2022-2023学年粤教版(2019)选择性必修第一册 3.2机械波的描述 课时作业(含解析)

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2022-2023学年粤教版(2019)选择性必修第一册 3.2机械波的描述 课时作业(含解析)

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3.2机械波的描述
一、单选题
1.一个人手拿着长绳的一端,绳子另一端固定在墙上。当手上下振动,绳子上产生了波(如图所示)。当人的手频率加快,则(  )
A.波速不变 B.波速变大 C.波长不变 D.波长变大
2.关于声波的下列说法中正确的是(  )
A.声波是一种横波
B.一列声波从空气进入水中波长将会变小
C.一列声波从空气进入水中频率将会变高
D.一列声波从空气进入水中传播速度将会变大
3.在1 min内甲振动30次,乙振动75次,则(  )
A.甲的周期0.5 s,乙的周期1.25 s
B.甲的周期0.8 s,乙的周期2 s
C.甲的频率0.5 Hz,乙的频率1.25 Hz
D.甲的频率0.5 Hz,乙的频率0.8 Hz
4.一列向右传播的简谐横波,当波传到x=2.0m处的P点时开始计时,该时刻波形如图所示,t=0.9s时,观察到质点P第三次到达波峰位置,下列说法错误的是:(  )
A.波速为0.5m/s
B.经过1.4s质点P运动的路程为70cm
C.t=1.6s时,x=4.5m处的质点Q第三次到达波谷
D.与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5Hz
5.机械波在传播过程中,关于波上各质点的运动情况,下列说法正确的是(  )
A.同一时刻各质点的位移都相等
B.同一时刻各质点运动的速率都相等
C.同一时刻各质点加速度都相等
D.各质点振动的周期、频率都相等
6.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。t=0时,质点1在外力作用下开始做简谐运动,速度方向竖直向上,振动由此以1m/s的速度开始向右传播,带动质点2、3、4……依次振动。t=1.0s时,质点1第一次到达波峰处。取竖直向上为正方向,下列说法正确的是(  )
A.该列波的波长为2m
B.该列波的频率为4Hz
C.t=4.0s时,质点3的速度为负向最大
D.t=4.0s时,质点3的位移为正向最大
7.如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时,该波恰传播到x轴上的质点B处,受点A在负的最大位移处.在t=0.6s时, 质点A恰第二次出现在正的最大位移处,则( )
A.该波的周期为0.6s
B.该波的波速等于4m/s
C.t=0.6s时, 质点B在平衡位置处且向上运动
D.t=0.6s时,质点C在平衡位置处且向上运动
8.一条弹性绳子呈水平状态,M为绳子中点,两端P、Q同时开始上下振动,一小段时间后产生的波形如图所示,对于其后绳上各点的振动情况,下列判断正确的是(  )
A.左边的波先到达中点M
B.两列波波速之比为1:2
C.中点M的振动总是加强的
D.绳的两端点P、Q开始振动的方向相同
9.下列关于波的说法中正确的是(  )
A.机械波可以在真空中传播
B.不同频率的声波,在相同温度的空气中的传播速度相同
C.质点沿竖直方向振动,波沿水平方向传播,这类波是纵波
D.纵波传播过程中各质点可以随波迁移,而横波传播过程中各质点不能迁移
10.两列振幅、波长和波速都相同的简谐波a和b分别沿x轴的正方向、负方向传播,波速v=200m/s,在t=0时刻的部分波形如图所示,那么在x轴上x=450m的质点P,经最短时间t1出现位移最大值,经最短时间t2出现位移最小值,则t1、t2分别是( )
A.1.75s,1.25s B.0.25s,0.75s C.1.25s,0.75s D.0.25s,1.25s
11.如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=﹣0.2cm和x=1.2m处,两列波的速度大小均为v=0.4m/s,两波放的振辐均为A=2cm。图示为t=0时刻两列波的图像(传播方向如图所示),该时刻平衡位置位于x=0.2m和x=0.8cm的P、Q两质点刚开始振动,另有一质点M,平衡位置处于x=0.5m处,关于各质点运动情况的判断正确的是(  )
A.两波源的起振方向均为y轴正方向
B.t=0时刻质点P、Q均沿y轴正方向运动
