.1s 时质点 C(4m,0) 的振动位移和已经过的路程。
19.一列简谐波沿x轴正方向传播，t=0时波形如图甲所示，A点平衡位置坐标为0.5m。已知在0.6s末，A点恰第四次出现在波峰（图中为第一次），求

（1）该简谐波波长、周期、波速分别为多少？
（2）x=5m处的质点p第一次出现波峰的时间为多少？
（3）如果以该机械波传到质点p开始计时，请在图乙中画出p点的振动图象，并标明必要的数字，至少画出一个周期的图象。（画在试题卷上不给分，必须在答题卡上画）

答案解析
1.【答案】 B
【解析】波的频率是由波源决定的，所以波从一种介质进入另一种介质时，频率不变．则声波由空气进入铁轨中，波速变大，频率不变，由波速公式v=λf得知，声波的波长变长．B符合题意，ACD不符合题意．
故答案为：B
2.【答案】 C
【解析】把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，从船上升到最高点时计时，其振动方程为 y=Acos2πTt ，代入得 y=20cos2π3t(cm) ，当y=10cm时，可解得： 2π3t=π3⇒t=0.5s ，故在一个周期内，游客能舒服登船的时间是2t=1.0s，C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C
3.【答案】 D
【解析】由波形图可知，波长λ=4m；周期 T=λv=420s=0.2s ，
故答案为：D.
4.【答案】 D
【解析】A．由图可得：波长λ=4m，根据波向右传播可得：当波向右传播△x=4.5m时质点A恰好第二次到达波峰，故波速 v＝△x△t=4.50.9=5m/s ，周期 T=λv=0.8s ，A不符合题意；B．波上质点不随波的传播而迁移，图示简谐横波只在y方向上振动，x方向的位移为零，故质点A不可能运动到质点B的位置，B不符合题意；C．质点A、C水平位之间距离△x′＝1.5m，t=0.9s时质点A恰好到达波峰，故质点C位移为负，根据波形，由波向右传播可得：质点C沿y轴正方向运动，C不符合题意；D．根据波向右传播可得：t=0时刻，质点B在平衡位置向上振动；由图可得：振幅A=5cm，又有周期T=0.8s，故质点B的振动表达式为为y=5sin2.5πt（cm），D符合题意；
故答案为：D。
5.【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。
6.【答案】 B
【解析】红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高。则频率最高的是伦琴射线（X射线），频率最小的是红外线，B符合题意、ACD不符合题意。
故答案为：B。
7.【答案】 C
【解析】A、当汽车以5m/s的速度行驶时，驱动力的周期为 T=sv=1.55=0.3s  ，所以频率等于 f=1T=103Hz  ，A不符合题意；
B、当汽车以3m/s的速度行驶时，汽车的频率为 f=vs=31.5=2Hz  ，此时和固有频率相同，所以振动最厉害，C符合题意；B不符合题意；
D、当固有频率等于驱动力的频率时，发生共振，振动的振幅最大，则越颠簸，和速度无关，D不符合题意；
故答案为：C
8.【答案】 D
【解析】为使水波能带动叶片振动，则要使得水波发生明显的衍射，根据衍射条件可知，增加或减小波源距桥墩的距离，都不能影响衍射；AB不符合题意；S振动时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高波源的振动频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据λ＝ vf ，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
9.【答案】 A
【解析】解：A、△x=x2﹣x1=1m，由于波沿x正方向传播，所以A先振动，又由于波长大于1m，所以 △t=3s=34T ， △x=34λ ， λ=43m ，A符合题意；
B、波速 v=△x△t=13m/s ，B不符合题意；
C、由振动图象知，在3s末，A、B两质点的位移不相同，C不符合题意；
D、由振动图象可知，1s末A点速度为零，B点速度最大，D不符合题意．
故答案为：A．
10.【答案】 C
【解析】A．由图可知两波的周期分别为 T甲=λ甲v=4m0.5m/s=8s T乙=λ乙v=2m0.5m/s=4s
周期不同，则频率也不同，所以相遇时不能发生稳定的干涉，A不符合题意；
B．从 t=0 到 t=12s 时刻，两列波均向前传播了 6m ，则甲波传播到了 x=6m 处，乙波传播到了 x=-1m 处，由波形图可知图示坐标范围内有4处质点位移为零，B不符合题意；
C．当两列波的波峰发生叠加时，质点的位移才能达到 6cm ； t=0 时甲波的波峰在 x=-1m ，乙波的波峰在 x=6.5m ，相距 Δx=7.5m ，由于两波的波速相同，则各自向前运动一半距离时即可相遇叠加，相遇处的横坐标为 x=-1m+Δx2=2.75m
