2020高中物理 12.3 波长、频率和波速 每课一练2（人教版选修3-4） 11页

‎12.3 波长、频率和波速 每课一练2（人教版选修3-4） ‎ 基础练 ‎1．关于一列机械波，下列说法中正确的是(　　)‎ A．波动的产生需要两个条件，即波源和传播介质 B．波动过程是质点由近向远传递的过程 C．波动过程是能量传递的过程，同时也可以传递信息 D．波动过程中质点本身随波迁移 ‎2．下列关于波的应用正确的是(　　)‎ A．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波 B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播 的应用 C．光缆是利用机械波传递信息 D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波 图1‎ ‎3．一列横波某时刻的波形如图1所示，则关于质点A的受力，下列说法中正确的是(　　)‎ A．如果波向右传播，则质点A受到向上的作用力 B．如果波向右传播，则质点A受到向下的作用力 C．如果波向左传播，则质点A受到向上的作用力 D．如果波向左传播，则质点A受到向下的作用力 图2‎ ‎4．一简谐横波在x轴上传播，波源振动周期T＝0.1 s，在某一时刻的波形如图2所示，‎ 且此时a点向下运动．则 (　　)‎ A．波速为‎20 m/s，波沿x轴正向传播 B．波速为‎20 m/s，波沿x轴负向传播 C．波速为‎10 m/s，波沿x轴负向传播 D．波速为‎10 m/s，波沿x轴正向传播 ‎5．如图3所示为xOy平面内沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图象，波速为‎1 m/s，‎ 此时P点沿－y方向运动，关于在图上x＝‎0.3 m处的Q点的说法中正确的是(　　)‎ 图3‎ A．t＝0时，速度方向沿－y方向 B．t＝0.1 s时，速度最大 C．t＝0.1 s时，加速度方向沿－y方向 D．t＝0.3 s时，加速度为零 ‎6．一列简谐波，从某时起当t＝3 s时刻的波形如图4甲所示，图乙为质点P1的振动图 象，则由图可知(　　)‎ 图4‎ A．该波向x轴正向传播 B．该波的传播速度为‎6 m/s C．t＝2 s时，质点P2处于正向最大位移处 D．t＝10 s时，质点P2处于平衡位置处 提升练 ‎7．一列平面简谐波，波速为‎20 m/s，沿x轴正方向传播，在某一时刻这列波的图象如图 ‎5所示．由图可知(　　)‎ 图5‎ A．这列波的周期是0.2 s B．质点P、Q此时刻的运动方向都沿y轴正方向 C．质点P、R在任意时刻的位移都相同 D．质点P、S在任意时刻的速度都相同 ‎8．如图6所示，‎ 图6‎ 实线为某列波在t＝0时刻的波形图像，虚线为t＝0.3 s(T>0.3 s)时的波形图象，其中P 点在t＝0时刻的振动速度正在增大，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．波速为‎13 m/s B．波速为‎10 m/s C．在0～T/4内质点P运动的平均速度大于‎0.4 m/s D．在0～T/4内质点P运动的平均速度等于‎10 m/s ‎9．图7甲为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，图中质点Q运动到负向最大位移处，‎ 质点P刚好经过平衡位置．图乙为质点P从此时刻开始的振动图象．下列判断中正确的 是(　　)‎ 图7‎ A．波沿x轴正方向传播，传播速度为‎20 m/s B．t＝0.1 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度 C．此后0.15 s内，质点P沿x轴正方向移动了‎3 m D．t＝0.25 s时，质点Q沿y轴正方向运动 ‎10．一列简谐横波沿直线传播，该直线上的a、b两点相距‎4.42 m．