高中物理 第十二章 机械波 3 波长、频率和波速成长训练 新人教版选修3-4.doc

3 波长、频率和波速主动成长夯基达标1.关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是（ ）a.横波中相邻两个波峰间的距离，纵波的密部中央和疏部中央间距都是一个波长b.两个相邻的速度相同的介质质点间的距离是一个波长c.波由一种介质进入另一种介质波速和波长都要改变d.机械波在同一种均匀介质中是匀速传播的思路解析：波长定义为相邻的两个振动情况始终完全相同的质点之间的距离，横波是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，纵波是相邻的两个密部中央（或疏部中央）间的距离，a错.某时刻两质点速度相同，不能保证速度始终相同，b错.波在同一均匀介质中匀速传播，进入不同介质时，频率不变，但波速改变，由知波长改变.答案：cd2.在波的传播过程中，下列说法正确的是（ ）a.每个质点的振动频率都等于波源的振动频率b.振动情况完全相同的质点间的距离一定等于一个波长c.振动情况完全相同的相邻两质点间的距离一定等于波长d.振动步调相反的质点间的距离为半波长的整数倍思路解析：参与波形成的每个质点都重复波源的振动，频率相同，a对.振动情况完全相同的质点间距为波长整数倍，只有两者相邻，间距才为一个波长，故b错，c对.振动步调相反的质点间距为半波长的奇数倍.d错.答案：ac3.关于振动和波的关系，下列说法正确的是（ ）a.如果振源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止b.物体做机械振动，一定产生机械波c.波的速度即振源的振动速度d.波在介质中的传播频率与介质性质无关，仅由振源的振动频率决定思路解析：机械振动的传播形成机械波，振源停止振动时，其他已振动的质点会引起相邻质点的振动，即波继续在介质中传播，所以a、b错.机械波在介质中的传播速度由介质本身性质决定，与振源速度无关，所以c错.在波动中，各个质点的振动周期、频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，d对.答案：d4.图12-3-3所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图象，下列说法中正确的是（ ）图12-3-3a.质点a、c、e、g、i在振动过程中位移总是相同b.质点b、f在振动过程中位移总是相等c.质点d、h的平衡位置间的距离是一个波长d.质点a、i在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长思路解析：从图象中可以看出质点a、c、e、g、i在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点a、e、i的速度方向是向下的，而质点c、g的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，a错误；质点b、f是同处在波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，b正确；质点d、h是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，c正确；虽然质点a、i在振动过程中位移总是相同，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长（应为两个波长），d错误.答案：bc5.如图12-3-4所示为一列波速为340 m/s、向右传播的简谐横波的图象，由图象可知（ ）图12-3-4a.波的质点的振幅为1 m，周期为b.质点m、p的位移总是相同的c.这时质点m运动方向为+y方向，质点n的运动方向为-y方向d.质点m、p的加速度总是相同的思路解析：由图可知，波的各质点的振幅为1 m,由可得，a对；波向右传播，m点向上振动，p向下振动，n向上振动，m、p的位移和加速度只在此时相同，但在以后的运动中不一定相同，所以b、c、d错.答案：a6.如图12-3-5甲所示为一列简谐横波在t=20 s时的波形图，图12-3-5乙是这列波中p点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ）图12-3-5a.v=20 cm/s，向左传播 b.v=50 cm/s,向左传播c.v=20 cm/s，向右传播 d.v=50 cm/s，向右传播思路解析：由p点的振动图线可知，周期t=2 s,t=20 s恰是10t，p点的运动方向在t=0时刻向上，则t=20 s时也向上，由波的图象知p点运动方向向上，则波沿x轴负方向传播；=100 cm，所以 cm/s=50 cm/s.答案：b7.一列简谐横波沿绳子传播，振幅为0.2 m，传播速度为1 m/s，频率为0.5 hz，在t0时刻，质点a正好经过平衡位置，沿着波的传播方向（ ）a.在t0时刻，距a点2 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mb.在（t0+1 s)时刻，距a点1.5 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mc.在（t0+2 s）时刻，距a点1 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 md.在（t0+3 s)时刻，距a点0.5 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 m思路解析：=2 m,在t0时刻距a处2 m的质点，恰好为一个波长，该点的振动状态与a完全相同，也应该在平衡位置，故选项a错.