新教材适用2023-2024学年高中物理第三章机械波2.波速与波长频率的关系课后训练教科版选择性必修第一册

2.波速与波长、频率的关系课后训练巩固提升基础巩固1.关于波速,下列说法正确的是()A.反映了质点振动的快慢B.反映了振动在介质中传播的快慢C.波速由介质和波源共同决定D.波速与波源的频率成正比答案:B解析:波速反映的是振动在介质中传播的快慢程度,它与质点的振动快慢无关,选项A错误,B正确;波速只由介质决定,而与频率和波长无关,选项C、D错误。2.介质中有一列简谐机械波在传播,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.它在一个周期内通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答案:D解析:机械波在传播过程中,波的传播速度只与介质有关,而质点的振动速度周期性变化,振动质点并不随波迁移,只是在各自的平衡位置附近做简谐运动,选项A、C错误;机械波可能是横波,也可能是纵波,故振动质点的振动方向不一定垂直于波的传播方向,选项B错误;振动质点的振动是由波源的振动引起的,是受迫振动,故质点的振动频率等于波源的振动频率,选项D正确。3.用手握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示,绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是()A.a、b两点之间的距离为半个波长B.a、b两点振动开始时刻相差半个周期C.b点完成全振动次数比a点多一次D.b点完成全振动次数比a点少一次答案:D解析:相邻的两个波峰之间的距离为一个波长,A错误;波在一个周期内向前传播的距离为一个波长,a点比b点早振动一个周期,完成全振动的次数也比b点多一次,故B、C错误,D正确。4.男女生二重唱中,女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、λ1、v1和f2、λ2、v2,它们之间的关系是()A.f1>f2,λ1>λ2,v1>v2B.f1<f2,λ1<λ2,v1<v2C.f1>f2,λ1<λ2,v1=v2D.以上说法都不正确答案:C解析:由于两声音是同一种机械波,因而在空气中波速相同,A、B错误;而音调高即是频率高,即f1>f2,又v=λf,所以λ1<λ2,C正确,D错误。5.三条在同一水平面上相互平行的弹性绳,在左端同一地点同时开始振动,经过一定时间后出现如图所示的情况,MN是距起始点相同距离的一条界线,则下列说法错误的是()A.B波的波长最大B.A波的振动频率最大C.A、B、C三列波的传播速度相等D.C与A、B的材料一定不同答案:C解析:由题图可知,B波的波长最大,A、B的传播速度相等,C波的传播速度最小,由于机械波的传播速度由介质决定,所以C与A、B的材料一定不同。在相同时间内,A波的波源完成全振动的次数最多,因此A波的振动频率最大。综上所述,只有选项C是错误的。6.在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动,经0.1s到达最大位移处,在这段时间内波传播了0.5m,则这列波()A.周期是0.2sB.波长是0.5mC.波速是2m/sD.经1.6s传播了8m答案:D解析:14T=0.1s,T=0.4s;14λ=0.5m,λ=2m;v=λT=20.4m/s=5m/s,Δt=1.6s时,Δx=vΔt=8m,故选项7.如图所示,O、P、Q是介质中一条直线上的三个质点,O、P平衡位置之间的距离为30cm,t=0时刻质点O开始向上振动,产生一列周期为1s、振幅为4cm的简谐横波,波沿着O、P、Q所在直线向右传播,当波源O第二次位于波峰位置时,质点P刚要开始向上振动,此后再经过8s,质点Q第一次处于波峰位置。求:(1)质点P与质点Q平衡位置间的距离;(2)从波源起振到质点Q第一次处于波峰,波源运动的路程。答案:(1)186cm(2)148cm解析:(1)由题意知,O、P两质点平衡位置间的距离与波长λ之间满足OP=54λ=解得λ=24cm波速为v=λT=在t=8s的时间间隔内,波传播的路程为s=vt=192cm由题意有PQ=s-14解得PQ=186cm。(2)从波源起振到质点Q起振所用的时间t1=OQv=30+18624从波源起振到质点Q点第一次处于波峰所用的时间t2=t1+14T=9T+1波源从平衡位置开始运动,故t2时间内,波源运动的路程为s=9×4A+A=148cm。能力提升1.(多选)一振动周期为T、位于x=0处的波源从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动,该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播,波速为v。关于在x=3vT2处的质点P,下列说法正确的是(A.质点P振动周期为T,速度的最大值为vB.若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向,则该时刻波源速度方向沿y轴正方向C.质点P开始振动的方向沿y轴正方向D.当P开始振动后,若某时刻波源在波峰,则质点P一定在波谷答案:BCD解析:质点P的振动周期与波源的振动周期相同,均为T,但其振动速度的最大值不一定为v,故A错误;x=3vT2=32λ,P与波源是反相点,若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向,则该时刻波源速度方向沿y轴正方向,故B正确;根据波的特点,简谐波传播过程中,质点的起振方向都与波源的起振方向相同,故质点P开始振动的方向沿y轴正方向,故C正确;当P开始振动后,若某时刻波源在波峰,则质点P2.下表给出30℃时,声波在不同介质中的传播速度。显然当声波由空气进入纯水中时,波速增大,则下列说法正确的是()介质空气纯水盐水橡胶波速/(m·s-1)3321490153130~50介质软木铜铁波速/(m·s-1)48038004900A.频率增大,波长不变B.频率不变,波长增大C.频率和波长都不变D.频率和波长都变大答案:B解析:波在传播过程中频率不变,一列波从空气进入水中时,频率f不变,波速v增大,则由公式v=λf知波长增大。3.(改编题)(多选)如图所示,a、b、c、…、k是弹性介质中等距离分布在一条直线上的若干个质点。t=0时刻,处在e处的波源从平衡位置开始向上做简谐运动,形成在质点a、b、c、…、k所在的直线上传播的横波,其振幅为4cm、周期为0.4s。若沿波的传播方向,后一个质点比前一个质点迟0.05s开始振动。t=0.3s时,直线上距波源e点2m处的某质点第一次达到最高点。则下列判断正确的是()A.该机械波的传播速度为5m/sB.图中相邻两个质点间距为0.5mC.当质点a经过的路程为12cm时,质点k经过的路程为8cmD.当质点b在平衡位置向下运动时,质点c位于平衡位置的上方答案:BC解析:后一个质点比前一个质点迟0.05s开始振动,所以t=0.3s时e点后面的第6个质点开始振动,即质点k开始振动,所以质点k前面的质点i第一次到达波峰,相邻两个质点间距为24m=0.5m,所以t=0.3s时波传播了3.0m,波速为v=3.00.3m/s=10m/s,故波长为λ=vT=4m,故A错误,B正确;当质点a经过的路程为12cm时,质点a的运动时间为1216×0.4s=0.3s,则质点k的运动时间为4×0.05s+0.3s-6×0.05s=0.2s,质点k经过的路程为0.20.4×16cm=8cm,故C正确;当质点b在平衡位置向下运动时,经历的时间为3×0.05s+2×0.1s=0.35s,质点c的运动时间为0.35s-2×0.05s=0.4.从甲地向乙地发出频率为50Hz的声波,若波速为330m/s时,在甲、乙两地间有若干个完整波形的波