第三章 第2节 波的描述-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册五维课堂课时作业（人教版2019）

　　　第２节　波的描述 　 [A组　基础巩固练] １．下列选项为一列横波在某介质中传播 时某一时刻的波形图,已知波的传播方 向向右,能正确描述各质点继续振动时 运动方向的是 (　　) ２．(多选)如图所示,实线 为某时刻一横波的图 像,虚线是短暂时间间 隔 Δt后的波的图像, 且已知波传播得很慢,则由图像可判 断出 (　　) A．波传播速度的大小 B．波的传播方向 C．各质点的速度 D．各质点的振动方向 ３．如图所示为一列简 谐横波在某一时刻 的波形图,已知质点 A 在此时刻的振动 方向如图中箭头所示,则以下说法中正 确的是 (　　) A．波向左传播,质点B 向下振动,质点 C向上振动 B．波向右传播,质点B 向上振动,质点 C向下振动 C．波向左传播,质点B 向上振动,质点 C向上振动 D．波向右传播,质点B 向下振动,质点 C向下振动 ４．一列简谐横波沿x 轴正方向传播,频率 为５ Hz,图中 A、B 两质点的横坐标分 别为x＝２cm 和x＝１６cm．某时刻的 波形如图所示,从该时刻算起,当质点 B 的位移和速度与图示时刻质点A 的 运动状态相同时,所需的最短时间为 (　　) A．０􀆰０８s　　　　　　B．０􀆰１２s C．０􀆰１４s D．０􀆰１６s ５．平静湖面传播着一列水面波(横波),在 波的传播方向上有相距３m 的甲、乙两 个小木块随波上下运动,测得两个小木 块每分钟都上下３０次,甲在波谷时,乙 在波峰,且两木块之间有一个波峰．这 列水面波 (　　) A．频率是３０Hz B．波长是３m C．波速是１m/s D．周期是０􀆰１s ６．小明将不同规格的橡 皮筋 A、B 系在一起, 连接点为O,请两个同 学抓住橡皮筋的两端,并将橡皮筋靠近 瓷砖墙面水平拉直．小明用手抓住 O 点,上下快速抖动．某时刻橡皮筋形状 如图所示,下列判断正确的是 (　　) A．两种橡皮筋中的波长相同 B．两种橡皮筋中波的频率相同 C．两种橡皮筋中的波速相同 D．此时两种橡皮筋中a、b两质点的运 动方向相反 ７．一列简谐横波 沿 直线由a 向b 传 播,相距１０􀆰５m的 a、b两处的质点振 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰２３􀅰 选择性必修第一册 动图像如图中a、b所示,则 (　　) A．该波的振幅可能是２０cm B．该波的波长可能是８􀆰４m C．该波的波速可能是１０􀆰５m/s D．该波由a传播到b可能历时７s ８．(多选)一列简谐 波在某一时刻的 波形如图所示,经 过一段时间,波形 变成如图中虚线 所示,已知波速大小为１m/s．则这段时间 可能是 (　　) A．１s B．２s C．３s D．４s ９．(多选)一列横波 在t＝０ 时刻的 波形如图实线所 示,在t＝１s时 的波形如图中虚 线所示．由此可以判定此波的 (　　) A．波长一定是４cm B．周期一定是４s C．振幅一定是２cm D．传播速度一定是１cm/s [B组　素养提升练] １０．(多选)一列简谐 波在某时刻的波 形如图所示,则下 列说法中正确的 是 (　　) A．此列波的振幅是０􀆰１m B．x＝１５m处质点的位移是０􀆰１m C．若A 质点的速度沿y 轴正方向,则 B 质点的速度也沿y 轴正方向 D．A 质点的加速度沿y 轴负方向,B、 C两质点的加速度沿y 轴正方向 １１．(多选)一列简谐横 波在某时刻的波形 如图所示,此时刻 质点P 的速度为v,经过０􀆰２s后它的 速度大小、方向第一次与v相同,再经 过１􀆰０s它的速度大小、方向第二次与 v相同,则下列判断中正确的是(　　) A．波 沿 x 轴 负 方 向 传 播,且 波 速 为１０m/s B．若某时刻 N 质点到达波谷处,则Q 质点一定到达波峰处 C．质点 M 与质点Q 的位移大小总是 相等、方向总是相反 D．从图示位置开始计时,在３s时刻, 质点 M 偏离平衡位置的位移y＝ －１０cm １２．如图所示是一 列横波在某一 时 刻 的 波 形 图,若 波 沿 x 轴正方向传播,则: (１)质点A 的振动方向、质点C的振动 方向、质点D 的振动方向各是怎样的? 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰３３􀅰 第三章　机械波 (２)再经过３４T ,质点A 通过的路程是 多少? 质点C的位移是多少? １３．