图8中实、虚两条曲 线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线．从图示可知(　　)‎ 图8‎ A．此列波的频率一定是10 Hz B．此列波的波长一定是‎0.1 m C．此列波的传播速度可能是‎34 m/s D．a点一定比b点距波源近 ‎11.‎ 图9‎ 一简谐横波以‎4 m/s的波速沿x轴正方向传播．已知t＝0时的波形如图9所示，则(　　)‎ A．波的周期为1 s B．x＝0处的质点在t＝0时向y轴负方向运动 C．x＝0处的质点在t＝ s时速度为0‎ D．x＝0处的质点在t＝ s时速度值最大 图10‎ ‎12．一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距‎0.45 m，如图10所示是A处质点 的振动图象．当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方 向运动，这列波的波速可能是(　　)‎ A．‎4.5 m/s B．‎3.0 m/s C．‎1.5 m/s D．‎0.7 m/s 图11‎ ‎13．2020年1月12日海地发生了7.3级地震，造成了重大人员伤亡，其中有我国的八名 烈士，此次地震波中的横波和纵波传播速率分别约为‎4 km/s和‎9 km/s.一种简易地震仪由 竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成，如图11所示，在一次地震中，震源在地震仪 下方，观察到两振子相差5 s开始振动，则(　　)‎ A．P先开始振动，震源距地震仪约‎36 km B．P先开始振动，震源距地震仪约‎25 km C．H先开始振动，震源距地震仪约‎36 km D．H先开始振动，震源距地震仪约‎25 km ‎14.‎ 图12‎ 一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距‎10.5 m的a、b两处的质点振动图象如图12中 a、b所示，则(　　)‎ A．该波的振幅可能是‎20 cm B．该波的波长可能是‎8.4 m C．该波的波速可能是‎10.5 m/s D．该波由a传播到b可能历时7 s 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 答案 题号 ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ 答案 ‎15.图13为一简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为y＝‎ Asin 5πt，求该波的速度，并画出t＝0.3 s时的波形图(至少画出一个波长)．‎ 图13‎ 图14‎ ‎16．如图14所示，实线表示简谐波在t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.5 s时的波形 图．‎ ‎(1)若T<(t2－t1)<2T，波向右传播的速度多大？‎ ‎(2)若2T<(t2－t1)<3T，波向左传播的速度多大？‎ 参考答案 ‎1．AC　[波动过程中，质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动．]‎ ‎2．B　[机械波传播时，介质质点在各自的平衡位置附近振动，质点本身并不随波迁移，A错；光缆是利用光波传递信息的，故C错；宇航员在宇宙飞船里，击打船壁能引起机械振动，同时也能形成声波，D错．]‎ ‎3．BD　[无论向左还是向右传播，回复力始终指向平衡位置，且质点A的回复力是由相邻的质点对质点A的作用力来提供，质点A的受力方向始终向下，故B、D正确．]‎ ‎4．A　[由波形图可以得到波长λ＝‎2 m，则由v＝得到v＝‎20 m/s；a点向下运动，根据前面的质点带动后面的质点知波沿x轴正方向传播．]‎ ‎5．C　[由图示时刻P点沿－y方向运动可知，波沿－x轴方向传播，波长为λ＝‎0.4 m，周期T＝＝0.4 s．