专题05 机械波——振动和波的综合问题-2021-2022学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019选择性必修第一册）.docx

1、第三章 机械波专题05：机械波振动和波的综合问题一、选择题1.()关于振动和波的关系，下列说法中正确的是 ()A.波的传播速度即波源的振动速度B.物体做机械振动，一定产生机械波C.如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止D.波动的频率与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定2.()(多选)如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、，现使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，质点1的起始振动方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是 ()A.加速度方向竖直向上B.加速度方向竖直向下C.速度方向竖直向上D.速度方向竖直向下3

2、.()(多选)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图甲所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为xP=1.5 m和xQ=4.5 m。P质点的振动图像如图乙所示。则Q质点的振动图像可能是 ()4.()(多选)图甲为一简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为横波中某点处质点的振动图像，则下列说法正确的是 ()A.波的传播速度大小为1 m/sB.在t=0时刻，图甲中质点A的振动速度大小为0C.图乙有可能是x=1 m处质点的振动图像D.图乙有可能是x=7 m处质点的振动图像5.()(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，位于原点的质点的振动图像如图甲所示；图乙为该波在某一时刻的波形图，A质点位于x=0.5 m处。下列

3、说法正确的是 ()甲乙A.由图甲可知，位于原点的质点振动的振幅是16 cmB.位于原点的质点振动的周期是0.2 sC.由图甲可知，在t=14T时，位于原点的质点离开平衡位置的位移为零D.该波的传播速度是20 m/sE.由图乙可知，经过12T后，A质点离开平衡位置的位移是-8 cm6.()(多选)图甲为一列简谐横波在t=2 s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=2 m的质点，下列说法正确的是 ()甲乙A.波速为0.5 m/sB.该波沿x轴负方向传播C.02 s时间内，P质点运动的路程为1 mD.02 s时间内，P质点运动方向会发生变化E.当t=7

4、 s时，P恰好回到平衡位置7.()(多选)一列简谐横波沿x轴传播，甲图为t=0时刻波的图像，乙图为质点P的振动图像，则下列判断正确的是 ()甲乙A.该波沿x轴正方向传播B.该波的传播速度为4 m/sC.经过0.5 s，质点P沿波的传播方向前进2 mD.t=0.5 s时质点P速度最大E.该波在传播过程中若遇到4 m的障碍物，能发生明显衍射现象8.()(多选)弹性介质中某质点O沿竖直方向做简谐运动的规律如图甲所示，它完成两次全振动后停在平衡位置，其形成的机械波沿水平方向的x轴匀速传播，波速大小为10 m/s。如图乙所示，x轴上有3个质点，它们的横坐标分别为xP=-2 m、xQ=1 m、xR=3 m

5、。以质点O开始振动的时刻为计时零点，下列说法正确的是 ()A.该机械波的波长为4 mB.质点P在t=0.4 s时的振动方向沿y轴负方向C.质点Q在t=0.5 s内通过的路程为10 cmD.质点R在t=0.4 s时第一次位于波谷E.质点R在1.02.0 s时间内通过的路程为20 cm9.()(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.1 s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1 m处的质点，Q是平衡位置在x=4 m处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是 ()A.在t=0.1 s时，质点Q向y轴正方向运动B.在0.1 s0.25 s内，该波沿x轴负方向传播了6 mC.在0.1 s0.25 s内，质

6、点P通过的路程为30 cmD.质点Q做简谐运动的表达式为y=0.1 sin 10t(国际单位)10.()(多选)在一列简谐横波传播的路径上有A、B两个质点，它们的振动图像分别如图甲、乙所示。已知两质点的平衡位置在沿波的传播方向上的距离为1.5 m，则下列说法正确的是 ()甲乙A.t=0.2 s时，A、B两质点的运动方向相同B.若B质点比A质点振动滞后0.5 s，则这列波的波速为3 m/sC.若A、B两质点的平衡位置间的距离小于一个波长，则这列波的波长可能是6 mD.若A、B两质点的平衡位置间的距离小于一个波长，则这列波的波速可能为5 m/s二、非选择题11.()位于坐标原点的波源S发出一列沿x

7、轴正方向传播的简谐横波，波速v=20 m/s，已知t=0时刻波刚好传播到x=9 m处，部分波形如图甲所示。(1)求波长和周期T。(2)x=2 019 m处的质点第一次到达波谷需要多长时间？(3)在图乙中画出t=2.5 s时，从波源到x=9 m处所有质点形成的波形，并求出x=19 m处的质点通过的路程。甲乙答案全解全析1.D波的传播速度反映振动在介质中传播的快慢，而波源的振动速度反映波源振动的快慢，二者是不同的，A错；机械波的形成需满足两个条件，即有振源和介质，故B错误；波源停止振动，其他振动质点并不立即停止振动，波还会继续传播，C错；波的频率等于波源的振动频率，D对。2.BD由题可知，质点1的