一列简谐横波在x轴上传播,a、b是x 轴上相距sab＝６m的两质点．t＝０时,b 点正好到达最高点,且b点到x 轴的 距离为４cm,而此时a点恰好经过平 衡位置向上运动,已知这列波的频率 为２５Hz． (１)求 经 过 时 间 １s,a 质 点 运 动 的 路程; (２)设a、b在x 轴上的距离大于一个 波长,求该波的波速． 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰４３􀅰 选择性必修第一册 确;在纵波中二者方向在同一直线上,既可以相同,也可 以相反,故选项 C正确,选项 D错误．] ５．AC　[绳子上参与振动的 各 质 点 的 振 幅 相 同,故 A 正 确;把波向右移动少许,发现D 点的速度方向向上,E 点 的速度方向向下,故B错误;根据波的平移法可知,此时 刻A 点向下运动,C 点 向 上 运 动,故 C 正 确;从 此 时 算 起,质点B 要远离平衡位置,再向平衡位置运动,F 直接 向平衡位置运动,所以F 先到平衡位置,故 D错误．] ６．C　[由于质点F 要追随和它邻近的并且离波源稍近的 质点运动,又知道质点F 的运动方向是向下的,则与它 邻近的离波源稍近的质点的位置应在它的下方,对照图 像可以判断出波源在质 点 F 的 右 方,故 波 是 向 左 传 播 的,所以选项 A是错误的;与质点 H 邻近的并且离波源 稍近的质点I 的位置在质点 H 的上方,则质点 H 的运 动方向是向上的,所以选项 B也是错误的;用同样的方 法可以判断出质点C要向下运动直接回到平衡位置,而 质点B 则先向上运动到达最大位移处后再返回平衡位 置,这样质点C 要比质点B 先回到平衡位置,故选项 C 是正确的;质点C此时处在最大位移处,其加速度最大, 所以选项 D是错误的．] ７．ABD　[由t＝０时刻x＝３m 处的质点向上振动,可得该 波向左传播,即波沿x轴负方向传播,故 A 正确;当a质 点处在波峰时,b质点在平衡位置向上运动,故 B正确;t ＝０时刻,质点a向上振动,分析可知,t＝T４ 时,a质点仍 向y轴正方向运动,选项 C错误;t＝０时刻,质点b向下 振动,分析可知,t＝３T４ 时,b质点仍向y 轴负方向运动, 选项 D正确．] ８．解析:根据纵波与横波的概念,质点振动方向与波传播 方向垂直的为横波,同一直线的为纵波． 答案:横波　垂直 ９．解析:(１)加速度最大的质点一定是位移最大的质点,所 以该时刻质点２、６、１０、１４的加速度最大,但方向不相同． (２)该波是简谐波,质点做简谐运动,因此处在平衡位置 的质点速度最大,分别是质点０、４、８、１２、１６． (３)该时刻具有相同振动方向的质点是０、１、７、８、９、１５、 １６．与上述质 点 振 动 方 向 相 反 的 质 点 是３、４、５、１１、１２、 １３．其规律:从波形图上看相同增减性的单调区间上各 质点的振动方向相同,相邻的单调区间上质点的振动方 向相反． (４)如果该波沿x轴负方向传播,则质点３的速度方向向 下．因为位移方向是y 轴正方向,其加速度方向沿y 轴 负方向,由牛顿第二定律知,质点３受到周围质点作用的 合外力沿y轴负方向． 答案:见解析 １０．AC　[由质点的振动方向可判定波的传播方向．a点此 时刻向上振动,由带动法可知该波沿x轴正方向传播, 所以选项 A正确;由波的传播方向可判定b点此时向 上振动,而c 点 此 时 向 下 振 动,所 以 选 项 C 正 确,B、 D错误．] １１．ACD　[据波的传播特点知,波传播过程中各质点的振 动总是重复波源的振动,所以起振方向相同,都是竖直 向下,但从时间上来说,起振依次落后T ４ 的时间,所以 选项 A、C正确,B错误;由题意知,质点９比质点１应 晚起振两个周期,所以当所有质点都起振后,质点１与 质点９步调完全一致,所以选项 D正确．] １２．CD　[此列波没有给出传播方向,因而可能向左也可能向 右,P点在平衡位置附近振动,由此入手确定０􀆰７５s后的 位移和速度．如果此波向左传播,此时P点运动方向向上, 经０􀆰２５s,P点第一次到达波峰,此时经过 １４T ,此后再经 ０􀆰７５s,即３４T ,P 点到达平衡位置并向上运动;如果此波 向右传播,此时P点向下运动,经０􀆰２５s即３４T ,P点第一 次到达波峰,此后再经０􀆰７５s,即３个３４T 后,P 点到达平 衡位置并向下运动,故C、D正确．] １３．