2018_2019高中物理第12章机械波12.3波长、频率和波速课后提升作业新人教版.docx

12.3 波长、频率和波速课后提升作业 【基础达标练】1.(2016宝鸡高二检测)介质中有一列简谐波,对于其中某个振动质点()A.它的振动速度等于波的传播速度B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长D.它的振动频率等于波源的振动频率【解析】选D。介质中某个振动质点做简谐运动,其速度按正弦(或余弦)规律变化,而在同一介质中波的传播速度是不变的,振动速度和波的传播速度是两个不同的速度,A错误;在横波中振动方向和波的传播方向垂直,在纵波中振动方向和波的传播方向在一条直线上,B错误;质点在一个周期内走过的路程为4个振幅,C错误;波在传播的过程中,质点的振动频率为波源的振动频率,D正确。2.(多选)下列对波速的理解正确的是()A.波速表示振动在介质中传播的快慢B.波速表示介质质点振动的快慢C.波速表示介质质点迁移的快慢D.波速跟波源振动的快慢无关【解析】选A、D。波速表示波在介质中传播的快慢程度,波速由介质决定,波源的振动快慢用周期或频率来描述,故A、D选项正确。【补偿训练】下列说法中正确的是()A.介质中质点的振动速度等于波的传播速度B.介质中质点的振动方向一定垂直于波的传播方向C.介质中质点的振动频率等于波源的振动频率D.由v=f知,f增大,则波速v也增大【解析】选C。机械波介质中的各质点都做简谐运动,其速度按照正弦或余弦规律变化,与波的传播速度是两个不同概念,A错误;横波中质点的振动方向垂直于波的传播方向,而纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上,B错误;机械波介质中的各质点做简谐运动的频率相等,都等于波源的振动频率,所以C正确;机械波的波速仅由介质决定,与频率f无关,所以D错误。3.(2016株洲高二检测)一列简谐波在两时刻的波形分别如图中实线和虚线所示,由图可确定这列波的()A.周期B.波速C.波长D.频率【解析】选C。本题考查根据波的图象获取相关信息。描述波的几个物理量之间的关系,由图象直接知道,波长为4m。因为没有给出这两个时刻具体的数值,无法求出波的周期、频率,也不能知道波速。4.(2015四川高考)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动。测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波()A.频率是30 HzB.波长是3 mC.波速是1 m/sD.周期是0.1 s【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)根据小木块每分钟上下30次,可计算出频率和周期。(2)根据甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰,可计算出波长。(3)由v=可求出波速。【解析】选C。由于小木块每分钟振动30次,因此周期为:T=s=2s,频率为:f=0.5Hz,故A、D错;又因为甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰,所以=sAB,解得波长=2m。波速v=1m/s,B错、C对。5.(多选)(2016南昌高二检测)如图所示,一列简谐波沿x轴正方向传播,t=0时,该波传播到x轴上的质点B处,质点A在负的最大位移处,在t=0.6s时,质点A第二次出现在正的最大位移处,则()A.该波的周期为0.3sB.该波的波速等于5 m/sC.t=0.6s时,质点C在平衡位置处且向上运动D.t=0.6s时,质点C在平衡位置处且向下运动【解析】选B、C。在t=0.6s内,质点A振动时间为T,即T=0.6s,T=0.4s,A错;由图象知:=2m,则v=m/s=5m/s,B对;在t=0.6s内,质点振动T,波恰好传播,即t=0时刻O点的振动形式恰好传到C点,t=0时,O恰好在平衡位置处向上运动,因此C重复其运动,C对D错。6.(多选)(2014山东高考)一列简谐横波沿直线传播。以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图象如图所示,已知O、A的平衡位置相距0.9m。以下判断正确的是()A.波长为1.2 mB.波源起振方向沿y轴正方向C.波速大小为0.4 m/sD.质点A的动能在t=4s时最大【解题指南】解答本题要把握以下两点:(1)明确振动图象的特点。(2)由图象读出简谐波的周期、波源的起振方向以及质点O、A开始振动的时间差。【解析】选A、B。由A的振动图象可知,A经过3s开始振动,O、A间距0.9m,波速v=m/s=0.3 m/s;振动的周期T=4s,所以波长=vT=0.34m=1.2 m;介质中质点的起振方向和波源的起振方向相同,由A质点的起振方向可以判断波源的起振方向沿y轴的正方向;t=4s时,A距离平衡位置最远,速度最小,动能最小,正确选项为A、B。7.(多选)(2016扬州高二检测)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时的波形如图所示,已知这列波在P点依次出现两个波峰的时间间隔为0.4s,则下列说法中正确的是()A.这列波的波速是10m/sB.质点P在1s内所通过的路程是1 m,1 s末质点P具有向y轴正向振动的最大速度C.从图示情况开始,再经过0.7s,质点Q第一次到达波峰D.当波传到Q点以后,P、Q两质点的振动情况始终相同【解析】选B、C、D。由波的图象可读出波长=4cm=0.04 m,由题中条件可得周期T=0.4s,根据波速的关系式可得v=0.1m/s,A错误;质点P在1s内即2.5个周期通过的路程s=2.54A=2.5410cm=100 cm=1 m,再次运动到平衡位置具有沿y轴正方向的最大速度,B正确;从题图中看出波峰距Q点为7cm,因此质点Q第一次到达波峰的时间t=0.7s,C正确;由于P、Q两质点正好相距两个波长,所以两个质点的振动情况始终相同,D正确。