3.2波的描述 综合训练 -2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析）

3.2波的描述一、选择题（共15题）1．一列波在不同介质中传播时，保持不变的物理量是（）A．波速 B．波长 C．振幅 D．频率2．一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波的图象如图所示．若波速为16m/s，则波长和频率分别是A．8m，2Hz B．8

m，0.5

Hz C．4

m，2

Hz D．4

m，0.5

Hz3．如图所示，一列简谐横波向右传播，质点a和b的平衡位置相距0.5m．某时刻质点a运动到波峰位置时，质点b刚好处于平衡位置向上运动．这列波的波长可能是A．m B．m C．2m D．3m4．一列简谐横波在轴上传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点的运动方向为沿轴的负方向，则（）A．此波向轴的正方向传播 B．质点此时向上运动C．质点比质点先回到平衡位置 D．质点的振幅为零5．图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6s时的波形图，波的周期T>0.6s，则（）A．波的周期为2.4sB．波速为m/sC．在t＝0.9s时，P点沿y轴正方向运动D．在t＝0.2s时，Q点经过的路程小于0.2m6．关于公式v=λf，正确的是A．由v=λf知，λ增大，则波速v也增大B．由v=λf知，λ增大，则波速v也增大C．对于同一列波来说，在不同介质中传播时，v、λ、f三个量中，保持不变的只有fD．由v=λf知，波长是的声波传播速度比波长是的声波传播速度小2倍7．如图是t=0时刻沿x轴传播的一列简谐横波的图象。该时刻后介质中P质点回到平衡位置的最短时间为0.1s，Q质点回到平衡位置的最短时间为0.5s，已知t=0时刻两质点相对平衡位置的位移相同，则（

）A．该简谐波沿x轴正方向传播B．该简谐波的传播周期为0.6sC．t=0.2s时，质点P的加速度沿y轴负方向D．经过0.6s质点Q沿x轴移动6.0m8．如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，A、B为平衡位置相距的两个质点，它们的振动图像如图乙所示，则该波的波速可能是（）A． B． C． D．9．在平静的介质中，从波源O发出的一列简谱横波沿x轴正方向传播，秒时刻的波形用实线表示，秒时刻的波形用虚线表示。介质中的质点Q位于处，则下列说法正确的是（）A．该简谐横波的波长可能为B．该波的波速大小一定为C．在秒时刻至秒时刻这段时间内，介质中的质点M的运动过程是由先加速、后减速两段过程组成D．根据图像无法判断质点Q的起振方向10．如图甲所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度大小为，平衡位置在处的质点P的振动图象如图乙所示，则时刻，简谐波的波形为（）A． B．C． D．11．如图所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间的距离为1m．当t=0时，波源S开始振动，速度方向竖直向上，振动由此以1m/s的速度开始向右传播．t=1.0s时，波源S第一次到达波峰处．由此可以判断（

）A．该列波的波长为2mB．该列波的频率为4HzC．t=4.0s时，质点c达到最大加速度D．t=4.0s时，质点e加速度方向竖直向上12．位于处的波源O在介质中产生沿x轴正方向传播的机械波。如图所示，当时刻恰好传到位置，P、Q分别是、位置处的两质点，下列说法不正确的是（）A．波源O的起振方向为沿y轴负方向B．P、Q位移的大小和方向始终相同C．开始，当P第一次处于x轴上方4cm处时，Q处于轴下方4cm处D．开始，当波刚传到位置时，P、Q经过的路程分别为16cm和32cm13．一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过1.0s它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过0.2s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的是（