解析:机械波在传播过程中,介质的质点都在各自的平 衡位置附近振动,时间依次滞后,从波形图上看出,在t ＝T４ 时刻第４个质点才开始振动,则在t＝３４T 时刻第 １０个质点刚开始振动,此时第４个质点已振动了T２ 的 时间回到了自己的平衡位置,第１个质点到达下方最大 位移处,新的波形如图所示． 答案:见解析 第２节 １．C　[处在位移最大处的质点一定向平 衡 位 置 运 动,因 此,A、D两项错误,利用“上下坡法”可判断 C项正确,B 项错误．] ２．BD　[据题意,由于 Δt很小,而且波传播得很慢,因而波 传播了很小的距离,即波向右传播,只要确定了传播方 向,那么各质点的振动方向就完全确定,但由于Δs、Δt未 知,因而v＝ΔsΔt 不确定,B、D两项正确,A、C两项错误．] ３．C　[解决该题有许多方法,现用“上下坡法”判断,若波 向右传播,则A 质点处于下坡,应向上振动,由此可知波 向左传播．同理可判断C向上振动,B 向上振动,故 C项 正确．] ４．C　[由题图可 知,波 长λ＝２０cm,速 度v＝λf＝０􀆰２× ５m/s＝１m/s．质点A 的运动状态传播１６cm－２cm＝ １４cm,所需的最短时间为t＝０􀆰１４s,选项 C正确．] ５．C　[据题意,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一 个波峰,则１􀆰５λ＝３m,得λ＝２m．由小木块每分钟振动 ３０次得小木块振动的频率f＝３０６０ Hz＝０􀆰５Hz ,周期为 T＝１f＝２s ,故波速v＝λf＝２×０􀆰５m/s＝１m/s．由以 上分析可知 C项正确．] ６．B　[由题图可知,橡皮筋A 的波长为橡皮筋B 的波长的 两倍,选项 A错误;两橡皮筋的振动为受迫振动,橡皮筋 中波的频率相同,都为小明抖动的频率,选项 B正确;由 v＝λf知,橡皮筋A 的波速为橡皮筋B 的波速的两倍, 选项 C错误;由同侧法可判断,此时两种橡皮筋中a、b 两质点的运动方向相同,选项 D错误．] ７．D　[题中给出了两个质点的振动图像,从图中直接可以 看出振动的振幅为１０cm,周期为４s,选项 A错误;因为 波是沿直线由a向b传播,所以从振动图像可以看出,T ＝４s,b比a 至少晚振动３４ 个周期,则a、b间距离与波长 的关系为s＝ n＋３４( )λ(n＝０,１,２,􀆺),波由a传播到b 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰４６􀅰 选择性必修第一册 历时t＝nT＋３４T (n＝０,１,２,􀆺),再利用v＝λT ,可得选 项B、C错误,D正确．] ８．AC　[如果这列波向右传播,则传播的距离为nλ＋１４λ (n＝０,１,２,􀆺),λ＝４m．则这段时间可能为１s、５s、９s、 􀆺,故选项 A正确;如果这列波向左传播,则传播的距离 为nλ＋３４λ (n＝０,１,２,􀆺),则这段时间可能为３s、７s、 １１s、􀆺,故选项 C正确．] ９．AC　[解有关波动图像的题目,一般可分为两类:一类是 读图,可以直接从图上读出振幅和波长,此题便可读出 波长是４cm,振幅是２cm,故 A、C选项正确;另一类是 根据图像给定的条件,去计算波速、周期,判定波传播的 方向,判定某一质点的运动情况及判定某一时刻的波形 图．这类问题的解决,是建立在正确读图和对波动的正 确理解上的,是较深层次的考查．此题表示出在１s时间 内图像的变化,这１s时间与周期的关系是nT＋１４T＝ １s(n＝０,１,２,３,􀆺)是不确定解．因此 B选项错误．同理 传播速度v＝λT 也不确定,D选项也错误．] １０．ACD　[从波形图中可以直接读出振幅、某质点 的 位 移,并判断某质点运动的方向,故选项 A、C、D正确．] １１．BD　[假设P 点向下振动,则第一次速度与v相同需要 经过大于半个周期的时间,第二次速度与v相同需要经 过小于半个周期的时间,与题目中给的时间不符合,所 以P 点应向上振动,根据同侧法判断该机械波应该向 右传播,选项 A错误;根据题意得,两次速度与v相同时 间加在一起共一个周期即质点P 的振动周期为０􀆰２s＋ １􀆰０s＝１􀆰２s,所 以 波 的 传 播 周 期 也 为 １􀆰２s,波 长 为 １２m,所以波的传播速度为１０m/s．N、Q 相距λ２ ,由于 对称性,N、Q 速 度 大 小 相 等,方 向 相 反,所 以 N 到 波 谷,Q 到波峰,选项 B正确;经过 ３４T 波向右平移 ３ ４λ , 可 以 发 现 M、Q 均 为 正 位 移,选 项 C 错 误;３s＝ ２＋１２( )T,所以图形正好与本题图关于x 轴对称,所 以此时刻质点 M 偏离平衡位置的位移y＝－１０cm,选 项 D正确．] １２．