3.3机械波案例分析 自主提升过关练（解析）

3.3机械波案例分析自主提升过关练（解析版）一、选择题1．如图(a)所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1时刻和t2时刻的波形图，其中t2>t1，P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0m的两质点。图(b)为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（）A．t2-t1=0.1sB．t2时刻Q的速度达到最大C．简谐横波沿x轴传播的速度大小为40m/sD．t1到t2内，P、Q运动的路程相等2．一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为1m/s。t=0时刻，该波的波形如图所示，P、Q分别为x=5m、x=9m处的质点，此时P质点恰好开始振动。则t=6s时刻，Q点（）

A．经过平衡位置，向上运动 B．经过平衡位置，向下运动C．位于波峰位置 D．位于波谷位置3．图中实线为一列简谐横波在某一时刻（以该时刻作为t=0时刻）的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3s，振幅为A。下列说法正确的是（）A．该波一定向左传播B．该波的周期可能为0.4sC．从t=0至t=0.3s，x=5cm处的质点所走的路程为AD．x=5cm处的质点做简谐振动的表达式为（cm）4．如图所示轴上，波源在原点O处，，，。时，波源从平衡位置开始竖直向上振动，形成分别沿轴向正方向和负方向传播的简谐横波，时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动。下列说法正确的是（）A．该波的周期为12sB．该波的波速为0.5m/sC．时b处的质点正在向下运动D．若波源停止振动，则a、b、c三点处的质点将同时停止振动5．如图所示，一列简谐横波沿水平方向向左传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P向下运动到平衡位置时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是（）A．0.60m B．0.30m C．0.20m D．0.15m6．如图所示，坐标原点O处有一波源做简谐振动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。时，波源开始振动，时，波刚好传到处，其中P、Q为介质中的质点。下列说法正确的是（）A．波源的起振方向沿y轴向上B．从图示时刻开始，质点P比质点Q先回到平衡位置C．该机械波的传播速度为2m/sD．从图示时刻开始，再经过0.25s质点P到达平衡位置7．如图是某时刻一简谐波的图像，已知图中x=2m处的质点此时的运动方向向上，则下列说法正确的是（）A．此列波的周期是4sB．此列波的波长是8cmC．此列波是向右传播的D．图中的质点Q比质点P先回到平衡位置8．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为0.4m/s。t=0时恰好传播到如图位置。则两列波相遇的时刻以及相遇位置质点的起始振动方向分别为（）A．1.5s，沿y轴向下 B．1.5s，沿y轴向上 C．0.75s，沿y轴向上 D．0.75s，沿y轴向下9．一列简谐横波，在时刻的波形如图甲所示，图乙为波中质点的振动图像，则根据甲、乙两图可以判断（）A．该波沿轴正方向传播B．波速为C．从时刻起经过时间，质点通过路程为D．质点做简谐运动的表达式为10．如图所示为一列机械波在t=0时刻传播的波形图，此刻图中P点速度沿y轴正方向，t=2s时刻，图中Q点刚好在x轴上。则下列说法正确的是（）A．该机械波沿x轴正方向传播B．该机械波周期不可能是C．无论周期是多少，当Q点在x轴时，P点一定离x轴最远D．P点振幅是10cm11．如图所示为某一时刻某简谐波的图像，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是（）A．