3.3机械波案例分析综合训练（含答案）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页3.3机械波案例分析一、选择题（共15题）1．一列简谐横波沿x轴传播．t=0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图像如图乙所示．则该波的传播方向和波速分别是A．沿x轴负方向，60m/s B．沿x轴正方向，60m/sC．沿x轴负方向，30m/s D．沿x轴正方向，30m/s2．P、Q是简谐横波传播方向上的两个质点，它们的平衡位置间的距离为0.2m．此波波速为1m/s，振幅为4cm，周期为0.4s．在t=0时刻，P点位于平衡位置上方最大位移处．则Q点A．在0.3s时的加速度最大B．在0.3s时的速度最大C．在0.1s时的位移为4cmD．在0.1s时的位移为–4cm3．如图所示，介质中一个质点（波源）在坐标原点O两侧a、b之间上下做简谐运动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速。M是Ob上的某点，x轴上的P点距离O点3m。已知波源质点从O点向上运动开始计时，经过0.2s质点第一次经过M点，又经过0.1s它第二次经过M点，下列说法中正确的是（

）A．该波的波长为0.8mB．质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相反C．波源质点在O点时，质点P一定在波谷位置D．波源质点在波谷时，质点P一定在平衡位置向下振动4．如图甲所示为一列简谐横波在t=5s时波的图象，P为介质中的一个质点．图乙是质点P的振动图象，那么该波的传播速度和传播方向是A．v=1.0m/s，沿x轴负方向B．v=0.5m/s，沿x轴负方向C．v=0.5m/s，沿x轴正方向D．v=1.0m/s，沿x轴正方向5．如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，当Q点在t=0时的振动状态传到P点时，则A．1cm＜x＜3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向C．Q处的质点此时正在波峰位置D．Q处的质点此时运动到p处6．如图所示,已知一简谐横波的频率小于5Hz,横波在一条线上传播，某时刻的波形如图中实线所示,经过t=0.2s后波形如图中的虚线所示,则它的波速可能是（）A．32.5m/sB．37.5m/sC．62.5m/sD．87.5m/s7．某橫波在介质中沿轴传播，左图为时的波形图，如图为P点(处的质点)的振动图象，那么下列说法不正确的是A．该波向右传播，波速为2m/sB．质点L与质点N的运动方向总相反C．时，质点M处于平衡位置，并正在往正方向运动D．时，质点K向右运动了2m8．一列简谐横波沿x轴负方向传播。如图所示为时的波形图，此时质点A在波谷处。若时，质点A第一次到达正的最大位移处，则A．这列波的周期为B．这列波的波速为C．时，质点A动能最小且加速度为零D．时，处的质点在平衡位置，且沿y轴正向运动9．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，该时刻a、b两质点均到达波峰位置，c质点加速度正在增大。下列判断正确的是A．a、b两质点之间的距离为半个波长B．a、b两质点振动开始时刻相差半个周期C．a质点完成全振动的次数比b多一次D．a质点完成全振动的次数比b少一次10．如图，S为上下连续振动的波源，振动频率为10Hz，所产生的横波沿x轴向左右方向传播，波速为20m/s，质点A、B与S的距离分别为SA=11.2m，SB=16.8m．若某时刻波源S正通过平衡位置向上振动，此时A、B均已振动，则A．A位于x轴下方，运动方向向下B．A位于x轴上方，运动方向向下C．B位于x轴上方，运动方向向上D．B位于x轴下方，运动方向向上11．一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻，波刚好传到x=2m处，波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点，其中一质点的振动图像为图b。下列说法正确的是（）A．波源的起振方向向下B．图b是质点P的振动图像C．在t=1.5s时，质点Q的位移为6cmD．从t=0起，质点Q比质点P先达到波谷12．在均匀介质中有一列简谐横波，以的速度沿轴负方向传播，在时刻的波形如图所示，则质点的振动图像为（）A． B．C． D．13．如图所示，一列简谐横波沿轴正向传播，波源从平衡位置开始振动。当波传到的点时开始计时，已知在时间第一次形成图示波形，此时的点正好在波谷。下列说法中正确的是A．点的振动周期可能为B．点开始振动的方向沿轴正方向C．当点开始振动时，点可能在波谷D．这列波的传播速度是1514．如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的波形图，该波的波速为v=20m/s，图中A是传播方向上的一个质点，用T表示该波的周期，则（）A．T=0.2sB．t=T时刻质点A一定处于波峰处C．经过T时间，质点A沿x轴移动2mD．在T~T时间内，质点A的加速度一定变大15．A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播，在某时刻的波形分别如图甲、乙中实线所示，经过时间t（t小于B波的周期TB），这两列简谐横波的波形分别变为图甲、乙中虚线所示，则A、B两列波的波速vA、vB之比不可能为（

