第三章 第2节 波的描述（word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

课时作业（十七）　波的描述 （建议用时：40分钟） （见学生用书P145） [基础题组练] 题组一　波长、频率和波速 1.（多选）对机械波的相关公式v＝λf，下列说法正确的是（　　） A. v＝λf适用于一切波 B.由v＝λf知，f增大，则波速也增大 C. v、λ、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f D.由v＝λf知，波长为2 m的声波是波长为4 m的声波传播速度的 答案：AC　 解析：一切波均满足v＝λf，选项A正确；机械波的波速由介质决定，与频率、波长无关，选项B、D错误；同一列波在不同介质中传播，频率不变，波速和波长改变，选项C正确. 2.介质中有一简谐机械波正在传播，下列说法正确的是（　　） A.介质中质点振动的周期等于波源振动的周期 B.介质中质点振动的速度等于波的传播速度 C.波的传播方向与介质中质点的振动方向垂直 D.波峰与波谷间的距离一定是质点振幅的两倍 答案：A　 解析：对简谐波，质点做简谐运动，振动的周期等于波源的振动周期，选项A正确；质点振动的速度随时间做周期性变化，而波的传播速度在同一种介质中不变，选项B错误；机械波中只有横波的传播方向与介质中质点的振动方向垂直，选项C错误；波峰与波谷间沿振动方向的距离等于质点振幅的两倍，选项D错误. 3.一频率为5 Hz的振源O做简谐运动时形成的水波如图所示.已知该波的波速为1 m/s，到振源O的距离为0.75 m和1.2 m处分别有一片可看成质点的小树叶P和Q，则下列说法正确的是（　　） A.两片树叶的起振方向相反 B.水波的波长为0.2 m C. Q的起振时刻比P的晚半个周期 D.当Q在波谷时，P恰好到波峰 答案：B　 解析：两片树叶可看作是水波上的两个质点，它们的起振方向均与波源的起振方向相同，选项A错误；已知波速为v＝1 m/s，周期T＝＝0.2 s，则水波的波长为λ＝vT＝0.2 m，选项B正确；P、Q到波源的距离之差为Δx＝（1.2－0.75）m＝0.45 m＝λ，故Q的起振时刻比P的晚个周期，当Q在波谷时，P恰好到平衡位置，选项C、D错误. 题组二　波的图像 4.（多选）取一条较长的软绳，用手握住一端（O点）连续上下抖动，在绳上形成一列简谐横波.已知O点完成一次全振动所用的时间为T，某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两点均处于平衡位置，下列说法正确的是（　　） A.此时a、b两点振动方向相同 B.此时a、b两点的振动方向相反 C.再经，b质点将运动到波峰位置 D.再经，a质点将运动到b质点位置 答案：BC　 解析：根据波的传播规律，利用“同侧法”可知，a点在向下运动，b点在向上运动，选项A错误，B正确；b点在平衡位置且向上运动，再经将运动到波峰位置，选项C正确；质点只在平衡位置附近振动，不会随波迁移，选项D错误. 5.一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，坐标为（3，0）的质点经过T后的坐标是（　　） A.（3，2） B.（4，2） C.（4，－2） D.（3，0） 答案：A　 解析：由题意可知，波沿x轴正方向传播，则质点（3，0）的振动方向沿y轴正方向，经过T后到达正方向最大位移，即坐标为（3，2）. 6.一列简谐横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置.某时刻的波形如图甲所示，此后，若经过周期开始计时，则图乙描述的可能是（　　） A. a处质点的振动图像 B. b处质点的振动图像 C. c处质点的振动图像 D. d处质点的振动图像 答案：B　 解析：因横波沿x轴正方向传播，经过周期振动到平衡位置的质点为平衡位置在b、d处的质点，该时刻平衡位置在b处的质点的振动方向沿y轴负方向，平衡位置在d处的质点的振动方向沿y轴正方向，故题图乙可能为平衡位置在b处的质点的振动图像，选项B正确. 7.（多选）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图，已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A.波长为2 m B.波速为6 m/s C.频率为1.5 Hz D. t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰 答案：BC　 解析：由图像可知，简谐横波的波长为λ＝4 m，选项A错误；波沿x轴正向传播，t＝0.5 s＝T，可得周期T＝ s，频率f＝＝1.5 Hz，波速v＝＝6 m/s，选项B、C正确；t＝0时刻，x＝1 m处的质点在波峰，经过1 s＝T，一定在波谷，选项D错误. 