C符合题意；
D．甲波向右传播，则 t=0 时刻 x=-2.6m 处的质点正在向下振动；乙波向左传播，则 t=0 时刻 x=5.1m 处的质点也在向下振动，所以振动方向相同，D不符合题意。
故答案为：C。
11.【答案】 C
【解析】A．由图可知这列波的波长是 4m ，A不符合题意；
B．已知 P 点相继出现两个波峰的时间间隔为 0.4s ，则波的周期为 T=0.4s ，所以波速 v=λT=4m0.4s=10m/s
B不符合题意；
C．波峰传播至质点 Q(x=9m) 所需要的时间 t=9m-2m10m/s=0.7s
即质点 Q(x=9m) 经过 0.7s 才第一次到达波峰，C符合题意；
D．由波形图可知， M 点以后各质点开始振动时的方向都是向下的，D不符合题意。
故答案为：C。
12.【答案】 B
【解析】A．此时a经平衡位置向上振动，根据“上下坡法”可知，波是向左传播的，A不符合题意；
B．由图可知，这列波的波长为 λ=23xad=6m
波的周期为 T=λv=3s
B符合题意；
C．c点在波谷，所以此时c点运动速度大小为0，C不符合题意；
D．此波在a、d两点之间传播所需时间 t=xadv=4.5s
D不符合题意；
故答案为：B。
13.【答案】 C
【解析】由题意可知，从M传到N所需要的时间为 13t0 ，则有 v=d13t0=3dt0
故答案为：C。
14.【答案】 D
【解析】因为B点距两波源距离一样，而两波源的相位相反，所以在B处叠加总是相互减弱。由振动方程可知，周期为 T=2ππ=2s
波长为 λ=vT=2m
C距两波源的距离差为 Δs=1m=12λ
而两波源的相位相反，所以在C点振动总是加强。
故答案为：D。
15.【答案】 D
【解析】AB．质点1为波源，波向右传播，t= T4 时，由同侧法可知，质点5开始振动，振动方向向上，质点3的位移为正，故回复力向下，那么，加速度方向向下，AB不符合题意；
CD．在t= T2 时，质点8的振动和t= T4 时，质点4的振动一致，故质点8向上振动，那么，速度减小，位移增大、加速度正在增大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
16.【答案】 B
【解析】同一波源的频率相等，所以有 f1=f2 ，从图中可得 λ1=2λ2 ，故根据公式 v=λf 可得 v1=2v2 ，B符合题意，ACD不符合题意
故答案为：B
17.【答案】 （1）由题图可知，这列波的波长为 λ=2×0.8m=1.6m
周期为 T=λv=4s
（2）x=0.8m处质点的振动传播到M点时，M点第一次到达波峰，需要的时间为 t1=Δxv=23s
所以从图示时刻开始计时，M点第二次到达波峰需要的时间为
t=t1+T=27s
（3）由于 t=27s=274T
并且N点从平衡位置起振，所以t时间内，N点经过的路程为
s=27A=135cm
【解析】（1）从图可以得出波长的大小，结合波速的大小可以求出周期的大小；
（2）已知波峰到M点的距离，结合波速可以求出波传播的时间，再利用周期的大小可以求出M点第二次到达波峰所花的时间；
（3）已知振动的时间，结合振幅的大小可以求出质点经过的路程大小。
 18.【答案】 （1）t1=0.1s 时波恰好传播到 B 点，因此波速 v=OBt1=80.1ms=80ms
在 t1=0.1s 时质点 A 位于波峰，质点 B 恰好开始振动，波源此时刚好经过平衡位置向 y 轴负方向振动，因此有 OA=(n+14)λ(n=0,1,2,⋯) ，
又由于 2λ>OA>λ ，所以 n=1 ，则波长 λ=1.6m ，波源振动周期
T=λv=0.02s
（2）在 t1=0.1s 时间内，质点 C 振动了 0.05s=2.5T ，质点 C 从平衡位置开始振动，经 2.5T 恰好又经过平衡位置，因此振动位移为0，通过的路程为 s=2.5×4D=1m
【解析】（1）已知OB之间的距离及波传播的时间，两者结合可以求出波速的大小；已知OA之间和波长的关系，结合波速的大小可以求出波的振动周期；
（2）利用质点C振动的时间，结合周期和振幅可以求出质点的位移和路程的大小。
19.【答案】 （1）波长为 λ=2m
因为在0.6s末，A点恰第四次出现在波峰（图中为第一次）,周期为 T=0.63s=0.2s
波速为 v=λT=20.2m/s=10m/s

（2）x=5m处的质点p第一次出现波峰的时间为 t=xv=5-0.510s=0.45s
（3）因为向右传播，则波前的振动方向向下，所以波源的初始振动方向向下，P点初始振动的方向向下；周期为0.2s，振幅为2m，振动图像如图所示

【解析】【分析】（1）从图可以得出波长的大小，结合A振动的时间可以求出周期的大小，利用波长和周期可以求出波速的大小；
（2）已知波峰到达P点的距离，结合波速的大小可以求出传播所花的时间；
（3）由于波向右传播，利用波源的起振方向可以求出P点的起振方向，结合振动的周期和振幅可以画出P振动的图像。