质点a的振幅大于质点b的振幅 B．该时刻质点b、e的速度相同C．该时刻质点c、d的加速度为零 D．该时刻质点d正在向下运动12．一根粗细均匀的绳子，右端固定，一人拿着左端的O点上下振动。以竖直向上为正方向，波源O在第一个周期内的振动图像如图所示，则该波在第一个周期结束时在介质中形成的波形图是（）A． B．C． D．13．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，该波的传播速度为2.5m/s，则t＝0.8s时（）A．质点P相对平衡位置的位移为正值B．质点P的加速度方向为负且在增大C．质点P的速度方向沿y轴负方向且速度在减小D．质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反14．一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图甲所示，平衡位置在的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A．该波的波长为12mB．该波的波源的振动频率为2.5HzC．该波沿x轴正方向传播D．该波的波速为60m/s15．如图甲为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图，图乙为该列波中质点P的振动图像，Q是该列波中另一质点。下列说法正确的是（）A．这列波的波速为1m/sB．这列波沿x轴正方向传播C．t=0.30s时刻，质点P速度沿y轴负方向D．t=0.30s时刻，质点Q速度沿y轴负方向E.t=0.20s到t=0.40s时间内，质点Q通过的距离是2cm二、解答题16．如图所示是一列横波在某一时刻的波形图，若波沿x轴正方向传播，则：（1）图中质点A、C的振动方向各是怎样的？（2）再经过，质点A通过的路程是多少？质点C的位移是多少？17．如图所示，位于原点O处的波源从某时刻开始振动，振动方程为。该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播。当坐标为的质点P刚开始振动时，波源刚好位于波谷。（1）该简谐波的波速是多少？（2）当波速为时，求波源从开始起振内质点P通过的路程是多少？

参考答案1．C【详解】A．因为没有说明t1时刻是哪个时刻，假设t1=0，根据图(b)可知，质点Q在t1时刻正在沿y轴正方向振动，则波向x轴正方向传播，可得假设t1=0.1s，根据图(b)可知，质点Q在t1时刻正在沿y轴负方向振动，则波向x轴负方向传播，同理可得故A错误；B．由A分析可知，无论是哪种情况，t2时刻质点Q都在波峰，振动速度等于零，最小，故B错误；C．由图可看出波长为8m，周期为0.2s，则波速为故C正确；D．t1到t2内，Q运动的路程可能是或如果t1=0，在第一个时间内，P沿y轴负方向运动到与x轴对称的位置，路程y1大于振幅A，则t1到t2内的路程同理如果t1=0.1s，在第一个时间内，P沿y轴正方向运动到波峰，又沿y轴负方向回到原位置，路程y2小于振幅A，则t1到t2内的路程可知P、Q运动的路程不相等，故D错误。故选C。2．A【详解】有题意可知：波的周期t=0时刻，波传到P点，P点向下振动，当波传到Q点经历的时间为波传到Q点时，Q向下振动，再经过Q回到平衡位置，向上运动，所以t=6s时刻，Q点经过平衡位置，向上运动，故A正确，BCD错误。故选A。3．B【详解】AB．若该波沿x轴正方向传播，波长为0.2m，波形移动了0.15m，由此可求出波速和周期为若该波沿x轴负方向传播，波长为0.2m，波形移动了0.05m，由此可求出波速和周期为故A错误，B正确；C．从t=0至t=0.3s，x=5cm处的质点振动了周期或周期，所走的路程为A或3A，故C错误；D．x=5cm处的质点做简谐振动的表达式为（cm）或（cm），故D错误。故选B。4．A【详解】AB．t=6s是，c刚好开始振动，则传播速度为时，质点a第一次到达最高点，则有解得T=12s故A正确，B错误；C．O传播到b的时间则4s时b开始振动，6s时b开始振动，b处质点在向上运动，故C错误；D．若波源停止振动，abc三点已经振动，则质点会继续振动，故D错误。故选A。