）A．波沿x轴负方向传播，波速为5m/sB．波沿x轴正方向传播，波速为5m/sC．若某时刻质点M到达波谷处，则质点P一定到达波峰处D．从图示位置开始计时，在2.0s时刻，质点P的位移为20cm14．坐标系位于水平面内，将一细绳沿轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当时，使其开始沿轴做简谐振动，在时形成如图所示的波形，是平衡位置位于处的质点，是平衡位置位于处的质点，下列说法正确的是（）A．手抖动绳子的频率为B．绳波的传播速度为C．绳波的起振方向向下D．当经过的路程为时，经过的路程为15．一列波长为的简谐横波，沿x轴的正方向传播，该波的振幅为。已知时刻波上相距的两质点的位移都是，运动方向相反，如图所示。若质点a比质点b提前到达平衡位置，下列说法正确的是（）A．该列简谐横波的周期为B．该列简谐横波的传播速度为C．当质点b的位移为时，质点a的位移为负D．在时刻质点a的速度最大E．质点的速度始终大小相等、方向相反二、填空题16．如图所示，质点O从t=0时刻开始作简谐振动，振动频率为10Hz．图中Ox代表一弹性绳，OA=7m，AB=BC=5m．已知形成的绳波在绳上的传播速度为10m/s，则在第2s内A比B多振动___________次，B比C多振动___________次．17．一列简谐横波的波速，在时刻的波形如图所示，在该时刻质点A振动的速度方向沿y轴负方向。（1）这列波沿x轴的__________（填“正”或“负”）方向传播；质点A的振动周期__________s。（2）从此刻起，在0.9s内质点B运动的位移为__________cm。18．如图所示，实线是沿x轴传播的一列机械波在时刻的波形图，虚线是这列波在时刻的波形图。已知波速是，则这列波的周期是________，此波的传播方向为________（选填“沿x轴正方向”或“沿x轴负方向”）。19．一列简谐横波沿x轴的正向传播，周期为T，已知在t=0时刻波上相距30cm的两质点a、b的位移都是lcm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，则该波波长___________（填“一定”“可能”或“不能”）为9cm；在时刻，质点a速度__________（填“最大”“最小”或“在最大和最小之间”）。三、综合题20．如图所示是一列简谐波在t=0时的波形和传播距离．波沿x轴的正向传播，已知从t=0到t="2.2"s时间内，质点P三次出现在波峰位置．且在t="2.2"s时P质点刚好在波峰位置．求：①该简谐波的周期．②从t=0开始经过多长时间另一质点Q第一次到达波峰．21．一列沿轴负方向传播的简谐横波在时的波形如图所示，已知时，点第一次出现波谷，求：（1）这列波的传播速度；（2）当点第二次出现波峰时，点通过的路程。22．一列简谐横波在一均匀介质中传播的速度，P，Q是该波传播过程中的两个质点，它们的平衡位置相距，这列波的波长大于而小于。表示在波的传播过程中P、Q两质点的振动图象。求：(1)波的能量在P和Q间传播所需要的时间；(2)该波的振动周期T。23．如图甲所示，一个不计重力的弹性绳水平放置，O、b、c是弹性绳上的三个质点。现让质点O从t＝0时刻开始，在竖直面内做简谐运动，其位移随时间变化的振动方程为y＝20sin5πt（cm），形成的简谐波同时沿该直线向Ob和Oc方向传播。在t1＝0.5s时，质点b恰好第一次到达正向最大位移处，O、b两质点平衡位置间的距离L1＝0.8m，O、c两质点平衡位置间的距离L2＝0.6m。求：(1)此横波的波长和波速；(2)计算0～1.0s的时间内质点c运动的总路程．并在图乙中画出t＝1.0s时刻向两方向传播的大致波形图.（画波形图时不要求解题过程）参考答案：1．D【详解】A．波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的，故A错误；BD．波的频率由波源振动的频率决定，与介质无关，根据波长与波速、频率之间的关系可知波长会因为介质的不同而不同，故B错误，D正确；C．振幅反映了波所传播的能量大小，同一列波传播的能量相同，但在不同介质中，由于质点受力情况不同，所以质点能够偏离平衡位置的最大位移不同，即波的振幅不同，故C错误。故选D。2．A【详解】由相邻波峰间的距离读出波长为，由波速为16m/s可以得到简谐运动的周期故频率故A正确，BCD错误．故选A．3．C【详解】据题质点a运动到波峰位置时，质点b刚好处于平衡位置向上运动，则ab间距离与波长的关系为：，n=0，1，2，3…则得当n=0时，λ=2m；当n=1时，λ=0.4m；当n=2时，λ=m；A.m，与结论不相符，选项A错误；B.m，与结论不相符，选项B错误；C.2m，与结论相符，选项C正确；D.3m，与结论不相符，选项D错误．4．C【详解】A．因为此时质点F的运动方向为沿y轴的负方向，则根据“同侧法”可知，此波向轴的负方向传播，选项A错误；B．波向轴的负方向传播，则质点D此时向下运动，选项B错误；C．因为质点B向上振动，而质点C在最高点，则质点C比质点B先回到平衡位置，选项C正确；