在（t0+1 s）时刻，因为t=2 s，过了半个周期，a点仍在平衡位置，离a点为1.5 m的质点距a点,其质点离开平衡位置0.2 m，选项b正确.在（t0+2 s）时刻是经过了一个周期，在距离a点1 m即半波长的质点在平衡位置，选项c错.在(t0+3 s)时刻是经过了一个半周期，a点仍在平衡位置，距a点0.5 m即波长的质点离开平衡位置0.2 m，选项d正确.答案：bd8.如图12-3-6所示，s点为振动源，其频率为100 hz，所产生的横波向右传播，波速为80 m/s,p、q是波传播途径中的两点，已知sp=4.2 m,sq=5.4 m.当s通过平衡位置向上运动时，则（ ）图12-3-6a.p在波谷，q在波峰 b.p在波峰，q在波谷c.p、q都在波峰 d.p通过平衡位置向上运动，q通过平衡位置向下运动思路解析：振源振动的频率即为波传播的频率，因此由波速公式v=f得 =0.8 m,p点距s为,而s通过平衡位置向上运动时，距s右侧处的质点在波谷，因此在相距5个波长的质点p也在波谷、q点距s为,而s通过平衡位置向上运动时，距s右侧处的质点在波峰 ，因此在相隔6个波长的质点q也在波峰.答案：a9.一列横波在x轴上传播着，当t=0和t=0.005 s时的两波形图，如图12-3-7.求：图12-3-7（1）设周期大于（t2-t1)，如果波向右（或向左）传播时，波速各为多少？（2）设周期小于（t2-t1)，并且波速为6 000 m/s，求波的传播方向.解：（1）因（t2-t1）t，则波传播的距离小于一个波长，由图看出，=8 m，则x1=2 m,x2=6 m.如波向右传播，则波速为400 m/s如波向左传播，则波速为1 200 m/s（2）因为x=vt=6 0000.005 m=30 m则x=3+x2=30 m因此波向左传播.答案：（1）v右=400 m/s,v左=1 200 m/s (2)波向左传播10.图12-3-8中的实曲线表示一列简谐波在某一时刻的波形，已知波沿-x方向传播，波速v=1 m/s，求作经过t=1 s后的波形.图12-3-8解：由波图象可知，该波的波长=4 m,由,得,故t=1 s=，,因波向-x方向传播，故t=1 s后波形向-x方向平移即可，如图6虚线所示.图6答案：如上图虚线所示.11.一列简谐横波沿水平直线方向向右传播，m、n为介质中相距为s的两质点，m在左，n在右，t时刻，m、n两质点正好振动经过平衡位置，而且m、n之间只有一个波峰，经过t时间n质点恰处在波峰位置，求这列波的波速.解：设波的波长为,周期为t，由题意可知，m、n两质点的距离s可能等于,或等于或等于,且m、n均过平衡位置的时刻其波形为如图7四种情况图7对（a），n质点正在经过平衡位置向上振动，已知n经过时间t到达波峰位置，则t可能为、即t可能为t=(k+)t(k=0,1,2,)由,并且考虑到=2s,可得(k=0,1,2,)对于（b），n质点正在经过平衡位置向下振动，已知n经过时间t到达波峰位置，则t可能为、即t可能为t=(k+)t,(k=0,1,2,)由，并且考虑到=s,可得(k=0,1,2,)同理，（c）(d)分别有(k=0,1,2,)和(k=0,1,2,)由此我们可以看到该题的四组通解.答案： 走近高考12.(2006江苏南通联考，5)如图12-3-9所示是一列简谐横波t=0时刻的图象，经过t=1.2 s时刻，恰好第三次重复出现图示的波形，根据以上信息，下面各项能确定的是（ ）图12-3-9a.波的传播速度的大小 b.经过t=0.3 s时间，质点p通过的路程c.t=0.6 s时刻质点p的速度方向 d.t=1.0 s时刻的波形图思路解析：本题以机械波的图象为核心命题，考查了波的传播速度、质点在某段时间内的路程、波形图等知识点，并且本题具有发散性，要求学生具有从图象中得到有关信息的能力.从图象中可知波长=8 m，经过t=1.2 s时间，恰好第三次重复出现图示的波形，因此可知周期t=0.4 s，从而确定波速和t=0.3 s时间内质点p经过的路程为s=3a=30 cm.t=0.6 s时由于不知波的传播方向，因此无法确定质点p的振动方向，同理无法确定t=1.0 s的波形图.本题答案为ab.答案：ab13.(2006山东潍坊质量检测，6)在坐标原点的波源s产生一列沿x轴正方向传播的简谐波，波速v=400 m/s.已知t=0时，波刚好传播到x=30 m处，如图12-3-10所示，在x=400 m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（ ）图12-3-10a.波源s开始振动的方向沿y轴正方向 b.x=30 m处的质点在t=0.5 s时位移最大c.x=20 m处的质点的振动频率是40 hz d.接收器在t=1 s时才能接收到此波思路解析：在t=0时，波已向前传播了，即传了，此时s点向下振动，则以前，波源s向上振动，a正确.由波的图象，结合题中数据，通过计算知b、c、d错.答案：a14.(2006辽宁沈阳质量检测，2)一列沿x轴正方向传播的横波在t=0时刻的波形如图12-3-11所示，在t=0.25 s时刻，x=2 m的质点p第一次到达波谷，则下列说法正确的是（ ）图12-3-11a.该横波的振幅是5 cm b.周期为2 sc.波速是4 m/s d.t=0.2 s时刻，p点振动方向向上思路解析：由题意知a=5 cm,=2 m,t=40.25 s=1 s,故a正确，b错误.因=2 m/s,故c错误.由于波向右传播，故t=0.2 s时刻p点由平衡位置向负的最大位移运动，未到达负的最大位移，向下振动，故d错误.答案：a15.(2006上海