）A．5:1 B．1:3 C．1:5 D．3:1二、填空题16．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为正弦曲线，其波速为100m/s。从图示时刻开始计时，时质点b的运动方向沿y轴___________（填“正”或“负”方向）；0~1s内质点a通过的路程为___________m。17．一列简谐波沿水平绳向右传播，其周期为T，振幅为A，绳上两质点P、Q的平衡位置相距个波长，质点Q位于质点P右方，规定向上为正方向。在t＝0时刻质点P的位移为，且向上运动，经过时间（），质点P的位移为，且向下运动，则在t＝0时刻，质点Q振动方向______，______。18．图中实线是一列横波在t＝0时刻的波形图，图中虚线是经0.2s后的波形图。若波传播的速度为5m/s，则此波沿x轴______（填“负”或“正”）方向传播；质点P在t＝0时刻沿y轴______（填“负”或“正”）方向运动；x＝2m处的质点的位移表达式为y＝______（m）。19．一列简谐横波沿x轴传播，t=2s时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示，则该波的传播速度大小为_____m/s；如果该波向右传播，则图乙是______（填“0”“2m”“4m”或“6m”）的质点振动图象。波如果向右传播，观察者在x=6m处向左运动，观察者接收到该波的频率将____（填“大于”“小于”或“等于”）0.25Hz。三、综合题20．一列简谐横波沿直线向右传播，P1、P2为介质中相距4m的两个点，P1在左，P2在右，某一时刻P1、P2两质点正好通过平衡位置，P1、P2之间只有一个波峰，此时P2点正向下运动，再经过0.2秒，P2第一次返回到平衡位置，求该波的波速．21．下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的振动图像。(1)判断波的传播方向，并求出质点P处于波峰位置的时刻；(2)试写出质点Q简谐运动的表达式。22．一列机械波沿x轴传播，在t1=0s和t2=0.05s时刻，其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示，求：（ⅰ）这列波可能的波速v；（ⅱ）若波速为280m/s，那么波的传播方向是沿x轴正方向还是负方向？23．一列简谐波在x轴上传播，在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示，在t2时刻该波的波形如图中虚线所示，已知t2－t1=0.1s。求：(i)该波可能的传播速度v1；(ii)若已知T<t2－t1<2T，且图中P质点在t1时刻的振动速度方向向上，求可能的波速v2。答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案：1．A【详解】由乙图可知：P点下一个时刻位移沿负方向增大，所以P点此时的运动方向向下，得出此波沿x轴负方向传播，由乙图可知：T=0.4s，由甲图可知：λ=24m，故波速为，故A正确，BCD错误。2．B【详解】由波速和周期可得：波长λ=vT=1m/s×0.4s=0.4m，故质点P、Q平衡位置间的距离0.2m＝λ；那么，质点P和质点Q正好相反；所以，在t=0时刻，P点位于平衡位置上方最大位移处（波峰），质点Q则位于平衡位置下方最大位移处（波谷）；故经过0.3s＝T后，在0.3s时，质点Q在平衡位置，且向y轴负方向振动；质点Q在平衡位置，则速度最大，加速度为零，位移为零；在0.1s时，Q点在平衡位置，位移为零；故B正确，ACD错误；故选B．点睛：机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程．3．A【详解】A．由题意知波源质点从O点向上运动开始计时，经过0.2s质点第一次经过M点，又经过0.1s它第二次经过M点，可得波的周期为T=1s根据可得波长为故A正确；B．质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相同，故B错误；C．根据题意可知xOP=由此可知质点P可能在波谷，也可能在波峰的位置，故C错误；D．波源质点在波谷时，质点P一定在平衡位置向上振动，故D错误。故选A。4．A【详解】从横波图像中可知，从振动图中可知，故从图中可知质点P在t=5s时的振动方向和在t=1s时振动方向相同，即正通过平衡位置向下振动，根据走坡法可知波向左传播，即x负方向传播。故选A．5．B【详解】画出将Q点的振动状态传到P点，即t′＝T时的波形图如图，由波的传播方向知，1cm<x<2cm范围内的质点沿y轴正方向运动，A错误；此时Q处的质点在波谷，具有沿y轴正向的加速度，所以B正确，CD错误；故选B．