第3章 第2节 第3节 课后 达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册教用Word(教科版)

题组1　对波长、频率和波速的理解和应用 1．机械波在给定的介质中传播时，下列说法正确的是(　　) A．振幅越大，则波传播的速度越快 B．振幅越大，则波传播的速度越慢 C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长 D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短 解析：选D。根据波速公式v＝或v＝λf知，波的传播速度与振幅无关，A、B错误；质点振动一个周期，波传播的距离等于一个波长，C错误；频率越高，即周期越小，因而波传播一个波长所用时间就越短，D正确。 2．(多选)对于机械波，下列关于公式v＝λf的说法正确的是(　　) A．v＝λf适用于一切波 B．由v＝λf知，f增大，则波速v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，波长是4 m的声波为波长是2 m 的声波传播速度的2倍 解析：选AC。公式v＝λf适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A正确；机械波的波速仅由介质决定，与λ、f无关，B、D错误；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，C正确。 3．一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为(　　) A．4 m、6 m和8 m　　 B．6 m、8 m和12 m C．4 m、6 m和12 m D．4 m、8 m和12 m 解析：选C。根据题意，两质点之间的波峰只有一个，可能情况有：λ＝6 m，λ＝12 m；λ＝6 m；λ＝6 m，λ＝4 m，故C正确。 题组2　波的图像的理解和应用 4．根据甲、乙两图，分别判断它们属于何种图像(　　) A．甲是振动图像，乙是波的图像 B．甲是波的图像，乙是振动图像 C．都是波的图像 D．都是振动图像 解析：选B。波的图像的横坐标为各质点的平衡位置；振动图像中横坐标为时间。 5．(多选)一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形如图所示。由图像可知(　　) A．质点b此时位移为零 B．质点b此时沿y轴负方向运动 C．质点d的振幅是2 cm D．质点a再经过通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm 解析：选AC。由波形知，质点b在平衡位置，所以此刻其位移为零，A正确；波向右传播，由同侧法可知质点b此时沿y轴正方向运动，B错误；简谐波传播过程中，介质中的各质点振幅相同，所以质点d的振幅是2 cm，C正确；再过的时间，质点a将运动到负向最大位移处，它偏离平衡位置的位移为－2 cm，故D错误。 题组3　振动方向和波传播方向互判 6．(多选)(2023·西藏日喀则高二期中)简谐横波某时刻的波形图线如图所示。由此图可知(　　) A．若质点a向上运动，则波是从左向右传播的 B．若质点b向下运动，则波是从左向右传播的 C．若波从右向左传播，则质点c向下运动 D．若波从右向左传播，则质点d向上运动 解析：选AD。由“上下坡法”可判，若波向右传播，则a、b向上运动，c、d向下运动；若波向左传播，则a、b向下运动，c、d向上运动。 7．某时刻的两列简谐横波在同种介质中沿相同方向传播的波形图如图所示，此时质点P的运动方向如图所示，已知质点P在a波上，质点Q在b波上，则下列说法错误的是(　　) A．两列波具有相同的波速 B．此时质点Q正沿y轴正方向运动 C．一个周期内，质点Q沿x轴前进的距离是质点P的1.5倍 D．在质点P完成30次全振动的时间内质点Q可完成20次全振动 解析：选C。两列简谐横波在同一介质中传播，波速相同，A正确；此时a波上质点P的运动方向沿y轴负方向，由上下坡法可知，波沿x轴负方向传播，则知此时b波上的质点Q正沿y轴正方向运动，B正确；在简谐波传播过程中，介质中质点只上下振动，不会沿x轴运动，C错误；由题图可知，两列波波长之比λa∶λb＝2∶3，波速相同，由波速公式v＝λf得，a、b两波频率之比为fa∶fb＝3∶2，所以在质点P完成30次全振动的时间内质点Q可完成20次全振动，D正确。 8．一列横波沿x轴正方向传播到坐标原点O时的波形图如图所示，当波到达N点时，处于x＝2 cm处的质点通过的路程和该时刻的位移是(　　) A．