C.t=0.75s时刻,质点P、Q都运动到x=0.5m处
D.t=1s时刻,质点M的位移为﹣4cm
12.今年5月底, 云南15头野象向北迁徙的新闻备受关注.研究人员发现大象也有自己的“语言”,某研究小组录下野象“语言”交流时发出的声音,发现以3倍速度快速播放录音时,能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的3倍时,则( )
A.播出声波的频率变为原来的3倍 B.播出声波的周期变为原来的3倍
C.播出声波的波速变成原来的3倍 D.播出声波的波长变为原来的3倍
二、多选题
13.一列波从一种介质进入另一种介质时,发生折射现象,下列说法正确的是(  )
A.传播方向一定发生变化 B.频率一定发生变化
C.传播速度一定发生变化 D.波长一定发生变化
14.图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则下列说法中正确的是(  )
A.1与2的波长、频率相等,但波速不等
B.1与2的波速、频率、波长均相等
C.2与3的波速、频率、波长均相等
D.2与3的频率相等,波速、波长均不等
15.取一条较长的轻软绳,用手握住一端O,在竖直平面内连续向上、向下抖动长绳,手上下振动的周期是T,可以看到一列波的产生和传播的情形,如图所示。在绳上做个标记P(图中未标出),且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P离开平衡位置的位移恰好为零,速度方向竖直向上。若该波可以看作是简谐波,下列判断正确的是( )
A.t=时,P在平衡位置下方
B.t=时,P的速度方向竖直向上
C.t=时,P的加速度方向竖直向下
D.该简谐波传播的最大速度为
三、解答题
16.假设某一种声波的频率为,在空气中传播时的波长为,那么它的波速为多大?
17.如图(a)所示为在某介质中传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像。求:
(1)波的传播方向;
(2)在0.20~0.30s时间内,该波传播的距离;
(3)质点Q做简谐运动的表达式。
参考答案:
1.A
【详解】波速只和介质有关,长绳不变,波速不变,A正确。
故选A。
2.D
【详解】A.声波通常是一种纵波,故A错误;
BCD.一列声波从空气进入水中,波速增大,频率不变,根据,波长将会变大,故D正确,BC错误。
故选D。
3.C
【详解】在1min内,甲振动30次,故频率:,周期为:,在1min内,乙振动75次,故频率:,周期为:,故C正确,ABD错误.
4.A
【详解】A.简谐横波向右传播,由波形平移法知,各点的起振方向为竖直向上,t=0.9s时,P点第三次到达波峰,即有
解得
T=0.4s
则波速为
故A错误;
B.t=1.4s相当于3.5个周期,每个周期路程为
4A=20cm
所以经过1.4s质点P运动的路程为
s=3.5×4A=3.5×20cm=70cm
故B正确;
C.波传到Q经历时间
经过2.75T,即再经过1.1s后Q第三次到达波谷,所以t=1.6s时,x=4.5m处的质点Q第三次到达波谷,故C正确;
D.要发生干涉现象,另外一列波的频率一定相同,即
故D正确。
故选BCD。
5.D
【详解】ABC.机械波在传播过程中,各个质点偏离平衡位置的程度不一定相同,所以在同一时刻各质点的速率、位移、加速度不一定相等,ABC错误;
D.各质点振动的周期和频率都等于波源振动的周期和频率,故都相同,D正确。
故选D。
6.C
【分析】先根据波源的运动情况确定周期,由f=求得频率,再根据λ=vT求解波长,根据x=vt求解波传播的距离,确定各个质点的运动情况。
【详解】AB.t=0时,波源S开始向上振动,t=1.0s时,波源S第一次到达波峰处,故=1.0s
T=4×1.0s=4.0s
频率为
波长
λ=vT=1×4.0m=4m
故AB错误;
CD.波传到3点所需时间
此时质点3向上运动,当t=4.0s时,质点3运动了,故3点回到平衡位置向下,速度为负向最大,故C正确,D错误;
故选C。
【点睛】本题关键是先求解周期和波长,理解波和振动之间的关系,可画出波形后分析各个质点的振动情况。
7.D
【详解】从t=0开始到在t=0.6s时,质点A从图示位置开始恰第二次出现在正的最大位移处,所以有:,解得:T=0.4s,故A错误;由波形图得到波长为:λ=2m,波速为:,故B错误;画出t=0.6s时波形图,如图所示:
采用波形平移法可知,质点B在平衡位置处且向下运动,质点C在平衡位置处且向上运动,故C错误,D正确.所以D正确,ABC错误.