t＝0时，图上x＝‎0.3 cm处的Q点速度方向沿＋y方向，A错误；t＝0.1 s时，图上x＝‎0.3 cm处的Q点到达正的最大位移处，速度为零，加速度方向沿－y方向，B错误，C正确；t＝0.3 s时，图上x＝‎0.3 cm处的Q点振动到达负的最大位移处，加速度沿＋y方向，且最大，D错误．]‎ ‎6．ABC　[由题图乙可知t＝3 s时，质点P1振动方向向上，故波向x轴正向传播，A正确；由题图甲得波长λ＝‎24 m．由题图乙得周期T＝4‎ ‎ s，该波的传播速度为v＝＝‎6 m/s，B正确；P2与P1相差半个波长，振动情况完全相反，C正确，D错误．]‎ ‎7．ABD　[由波动图象可知波长为λ＝‎4 m，由λ＝vT得波的周期T＝＝0.2 s，A正确；由波沿x轴正方向传播可知P、Q此时刻的运动方向都沿y轴正方向，B正确；由波动图像可知P、S两点是同相点，在任意时刻两点的位移、速度都相同，C错误，D正确．]‎ ‎8．BC　[由波形图象可知波长λ＝‎4 m．由P点在t＝0时刻的振动速度正在增大可知P点向上运动，波沿x轴负方向传播，经过t＝0.3 s波沿x轴负方向传播3λ/4＝‎3 m，所以波动周期T＝0.4 s，波速为v＝＝‎10 m/s，A错误，B正确；在0～T/4内质点P运动的距离大于‎4 cm，平均速度大于‎0.4 m/s，C正确，D错误．]‎ ‎9．ABD　[由质点P的振动图象可知质点P在t＝0时刻的振动方向向下，由波动图象可知波沿x轴正方向传播，波长λ＝‎4 m，由质点P的振动图象可知周期T＝0.2 s，传播速度v＝＝‎20 m/s，A正确；t＝0.1 s时，质点P回到平衡位置且向上运动，加速度为零．质点Q运动到波峰，加速度最大，所以B正确；质点P只在平衡位置附近振动，不沿x轴移动，C错误；t＝0.25 s时，质点Q运动到平衡位置且向上运动，D正确．]‎ ‎10．AC　[由图知T＝0.1 s，所以f＝＝10 Hz，不知道传播方向，所以a、b两点哪点离波源近不确定；波的传播方向可由a向b，也可由b向a，波长、波速都有多种可能．当波由a向b传播‎4.42 m时可能经历(n＋)T，波速v＝＝，当n＝1时，v＝‎34 m/s.]‎ ‎11．AB　[本题考查机械振动规律和机械波的传播规律．由图可知该波的波长λ＝‎4 m，所以周期T＝＝＝1 s，A项正确；因波沿x轴正方向传播，x＝0处的质点的前质点在其下方，所以向y轴负方向运动，B项正确；x＝0处的质点经 s振动到平衡位置的下方，速度不为0，也不是最大，故C、D两项错误．]‎ ‎12．A　‎ ‎[本题主要考查了波动和振动图像的关系．从图中可知周期为0.4 s．由题可知质点A、B间最简单波形如图所示，A、B间距和波长的关系为x＝(n＋)λ，再由公式v＝得v＝(n＝0,1,2，…)，代入数据可知波速v可为‎4.5 m/s，选项A正确．]‎ ‎13．A　[纵波比横波传播得快，P先开始振动，设震源与地震仪相距为x，则－＝5 s，可得x＝‎36 km.]‎ ‎14．D　[由图知振幅A＝‎10 cm；λ＝‎10.5 m，则不论n取任何非负整数都不可能得到‎8.4 m；由图可以看出T＝4 s，v＝＝＝，显然波速不可能是‎10.5 m/s.由图象分析可知，经历时间可能为t＝T.所以可能为7 s．]‎ ‎15．见解析 解析　由简谐运动表达式可知ω＝5π rad/s，t＝0时刻质点P向上运动，故波沿x轴正方向传播．由波形图读出波长λ＝‎4 m.‎ T＝ ①‎ 由波速公式，知v＝ ②‎ 联立①②式，代入数据可得 v＝‎10 m/s ③‎ t＝0.3 s时的波形图如图所示．‎ ‎16．(1)‎28 m/s　(2)‎36 m/s 解析　Δt时间内波传播的距离Δx＝v·Δt ‎(1)T<Δt<2T时，λ<Δx<2λ即 波向右传播时，Δx＝λ＋λ＝‎‎14 m v右＝＝ m/s＝‎28 m/s.‎ ‎(2)2T<Δt<3T时，2λ<Δx<3λ即 波向左传播时，Δx＝2λ＋λ＝‎‎18 m v左＝＝ m/s＝‎36 m/s.‎