6．B【详解】根据频率小于5Hz，则可知波传播的时间t=0.2s小于一个周期，传播的距离不到一个波长，波长若波向左传播，传播的距离为则波速为若波向右传播，传播的距离为则波速为故选B。7．D【详解】A．从振动图象可以知道，在时，P点振动方向向上，所以波向右传播；由图知波速故A正确；B．由波动图象可以知道，质点L与质点N平衡间距为半个波长，因此振动情况总是相反，则运动方向总是相反，故B正确；C．即时间在经过，根据质点的振动特征可知M点运动到平衡位置且向正方向运动，故C正确；D．质点只会在各自的平衡位置来回振动，不会随波运动，故D错误；本题选错误的，故选D。8．D【详解】A．点A在波谷处，经过时，质点A第一次到达正的最大位移处，则这列波的周期A错误；B．根据图可得，波长为2m，根据B错误；C．时，质点A在最大位移处，则速度为零，动能为零，加速度最大，C错误；D．波沿x轴负方向传播，根据同侧法，则处的质点沿y轴正向运动，D正确。故选D。9．D本题考查机械振动中波形图的理解。【详解】A．a、b两质点是波形图上相邻的两个波峰，所以两个质点的距离为一个波长，A错误；B．a、b两质点是波形图上相邻的两个波峰，所以两个质点开始振动的时刻相差一个周期，B错误；CD．c质点加速度正在增大，所以c往下振动，波向左传播，a质点完成全振动的次数比b少一次，C错误，D正确；故选D。10．B【详解】由题激起的横波沿x轴向左右传播，波源正通过平衡位置向上振动时，由得，波长由题，相当于，波源正通过平衡位置向上振动，位于轴上方，运动方向向下；，相当于，波源正通过平衡位置向上振动，位于轴下方，运动方向向下，故B正确，ACD错误。故选B。11．A【详解】A．在t=0时刻，波刚好传到x=2m处，由同侧法可知起振向下，则波源的起振也向下，故A正确；B．图b可读出t=0时刻的质点在平衡位置向上振动，则图b是质点Q的振动图像，故B错误；C．根据图a可读出波的波长为，图b可读出周期为，则波速为故t=1.5s=t=0时刻Q向上振动，有图b可知在t=1.5s时质点Q的位移为-2cm，故C错误；D．从t=0起，P向下振动，Q向上振动，则质点Q比质点P后达到波谷，故D错误；故选A。12．C【详解】由题图知该列波波长，又波速，则该列波周期为由于波沿轴负方向传播，根据“逆向波形法”，可判断知质点M从0时刻开始将从平衡位置向y轴负方向振动，且振动周期为8s。故选C。13．AC【详解】A．由题意，简谐横波沿轴正向传播，在时间第一次形成图示波形，波可能传到处，也可能传到处，当波传到处时，则时间内振动传播了一个波长，经过了一个周期，故点的周期可能为。故A正确。B．点开始振动的方向与图示时刻处质点的振动方向相同，当波传到处时,由波形平移法得知，点开始振动的方向沿轴负方向。当波传到处时,由波形平移法得知，点开始振动的方向沿轴正方向。故B错误。C．当点开始振动沿轴正方向时，由波形可知，点在波谷。故C正确。D．由图知，波长，则波速故D错误。故选AC。14．AD【详解】A．由图可知波长为，根据可得故A正确；B．若波沿x轴正方向传播，则t=T时质点A处于波峰处，若波沿x轴负方向传播，则t=T时质点A处于波谷处，故B错误；C．质点只在平衡位置两侧振动，并不随波迁移，故C错误；D．经过T后，质点A无论向上或向下振动，都已回到平衡位置，在T~T时间内，质点A远离平衡位置向最大位移处振动，则回复力增大，加速度一定变大，故D正确。故选AD。15．BCD【详解】由图读出，A波波长为λA=24cm，t时间内，A波经过了n+个周期，周期(n+)TA=t，解得：（n=0,1，2，3…），B波波长为λB=12cm，周期TB＝t，解得：TB＝2t；波速为：，，得到vA：vB=(4n+1)：1，（n=0，1，2，3…），所以A、B两列波的波速vA、vB之比可能的是1：1、5：1、9:1…..故A可能，BCD不可能，故选BCD.16．

负

20【详解】因为波沿x轴正方向传播，根据质点振动方向与波的传播方向的关系，可判断出质点b沿y轴负方向运动；该波的周期所以0~1s内质点a通过的路程17．

向下

本题考查机械振动和机械波【详解】t＝0时刻，波形如图甲所示，时刻，波形如图乙所示可知t＝0时刻，质点Q位移为负值，振动方向向下．时间内，质点P从位移处运动到A位移处再向下运动到位移处，经过的相位由，故18．

负

负

【详解】由图可知波长，在内波的传播距离为根据波的平移规则可知应该沿x轴负方向传播；波沿x轴负方向传播，根据上下坡法可知，时刻，质点P沿y轴负方向运动；根据可得因此频率为x＝2m处的质点的位移表达式为19．

1

0或4m

大于【详解】由波动图象知，波长为由振动图象知，周期为则波的传播速度为根据振动图象知该质点在时在平衡向下振动，根据“上下坡法”：波如果向右传播，应是处质点的振动图象。频率为波如果向右传播，观察者向左运动