高中物理 加强练习第八章　80.机械波及其图像

80.机械波及其图像(分值：25分)1~3题每题5分1.(2024·广东湛江市一模)湛江濒临南海，拥有众多优良海水浴场。在金沙湾海滨浴场，某同学测得一波源位于坐标原点处的海水水波(视为简谐横波)，某时刻沿x轴正方向传播到20cm处，此时x轴上10cm处的质点已振动0.2s，质点P离O处60cm，如图所示，取该时刻为t=0。下列说法正确的是()A.质点P开始振动时的速度方向沿y轴正方向B.该波的传播速度为1m/sC.经过0.9s，质点P第一次到达波谷D.在0~0.1s时间内，x=20cm处的质点振动的速度逐渐增大答案C解析波沿x轴正方向传播，可知质点A起振方向沿y轴负方向，各个质点的起振方向均相同，故质点P起振时的速度方向沿y轴负方向，故A错误；根据题图可知波长为20cm，此时x轴上10cm处的质点已振动0.2s，则周期为0.4s，可知波的传播速度为v=λT=0.20.4m/s=0.5m/s，故B错误；根据波形图可知，质点P第一次到达波谷经过的时间t=Δxv=(60-15)×10-20.5s=0.9s，故C正确；在0~0.1s2.位于坐标原点的质点从t=0时开始沿y轴振动，形成一列沿x轴传播的简谐波，t=0.5s时的波形如图所示，此时x=0处的质点位于波峰位置。图中能正确描述x=2m处质点振动的图像是()答案A解析根据波形图可得14T=0.5s，解得周期T=2s，由14λ=1m，解得波长为λ=4m，该波的波速为v=λT=2m/s，所以波传到x=2m经过的时间为t1=xv=1s，根据波形图可知，振源的起振方向向上，则经过1s波传到x=23.(多选)(2025·湖南长沙市检测)如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图，虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是v=0.8m/s，振幅A=4cm。则下列说法正确的是()A.这列波的传播方向一定为x轴的负方向B.t=0时刻x=8cm处的质点向下振动C.经过t=1s，x=2cm处的质点位于平衡位置D.t=0.2s时刻x=4cm处的质点位移为-23cm答案ACD解析由题图可知波长λ=12cm=0.12m，波在0.2s内传播的距离x=vt=0.16m=λ+0.04(m)，故波形应向左平移，波沿x轴负方向传播，故A正确；波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，t=0时，x=8cm处质点向上振动，故B错误；该波的波速为v=0.8m/s，经过t=1s时间，波传播的距离为x=vt=0.8m=6λ+23λ(m)，所以根据波形平移法可知，经过t=1s，x=2cm处的质点位于平衡位置，故C正确；由v=λT可得，周期T=λv=0.15s，x=4cm处的质点振动方程为y=-Asin2πTt=-4sin2π0.15t(cm)=-4sin40π3t(cm)，当t=0.2s时，代入解得y=-24.(10分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到平衡位置为x1=1.0cm的P点，Q点是波上平衡位置为x2=6.0cm的质点，在t1=23s时刻，Q点(在t=0时刻后)求：(1)(2分)该列波的传播速度v；(2)(5分)质点Q的振动方程；(3)(3分)t=0时刻后，质点P和质点Q第三次位移相同的时刻tx。答案(1)0.15m/s(2)0.04sin(5π2t+5π6)(m)(3)解析(1)t=0时刻，质点Q右端最近的波峰的平衡位置为x3=16cm0~t1时间内，x3=16cm处的振动形式传播至Q点，则v=x解得v=0.15m/s(2)质点Q的振幅A=0.04m设简谐横波的周期为T，则T=λ质点Q的圆频率ω=2πT=5π2rad设质点Q的初相位为φ，根据题意有φ=ω(x2则质点Q的振动方程为y=0.04sin(5π2t