8.如图所示，实线为简谐波在时刻t的图像，虚线为简谐波又经Δt时间后的图像，则下列说法正确的是（　　） A.这列简谐波一定沿x轴正向传播 B.这列简谐波一定沿x轴负向传播 C.实线上的质点a经Δt时间后位于虚线a1位置 D.实线上的质点a经Δt时间后位于虚线a2位置 答案：D　 解析：经Δt时间后的波形可能是t时刻的波形向右平移（向右传播）得到的，也可能是向左平移（向左传播）得到的，根据题意无法判断，选项A、B错误；波上质点在平衡位置两侧振动，并不随波迁移，选项C错误，D正确. [能力提升练] 9.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时的波形，当R点在t＝0时的运动状态传到S点时，PR范围内（含P、R）有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是（　　） A.2 cm≤x≤4 cm B.2 cm≤x＜4 cm C.2 cm≤x＜3 cm D.2 cm＜x≤3 cm 答案：C　 解析：由题图可知，t＝0时刻，R质点沿y轴正方向振动，当R点在t＝0时的运动状态传到S点时，其波形如图所示，由图可判断正在向y轴负方向运动的质点的x坐标取值范围是1 cm＜x＜3 cm和5 cm＜x＜7 cm，符合题意的选项应为C. 10.（多选）在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为y＝5sin m，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x＝12 m处，波形图像如图所示，则（　　） A.此后再经6 s该波传播到x＝24 m处 B. M点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向 C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D.此后M点第一次到达y＝－3 m处所需时间是2 s 答案：AB　 解析：由波源振动表达式可知ω＝rad/s，而ω＝，所以T＝4 s，由波形图知λ＝8 m，波速v＝＝2 m/s，Δx＝v·Δt＝12 m，选项A正确；经过Δt'＝3 s，波向前传播的距离为Δx'＝v·Δt'＝6 m，画出这一时刻的波形图如图中虚线所示，由图可知，M点振动方向沿y轴正方向，选项B正确；在波的传播过程中，各质点的起振方向都与波源的起振方向相同，可得波源起振方向沿y轴正方向，选项C错误；此时M点在y＝3 m处且沿y轴负方向振动，第一次到达y＝－3 m处所用时间小于，选项D错误. 11.一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形图如图甲所示，图乙表示平衡位置为x＝1.0 m的质点P的振动图像.求： （1）波的波长λ和振幅A； （2）请判断这列波的传播方向，并计算该简谐横波传播速度v的大小； （3）0～0.7 s内质点Q运动的路程s. 解析：（1）由题图甲知，波的波长λ＝2.0 m，振幅A＝10 cm. （2）由v＝，又T＝0.4 s，所以v＝5 m/s， 由题图乙知，质点P在t＝0时刻正向上运动，由“同侧法”知波的传播方向为沿x轴正方向. （3）由于周期T＝0.4 s，0.7 s＝1T， t＝0时刻，质点Q处于平衡位置， 故质点Q运动的路程 s＝（1＋）×4A＝0.7 m. 答案：（1）2.0 m　10 cm　（2）沿x轴正方向　5 m/s　（3）0.7 m 12.一列简谐波的波源在图中的坐标原点处，经过0.4 s，振动从原点向右传播20 cm，此时波的图像如图所示，质点P离原点的距离为80 cm.则： （1）判断质点P起振时的速度方向； （2）该波从原点向右传播时开始计时，经过多长时间质点P第一次到达波峰？ （3）由图示时刻开始计时，至质点P第一次到达波峰，求这段时间内波源在振动过程中通过的路程. 解析：（1）振动从原点向右传播，由题图可知，x＝20 cm处质点的起振方向沿y轴负方向，则质点P起振时的速度方向沿y轴负方向. （2）由题意可知，经过0.4 s，振动从原点向右传播20 cm，得波速v＝＝50 cm/s. 由题图可知，此时x＝5 cm处的质点第一次达到波峰，x＝5 cm处质点的振动状态传到P点时波传播的距离x'＝75 cm，则质点P第一次到达波峰所需的时间 t'＝＋0.4 s＝1.9 s. （3）由题图所示时刻开始计时，至质点P第一次到达波峰，这段时间内波形平移了75 cm，则所需时间t2＝1.5 s，则1.5 s＝（3＋）T，波源通过的路程为（3＋）×4A＝60 cm. 答案：（1）沿y轴负方向　（2）1.9 s　（3）60 cm 学科网（北京）股份有限公司 $$