8.(2015全国卷)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与O的距离为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm。当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求:(1)P、Q间的距离。(2)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过的路程。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)理解质点振动与波动传播的关系。(2)质点振动一个周期,波传播一个波长。【解析】(1)当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置,说明P与O的距离为即=35cm,=28cm,v=m/s=0.28m/sQ与O之间的距离为6个波长,即1.68m,P、Q间的距离L=1.68m-0.35m=1.33m(2)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源振动6T,波源在振动过程中通过的路程s=4A=40.056m=1.25m答案:(1)1.33m(2)1.25 m【能力提升练】1.(多选)(2016全国卷)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是()A.水面波是一种机械波B.该水面波的频率为6 HzC.该水面波的波长为3 mD.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【解析】选A、C、E。水波是机械振动在介质中传播形成的,A对;由题意可知T=s=s,f=0.6Hz,波长=vT=3m,B错、C对;波传播时将振源能量向外传播,而振动的质点并不随波迁移,D错、E对。故选A、C、E。2.(多选)(2016厦门高二检测)在t=0时刻向平静水面的O处投下一块石头,水面波向东西南北各个方向传播开去,当t=1s时水面波向西刚刚只传到M点(图中只画了东西方向,南北方向没画出),OM的距离为1m,振动的最低点N距原水平面15cm,如图,则以下分析正确的是()A.t=1s时O点的运动方向向上B.该水面波的波长为2mC.振动后原来水面上的M点和N点永远不可能同时出现在同一水平线上D.t=1.25s时刻M点和O点的速度大小相等、方向相反【解析】选A、B、D。波向西传播,t=1s时O点向上运动,A正确;波长为2m,B正确;t=1s时,M质点向下振动,N质点向上振动,当两者的位移向下且大小相等时,处于同一水平线上,C错误;质点O和M相距半个波长,振动情况相反,D正确。3.(多选)(2014新课标全国卷)图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是()A.在t=0.10s时,质点Q向y轴正方向运动B.在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴负方向传播了6mD.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cmE.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10t(国际单位制)【解题指南】解答本题时应注意以下三个方面:(1)理解波动图象与振动图象的区别与联系。(2)质点振动的方向不沿x轴。(3)在一个周期内质点P通过的路程为4倍振幅。【解析】选B、C、E。由Q点的振动图象可知,t=0.10s时质点Q向y轴负方向振动,选项A错误;由波动图象可知,波向左传播,t=0.10s时质点P向上振动,再经过0.15s时,即t=0.25s时,质点P振动到x轴的下方,加速度沿y轴向上,选项B正确;波速v=m/s=40 m/s,所以从t=0.10 s到t=0.25s时间内,该波沿x轴负方向传播的距离x=vt=400.15m=6m,选项C正确;由于在t=0.10s时,质点P既不在波峰、波谷,也不在平衡位置,因此在T的时间内通过的路程不等于3A=30cm,选项D错误;质点Q的简谐运动的表达式为y=0.10sin10t(国际单位制),选项E正确。【补偿训练】(多选)(2016唐山高二检测)某横波在介质中沿x轴传播,图甲是t=1s时的波形图,图乙是介质中x=2m处质点的振动图象,则下列说法正确的是()A.波沿x轴正向传播,波速为1m/sB.t=2s时,x=2m处质点的振动方向为y轴负向C.在t=1s到t=2s的时间内,x=0.5m处的质点运动速度一直增大D.在1s的时间内,波动图象上任意质点通过的路程都是10cmE.x=1m处质点和x=2m处质点振动步调总相反【解析】选B、D、E。由甲图知,波长=2m,由乙图知,质点的振动周期为T=2s,则波速为:v=1m/s。由乙图知,t=1s时刻,x=2m处质点向上运动,根据甲图可知,该波沿x轴负方向传播,故A错误;由乙图知,t=2s时,x=2m处质点的振动方向为y轴负向,故B正确;在t=1s到t=2s经历的时间为t=1s=,t=1s时刻x=0.5m处的质点位于波峰,则在t=1s到t=2s的时间内该质点的速度先增大后减小,故C错误;因t=1s=,则在1s的时间内,波动图象上任意质点通过的路程都是两个振幅,为10cm,故D正确;x=1m处质点和x=2m处质点相距半个波长,振动步调总相反,故E正确。4.一列简谐横波图象如图所示,t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知t=t2-t1=0.5 s,问:(1)这列波的可能波速的表达式?(2)若波向左传播,且3Tt