5．A【详解】P、Q两质点平衡位置相距0.15m．当P向下运动到平衡位置时，Q刚好运动到下方最大位移处，则有解得（n=0、1、2、3…）当n=0时，λ=0.60m，BCD错误，A正确。故选A。6．B【详解】A．波刚传到x=9m处时，质点向下振动，可知波源的起振方向沿y轴向下，选项A错误；B．从图示时刻开始，因P点向上振动，Q点向下振动，可知质点P比质点Q先回到平衡位置，选项B正确；C．该机械波的传播速度为选项C错误；D．从图示时刻开始，波向右传播0.5m时，质点P到达平衡位置，则经过的时间为选项D错误。故选B。7．C【详解】A．无法求出此列波的周期，A错误；B．此列波的波长是4m，B错误；C．已知图中x=2m处的质点此时的运动方向向上，则此列波向右传播，C正确；D．因为波向右传播，平衡位置在1～3的质点向上振动，平衡位置在3～5的质点向下振动，所以图中的质点Q和质点P此时均向下运动，所以Q比质点P后运动到波谷，Q比质点P后回到平衡位置，D错误。故选C。8．D【详解】两列简谐波的波前相距由得即两列波运动到0.5m处，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，可得，此处的质点振动方向均向下，即沿y轴向下。故选D。9．D【详解】A．由乙图可知时质点向下振动，由波形平移法可知该波沿轴负方向传播，故A错误；B．由两图像可知波长，周期，则波速为故B错误；C．时刻质点经过平衡位置向下运动，则知时刻，质点在波峰，从时刻起经过时间为质点通过路程为故C错误；D．由于解得则图乙可知质点做简谐运动的表达式为故D正确。故选10．C【详解】A．t=0时刻图中P点速度沿y轴正方向，该机械波沿x轴负方向传播，选项A错误；B．t=2s时刻，图中Q点刚好在x轴上，则则或者则则此时当n=0时，周期为，选项B错误；C．因PQ之间平衡位置的距离为，则无论周期是多少，当Q点在x轴时，P点一定在波峰或者波谷位置，离x轴最远，选项C正确；D．P点振幅是5cm，选项D错误。故选C。11．D【详解】A．因为是简谐波，所有质点振幅相同，所以质点a、b的振幅相等，故A错误；B．波的传播方向沿x轴正方向，利用“上下坡法”可知该时刻质点b向上振动，而e向下振动，质点b、e的速度方向相反，所以该时刻质点b、e的速度不相同，故B错误；C．该时刻质点c在波谷，加速度最大，d在平衡位置，加速度为零，故C错误；D．波的传播方向沿x轴正方向，利用“上下坡法”可知质点d正在向下运动，故D正确；故选D。12．D【详解】由波源O的振动图象可判断出波源的起振方向向下，则介质中各个质点的起振方向均向下，简谐横波沿x轴正向传播，根据波形的平移法可知，AC两图中波最前列的质点起振方向向上，故AC错误。再由振动图象振幅的变化，可知波源的振幅在增加，故B错误，D正确。故选D。13．CD【详解】由图知波长为4m，则其周期为AC．则经过0.8s时完成了半个周期，则P点在y的负向且在向负向运动，远离平衡位置，速度在逐渐减小，位移是负值，A错误C正确；BD．则经过0.8s时完成了半个周期，则P点在y的负向且在向负向运动，远离平衡位置，加速度大小越来越大，加速度方向指向平衡位置，与位移方向相反，B错误D正确。故选CD。14．BD【详解】A．由波的图像可知，该波的波长为24m，A错误；B．由振动图像可知，波的周期为0.4s，所以波源的振动频率为2.5Hz，B正确；C．t=0时，由于质点P正在向下运动，根据同侧法可知，波沿x轴负方向传播，C错误；D．由波长、波速与周期的关系解得D正确。故选BD。15．ADE【详解】A．由图知则波速为故A正确；B．由图乙可知，t=0.20s时刻质点P的振动方向沿y轴负方向，故这列波沿x轴负方向传播，故B错误；C．t=0.30s时刻，质点P经历了周期，故质点P速度沿y轴正方向，故C错误；D．波沿x轴负方向传播，质点Q的振动方向沿y轴正方向，t=0.30s时刻，质点Q经历了周期，故质点Q速度沿y轴负方向，故D正确；E．t=0.20s到t=0.40s时间内，质点Q通过一个完整周期，故通过的距离为故E正确。故选ADE。16．（1）质点A向y轴方向振动，质点C向y轴负方向振动；（2）6cm；2cm，沿y轴正方向【详解】（1）由“带动看齐法”（或“上下坡法