8、起振方向竖直向上，介质中各质点的起振方向均竖直向上，波向右传播，画出波形图如图所示:由图可以看出，质点9正在向下运动，速度方向竖直向下，加速度方向竖直向下，故B、D正确，A、C错误。3.BC该波的波长为4 m，P、Q两质点间的距离为3 m，若波沿x轴正方向传播，当P在平衡位置向上振动时，Q此时应处于波峰，B正确；若波沿x轴负方向传播，当P处于平衡位置向上振动时，Q应处于波谷，C正确。4.ACD由图甲读出该波的波长为=8 m，由图乙读出周期为T=8 s，则波速为v=T=88 m/s=1 m/s，A正确；由图甲可知，A处于平衡位置，此时A的速度最大，B错误；由图乙可知，该质点再经过1 s到达最大位

9、移处，所以该质点的平衡位置与相邻波峰的平衡位置之间的距离为x=vt=11 m=1 m，由于不知道该波传播的方向，也不知道各质点振动的方向，所以该质点可能在x=1 m处，也可能在x=7 m处，C、D均正确。5.BCE振幅是振动质点偏离平衡位置的最大距离，由图甲读出振幅A=8 cm，A错误；振动质点完成一次全振动的时间是一个周期，从振动图像中可以看出周期T=0.2 s，B正确；当t=T4时，位于原点的质点处在平衡位置向下运动，所以位移为零，C正确；从图乙中可以看出波长=2 m，所以波速v=T=20.2 m/s=10 m/s，D错误；经过12T后，图示时刻处于波峰的A质点运动到波谷，即离开平衡位置的

10、位移为-8 cm，E正确。6.ABE由图甲可知该简谐横波的波长为2 m，由图乙知周期为4 s，则波速为v=T=24 m/s=0.5 m/s，A正确；根据图乙可知，平衡位置在x=1.5 m处的质点在t=2 s时处于平衡位置，运动方向向下，结合图甲知该波沿x轴负方向传播，B正确；由于t=2 s时，质点P在波谷，且2 s=0.5T，所以在02 s时间内，质点P由波峰运动到波谷，方向没有发生变化，质点P运动的路程为s=2A=8 cm，C、D均错误；波的周期为4 s，从2 s到7 s经历的时间为5 s=114T，所以t=7 s时P恰好回到了平衡位置，E正确。7.BDE由乙图可知，t=0时刻质点P的运动方

11、向向下，结合图甲可知该波沿x轴负方向传播，A错误；由图可知该波的波长为=4 m，周期为T=1.0 s，则波速为v=T=4m1.0s=4 m/s，B正确；简谐横波沿x轴传播，质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，C错误；t=0.5 s时质点P在平衡位置，速度最大，D正确；由于该波的波长为4 m，所以该波在传播过程中若遇到4 m的障碍物，能发生明显的衍射现象，E正确。8.AB由甲图可知，波的周期为T=0.4 s，根据v=T，解得波长=4 m，A正确；分析甲图可知，质点O(波源)的起振方向沿y轴正方向，波传播到质点P所用的时间为0.2 s，则质点P在t=0.4 s时刻位于平衡位置，振动方

12、向沿y轴负方向，B正确；波传播到质点Q所用的时间为0.1 s，则在0.5 s内，质点Q振动了一个周期，通过的路程为4A=8 cm，C错误；波传播到质点R所用的时间为0.3 s，则质点R在0.4 s内振动了0.1 s，即四分之一个周期，质点第一次位于波峰，D错误；质点R在t=1.0 s时振动了0.7 s，即134T，处于波谷位置，此后再运动0.1 s停止，通过的路程为2 cm，E错误。9.BD图乙为质点Q的振动图像，t=0.1 s时，质点Q向y轴负方向运动，结合图甲可知该波沿x轴负方向传播，A错误；由图甲知波长=8 m，由图乙知周期T=0.2 s，则波速为v=T=80.2 m/s=40 m/s，

13、在0.10.25 s时间内，该波沿x轴负方向传播的距离为x=vt=400.15 m=6 m，B正确；t=0.1 s时质点P正向上运动，在0.10.25 s时间内质点P振动34T，由于t=0.1 s时刻质点P不在平衡位置、波峰或波谷处，所以质点P通过的路程s3A=30 cm，C错误；质点Q做简谐运动的表达式为y=A sin2Tt=0.1 sin 10t(m)，D正确。10.BCD由图知周期T=0.4 s，振幅A=5 cm。由图看出t=0.2 s时，A质点在平衡位置向下运动，B质点偏离平衡位置的位移最大，速度为零，A错误。波速v=st=1.50.5 m/s=3 m/s，B正确。A、B两质点的平衡位

14、置间的距离小于一个波长，若A质点较B质点滞后，则有34=1.5 m，=2 m；若B质点较A质点滞后，则有14=1.5 m，=6 m，C正确。A、B两质点的平衡位置间的距离小于一个波长，若A质点较B质点滞后，则波速v=T=2m0.4s=5 m/s，D正确。11.答案(1)8 m0.4 s(2)100.8 s(3)图见解析1 m解析(1)由波形图可知，波长=8 m，周期T=v=0.4 s。(2)x=2 019 m处的质点第一次到达波谷，只需t=0时刻x=3 m处的波谷传到x=2 019 m处即可，需要的时间t1=xv=2019-320 s=100.8 s。(3)t=2.5 s时，从波源到x=9 m处的所有质点均振动了614个周期，则形成的波形如图所示:波传到x=19 m处所需要的时间为19-920 s=0.5 s，即114个周期，所以x=19 m处的质点振动了5个周期，通过的路程为54A=100 cm=1 m。