D．质点E的位移为零，但是振幅不为零，选项D错误。故选C。5．D【详解】A．波的周期T＞0.6s，说明波的传播时间小于一个周期，波在t=0.6s内传播的距离不到一个波长，则由图知解得故A错误；B．由图可知，波长为8m，波速为故B错误；C．由于波沿x轴负方向传播，故t=0时P点沿y轴负方向运动，故t=0.8s=1T时P点沿y轴负方向运动，再过0.1s即0.9s时P点沿y轴负方向运动，故C错误；D．由可知，由于Q点在t=0时刻从靠近最大位移处向最大位移处运动，则经过四分之一周期小于振幅A即0.2m，故D正确。故选D。6．C【详解】AB．机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，故AB错误；C．对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，故C正确；D．都量声波，所以传播速度相等，故D错误。故选C。7．A【详解】A．该时刻后介质中P质点回到平衡位置的最短时间为0.1s，Q质点回到平衡位置的最短时间为0.5s，则P质点比Q质点早回到平衡位置，则说明P质点向下振、Q质点向上振，根据“上坡、下坡”法可知该简谐波沿x轴正方向传播，A正确；B．由题意分析得知，此时P点向下运动，Q点向上，它们周期相同，则T=2×(0.1+0.5)s=1.2sB错误；C．已知P质点回到平衡位置的最短时间为0.1s，则t=0.2s时P质点应在平衡位置的下方，根据加速度公式a=可知此时质点P的加速度沿y轴正方向，C错误；D．简谐横波沿x轴正向传播，质点振动方向与x轴垂直，在x轴方向没有位移，D错误。故选A。8．B【详解】由振动图像可知，周期为根据振动图像关系，两质点的平衡位置距离为，根据速度公式得，故选B。9．D【详解】A．由波形图可知，波长，故A错误；B．波沿x轴正方向传播，位移为（n=0,1,2,3…）则波速为（n=0,1,2,3…）则当n=0时，波速为，不是一定为，故B错误；C．在t1~t2时间内，若是在一个周期内，则质点M是先加速、后减速，若是包含多个周期则由多个运动阶段组成，不仅是两段过程组成，故C错误；D．t1、t2时刻不是0时刻的图像，故无法判断O点的起振方向，故也就无法判断质点Q的起振方向，故D正确。故选D。10．D【详解】由题图乙可知，周期为则波长由于周期因此时质点P的振动与时的振动相同，即质点P在平衡位置沿y轴负方向运动，由于简谐横波沿x轴正方向传播，根据振动与波动的关系判断简谐波的波形图，故D正确，ABC错误。故选D。11．C【详解】AB．根据题意可知，该波的周期为4s，频率为0.25Hz，波长为4m，故AB错误；C．t=4.0s时，质点c第一次到达波峰，加速度最大，C正确；D．t=4.0s时，波尚未传播至e点，e点的加速度为零，D错误．故选C。12．B【详解】A．根据“上坡向下”振动规律，波前的振动方向向下，所以波源O的起振方向为沿y轴负方向，A正确；B．因为波长变化的，P、Q的平衡位置之间的距离有时等于一个波长是同相点，位移的大小和方向相同，有时等于半个波长是反相点，位移方向相反，B错误；C.由波形图可知距离P点位移为4m的点和P点的距离为，因此波向前传播时P第一次处于x轴上方4cm处，此时Q处于轴下方4cm处，C正确；D.当时刻恰好传到位置，波刚传到位置时，就是把波形向右移动2m，P点经过半个周期而Q点经过一个周期，因此P点的路程为，Q点的路程为，D正确。故选B。13．BC【详解】AB．由图读出波长.根据质点P的振动情况可得该波的周期为：则波速为：根据质点P的运动情况可以知道图示时刻P点运动方向沿y轴正方向，则沿波x轴正方向传播，所以A错误，B正确．C．由图知质点M与质点P的平衡位置之间的距离是半个波长，振动情况总是相反，则某时刻质点M到达波谷处则质点P一定到达波峰处，所以C正确；D．该波的周期，从图示位置开始计时，质点P的振动方程为：当时代入计算得出，即从图示位置开始计时，在2.0s时刻质点P的位移为，故D错误．14．AD【详解】AB．由题意和图象可知在内，绳波传播的距离波速由得手抖动绳子的频率就是绳波的频率，为，故A正确，B错误；C．绳波传播到处，质点向上振动，绳波的起振方向向上，故C错误；D．由得由图象可知波的振幅当的路程为时，振动时间为振动由传到需要的时间为振动的间为可得Q的路程为故D正确。故选AD。15．ACD【详解】AB．因为根据题意可知，质点b第一次运动到质点a的状态，用时t=0.2s，则有解得则波速故A正确，B错误；C．因为两质点平衡位置的间距为，当质点b的位移为时即位于波峰时，质点a的位移为负，故C正确；D．质点a第一次向下运动的相位为时，质点a处于平衡位置，速度最大，用时故D正确；E．因为两质点平衡位置的间距只是，速度并不是始终大小相等、方向相反，故E错误。故选ACD。16．

2

5【详解】波长，周期T=1/f=0.1s，振动传播到A点用时间0.7s，第2s内A完成10次全振动；波传播到B用时1.2s，第2s内完成8次全振动；波传播到C用时间1.7s，第2s内完成3次全振动．所以第2s内A比B多振动2次，B比C多振动5次．17．

正

0.4

1【详解】(1)由“同侧法”可知，这列波沿x轴的正方向传播。该列波的波长为振动周期为故质点A的振动周期0.4s。(2)从此刻起，在0.9s内，即，质点B处于正向最大位移处，故运动的位移为1cm。18．

2

沿x轴负方向【详解】根据波形传播位移公式可得由波形图可得，波长为由于则这列波的周期为解得波的传播方向为沿x轴负方向。19．

可能

最大【详解】根据质点的振动方程x=Asinωt设质点的起振方向向上，则对于b点，有所以a点振动比b点早，对于a点，有则a、b两个质点振动的时间差所以a、b之间的距离则通式为（n=0，1，2，3，…）则波长通项为（n=0，1，2，3…）当n=3时，λ=9cm；则该