8.D
【详解】因波速由介质决定,则它们的传播速度相同,因此两波同时到达中点M,故A错误;波速由介质决定,与波长和频率无关,两列波波速之比为1:1,故B错误;由于波的频率不同,故两列波并不能干涉,M点并不是振动加强点,故C错误;由图可知,左边波向右传播,而右边的波向左,依据上下坡法,则它们起振方向相同,再依据波产生的原理:带动、重复、滞后,即可判定P、Q开始振动的方向相同,故D正确;故选D.
9.B
【详解】A.机械波的传播需要介质,在真空中不能传播,故A错误;
B.机械波的传播速度由介质决定,所以相同温度的空气中的传播速度相同,故B正确;
C.纵波的传播方向与振动方向共线,横波的传播方向与振动方向垂直,故C错误;
D.纵波传播过程中各质点振动方向与波传播的方向共线,在平衡位置附近来回振动,但是不会随波迁移;横波传播过程中各质点也不能随波迁移,质点的振动方向与传播方向垂直,在平衡位置附近来回振动,故D错误。
故选B。
10.B
【详解】在t=0时刻的,在x轴上x=450m的质点P,波向x轴正方向传播,则质点P向y轴正方向传播,那么经过最短时间
而周期
因此经最短时间t2出现位移最小值,则有
故选B。
11.D
【详解】AB.根据波形平移法可知:时刻质点P、Q均沿y轴的负方向运动,则质点P、Q的起振方向均沿y轴的负方向运动,两波源的起振方向均为y轴负方向,故AB错误;
C.质点P、Q在平衡位置附近振动,不会沿波的传播方向运动,故C错误;
D.由图知波长,由得,该波的周期为
则时刻,两列波谷都传播到点,质点的位移为
故D正确。
故选D。
12.A
【详解】ABD.波经过录制再次播放,并不改变波的波长,播放速度变为原来的3倍时,则播出声波的周期
周期与频率是倒数关系,所以播出声波的频率变为原来的3倍,故A正确,BD错误;
C.播出声波的波速取决于传播的介质所以,速度不变,故C错误。
故选A。
13.CD
【详解】A.如果是垂直界面进入的,波的传播方向不发生变化。故A错误;
BCD.一列波从一种介质进入另一种介质,波的频率不发生变化,波速由介质决定,因此波的传播速度发生变化,由
可知波的波长随之变化。故B错误;CD正确。
故选CD。
14.BD
【详解】AB.波1、2都在介质a中传播,故1、2的频率、波速、波长均相等,A错误,B正确;
CD.2、3是在两种不同介质中传播,波速不同,但波源没变,因而频率相等,由v=λf得波长不同,故C错误,D正确。
故选BD。
15.CD
【详解】ABC.t=0时刻P质点位移为零且向上振动,则,介于到之间,故此时P点在平衡位置上方并向下振动,故P点的速度方向竖直向下,加速度方向竖直向下,AB错误C正确;
D.振源向上起振,t=0时刻O处于最高点,而P在平衡位置向上振动,则说明OP间相隔
当n=0时,波长最大,此时有
解得
该简谐波传播的最大速度为
D正确。
故选CD。
16.340m/s
【详解】由题意可得这种声波的波速为
17.(1)沿x轴正方向;(2)4m;(3)y=0.1sin10πt(m)
【详解】(1)由题图(b)可知t=0时刻质点Q沿y轴正方向运动,此时Q应位于波传播方向波形的下坡上,所以波沿x轴正方向传播。
(2)由题图(a)、(b)可知,波长为λ=8m,周期为T=0.2s,则波速为
0.20~0.30s内,该波传播的距离为
x=vΔt=4m
(3)质点Q做简谐运动的表达式为

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