解析:(１)由“带动看齐法”(或“上下坡法”)知,波沿x 轴正方向传播时,质点 A 向上振动,质点C 向下振动, 质点D 在正方向最大位移处,速度为零． (２)再经过３４T ,质点A 通过的路程为３A＝３×２cm＝ ６cm;质 点 C 到 达 正 向 最 大 位 移 处,即 C 的 位 移 是 ２cm,方向沿y轴正方向． 答案:见解析 １３．解析:(１)质点a一个周期运动的路程s０＝４A＝０􀆰１６m,１s 内的周期数n＝ft＝２５,则１s内运动的路程s＝ns０＝ ４m． (２)若波由a传向b,则sab＝ n＋ ３ ４( )λ,v＝λf＝ ６００ ４n＋３m /s (n＝１,２,􀆺);若波由b传向a,则sab＝ n＋ １ ４( )λ,v＝λf＝ ６００ ４n＋１m /s(n＝１,２,􀆺)． 答案:(１)４m　(２)见解析 第３节 １．CD　[根据波的反射定律知 C、D两项正确．] ２．A　[在同一介质中波长、波速是一定的,故选项 A正确; 介质不确定时,入射波和折射波的波长大小关系无法确 定,选项B、C错误;入射角的正弦与折射角的正弦之比, 才等于两介质中的波速之比,选项 D错误．] ３．B　[声波由空气传入水中,频率不变,波速变大,所以波 长变大,选项B正确．] ４．ABC　[声波在空中向外传播时,不管是否遇到障碍物 引起反射,其波速只由空气决定．频率(由声源决定)和 波长 λ＝vf( ) 均不变,所以 A、B对,D错;又因为机械波 是传递能量的方式,能量在传播过程中会减小,故其振 幅也就逐渐变小,C对．] ５．BC　[图 B、C 中 小 孔 与 波 长 相 差 不 多,能 发 生 明 显 衍射．] ６．BCD　[当孔的尺寸比波长大时,会发生衍射现象,只不 过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不 多,或者比波长更小时,才会发生明显的衍射现象,切不 可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象．] ７．B　[一列水波在传播过程中遇到了小孔 B,相比而言小 孔B的尺寸比较小,所以能发生明显的衍射,但 A 挡板 的尺寸较大,所以不能发生明显衍射现象,所以水面上 的波分布于除阴影Ⅰ以外的区域,选项B正确．] ８．C　[海浪的机械振动频率不变,即海浪拍打海岸的周期 与振动周期相同为８s,所以选项 A错误;根据v＝λT 得, 海浪的波长λ＝vT,离海岸越近,波长越小,即相邻波峰 之间的距离变小,所以选项 B错误;悬挂在船上的单摆 振动属于受迫振动,其振动频率取决于驱动力频率,与 固有频率无关,所以选项 C 正确;机械波发生明显衍射 的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多,离海 岸更近时,海浪波长变小,故衍射现象不如较远处明显, 所以选项 D错误．] ９．AC　[由题图甲读出该波的波长为λ＝２０m,由题图乙知 周期为T＝１􀆰２s,则波速为v＝λT ＝ ２０ １．２m /s＝５０３ m /s,故 A正确;Δt＝０􀆰６s＝０􀆰５T,A 质点通过的路程是s＝２A ＝２×２cm＝４cm,故B错误;图示时刻质点P 沿y 轴正 方向运动,质点Q 沿y 轴负方向运动,所以质点P 将比 质点Q 早回到平衡位置,将此图像与正弦曲线进行对比 可知P 点的横坐标为xP＝ ２０ ３ m ,Q 点的横坐标为xQ＝ ４０ ３ m ,根据波形的微平移法可知质点 P 比质点Q 早回 到平衡位置的时间为t＝xQ－xPv ＝ ２０ ３ ５０ ３ s＝０􀆰４s,故 C正 确;发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小 或跟波长相差不多,该波的波长为２０m,根据这个条件 可知该波在 传 播 过 程 中 遇 到 一 个 尺 寸 为 ２１m 的 障 碍 物,能发生明显衍射现象,故 D错误．] １０．CD　[衍射是波特有的现象,即任何波都会发生衍射现 象,只不过存在明显与不明显的差别而已,只有缝、孔 的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长 更小时,才能观察到明显的衍射现象．选项 C、D正确．] １１．AB　[题图中 MN 为介质界面,虚线为法线,θ１ 为入射 角,θ２ 为折射角,从题图中可直接看出折射角小于入射 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰５６􀅰 参考答案