2.5 cm，0 cm　　 　　　 B．5 cm，0 cm C．2.5 cm，－1 cm D．5 cm，－1 cm 解析：选D。波的传播是振动这种运动形式的传播，而不是将原有波形向波的传播方向顺延，当波刚传到坐标原点时，原点O的振动方向沿y轴负方向，由于波的传播是波形在介质中匀速传播，故各点起振方向均沿y轴负方向，由于x＝2 cm处质点起振后还需经1.25T波才传到N点，所以波传到N点时，则x＝2 cm处质点的位移y＝－1 cm，通过的路程s＝1×4A＝5 cm。 9．(多选)有一列简谐横波的波源在O处，某时刻沿x轴正方向传播的振动形式传到20 cm处，此时x轴上10 cm处的质点已振动0.2 s，质点P离O处80 cm，如图所示，取该时刻为t＝0，下列说法正确的是(　　) A．质点P开始振动时的速度方向沿y轴负方向 B．波的传播速度为1 m/s C．经过1.5 s，质点P第一次到达波峰 D．在前0.1 s时间内，x＝10 cm处的质点振动的速度逐渐增大 解析：选AC。根据题图可知，质点A起振方向向下，沿y轴负方向，各个质点的起振方向均相同，故质点P的起振方向与质点A的起振方向相同，为沿y轴负方向，A正确；根据题图可知波长λ＝20 cm＝0.2 m，此时x轴上10 cm处的质点已振动0.2 s，则周期T＝0.4 s，则波速v＝＝ m/s＝0.5 m/s，B错误；质点P第一次到达波峰经过的时间t＝＝ s＝1.5 s，C正确；前0.1 s时间内，x＝10 cm 处的质点从平衡位置向波峰位置运动，速度逐渐减小，到达波峰处速度为0，D错误。 10．(多选)位于坐标原点的波源不断地产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝40 m/s，已知t＝0时刻波刚好传播到x＝13 m处，部分波形图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．波源开始振动的方向沿y轴正方向 B．t＝0.45 s时，x＝9 m处的质点的位移为0 C．t＝0.45 s时，波刚好传播到x＝18 m处 D．t＝0.45 s时，波刚好传播到x＝31 m处 解析：选AD。已知波沿x轴正方向传播，结合题中波形图可知，x＝13 m处质点的起振方向沿y轴正方向，所以波源开始振动的方向沿y轴正方向，故A正确；由题图可知，波长λ＝8 m，则周期T＝＝0.2 s，根据波的传播方向可知，t＝0时刻，x＝9 m处的质点正从平衡位置沿y轴负方向运动，经过t＝0.45 s，即2.25T时，该质点位于波谷，故B错误；t＝0.45 s时，波刚好传播到x＝13 m＋vt＝31 m，故C错误，D正确。 11．(多选)原点处有一简谐横波波源，t＝0时波源开始振动，形成沿x轴正向传播的机械波，当t＝0.6 s时的波形图如图所示，此时质点P刚好开始振动，下列说法正确的是(　　) A．这列波的传播速度为10 m/s B．t＝0.7 s时质点b运动方向沿y轴正方向 C．再经过0.1 s质点a通过的路程小于10 cm D．此时质点a与质点b运动方向相反 解析：选ACD。由题意知，机械波的波速v＝＝ m/s＝10 m/s，故A正确；由题图读出波长λ＝4 m，则周期T＝＝ s＝0.4 s，t＝0.6 s时的波形图如题图所示，质点b运动方向沿y轴负方向，t＝0.7 s 时，即再经过，质点b运动方向仍沿y轴负方向，故B错误；t＝0.6 s时质点a运动方向沿y轴正方向，速度逐渐减小，故再经过0.1 s质点a通过的路程小于10 cm，故C正确；由同侧法可知，此刻质点a运动方向沿y轴正方向，质点b运动方向沿y轴负方向，故D正确。 12.(2024·四川成都七中校考)一列简谐横波，在t＝0时的波形图如图所示，此时波恰好传播到A点，再经过1 s，B点正好完成第一次全振动。求： (1)该简谐波的周期与波速大小； (2)横坐标为x＝0.5 m的质点从t＝0时刻开始的振动方程。 解析：(1)由波形图可知＝3 m－1 m＝2 m 故简谐横波的波长λ＝4 m 由图像可知，A点到B点的距离为λ，从零时刻再经过1.0 s，B点正好完成第一次全振动，则周期有＝1.0 s，解得T＝0.8 s 所以波速v＝＝5 m/s。 (2)易得横坐标为x＝1 m的质点振动方程为 y＝－2sin (πt)cm 横坐标为x＝0.5 m的质点比该点早起振 Δt＝＝0.1 s 因此振动方程为 y＝－2sin (π(t＋Δt))＝－2sin (πt＋)cm。 答案：(1)0.8 s　5 m/s (2)y＝－2sin (πt＋)cm 学科网（北京）股份有限公司 $