第3章 机械波 知能素养提升（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第一册物理（人教版2019）

知能素养提升 [见学生用书P67] 类型一　机械波的传播和图像 【例1】 (多选)一列向右传播的简谐横波，当波传到x＝2.0 m处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，t＝0.9 s时观测到质点P第三次到达波峰位置。下列说法正确的是(　BCD　) 例1图 A．波速为0.5 m/s B．经1.4 s质点P运动的路程为70 cm C．t＝1.6 s时，x＝4.5 m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2.5 Hz 【解析】 根据同侧法可知，起振方向为竖直向上，P点第三次到达波峰即T＝0.9 s，T＝0.4 s，所以波速v＝＝5 m/s，A错误；1.4 s＝3.5T，每个周期路程为20 cm，20×3.5 cm＝70 cm，B正确；经过t＝ s＝0.5 s，波传到Q点，再经过2.75T即1.1 s后，Q第三次到达波谷，C正确；若要发生干涉现象，则另外一列波的频率一定与该波相同，即f＝＝2.5 Hz，D正确。 【变式1】 (多选)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，x＝1.0 m处的M质点从该时刻开始经0.6 s第一次到达波谷位置。已知质点P的平衡位置坐标为x＝2.0 m，质点Q的平衡位置坐标为x＝3.5 m，则(　AC　) 变式1图 A．该简谐波的波速为5 m/s B．图示时刻质点Q正在沿y轴正方向运动 C．从图示时刻开始，质点Q经过0.7 s第一次到达波峰位置 D．在某时刻，质点P和Q的速度、加速度可能都相同 【解析】 波沿x轴正方向传播，则M点此时向上振动，M质点从该时刻开始经0.6 s第一次到达波谷位置，可知T＝0.8 s，波速v＝＝ m/s＝5 m/s，A正确；由题图可知，图示时刻质点Q正在沿y轴负方向运动，B错误；波向前传播3.5 m时，Q第一次到达波峰位置，需要的时间为t＝ s＝0.7 s，C正确；质点P和Q之间的距离不是波长的整数倍，则在任何时刻，质点P和Q的速度、加速度不可能都相同，D错误。 类型二　振动图像和波的图像 【例2】 (多选)一列简谐横波在t＝0时刻的图像如图甲所示，平衡位置位于x＝15 m处的A质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是(　ACD　) 例2图 A．这列波沿x轴负方向传播 B．这列波的波速是 m/s C．从t＝0开始，质点P比质点Q晚0.4 s回到平衡位置 D．从t＝0到t＝0.6 s时间内，质点A经过的路程为4 m 【解析】 由题图乙知，t＝0时刻质点A的速度方向为y轴正方向，在题图甲中，该波的传播方向为x轴负方向，A正确；由题图甲读出该波的波长为λ＝20 m，由题图乙知周期为T＝1.2 s，则波速为v＝＝ m/s＝ m/s，B错误；图示时刻质点P沿y轴负方向运动，质点Q沿y轴正方向运动，所以质点P比质点Q晚回到平衡位置，其时间等于波向左传播λ所用的时间，即t＝T＝0.4 s，C正确；0.6 s＝T，故A点的运动路程为2A＝4 m，D正确。 【变式2】 (多选)如图所示，是某质点的振动图像及由此质点振动而激起的波在某时刻的波形图，下述说法正确的是(　ABD　) 变式2图 A．乙是振动图像，甲是波动图像 B．由图像可知，振幅是2 cm，周期是0.4 s，波长是0.4 m C．质点P在此时刻的速度方向为正，而波源质点在0.2 s时速度方向为正 D．这列波的速度是1 m/s 【解析】 题图乙表示质点的位移与时间的关系，是振动图像，题图甲表示位移与坐标x的关系，是波动图像，A正确；由题图甲读出振幅A＝2 cm，波长λ＝0.4 m，由题图乙读出周期T＝0.4 s，B正确；由振动图像可知波源质点在0.2 s时速度方向为负，因波的传播方向未知，无法判断P点的振动方向，C错误；波速v＝＝ m/s＝1 m/s，D正确。 类型三　波传播的多解问题 【例3】 (多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示，则(　AD　) 例3图 A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波从P传到Q的时间可能为7 s C．该波的传播速度可能为2 m/s D．该波的波长可能为6 m 【解析】 由题图可知，质点Q的起振方向沿y轴正方向，A正确；简谐横波的传播方向从P到Q，由题图可知，周期T＝6 s，从P传到Q的时间Δt＝(4＋nT)s(n＝0，1，2…)，即Δt＝4 s，10 s，16 s，…，B错误；由v＝＝ m/s＝ m/s(n＝0，1，2…)知，速度v可能为2.5 m/s，1 m/s，0.625 m/s，…，C错误；同理，该波的波长λ＝vT，波长可能为15 m，6 m，3.75 m，…，D正确。 【变式3】 (多选)一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，轴上a、b两质点