3.2 波的描述 分层作业-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 本练习通过A、B、C三层设计，实现从波的基础概念到综合应用的递进，强化物理观念与科学思维，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|波的周期、质点振动方向、路程计算|基础选择/计算，聚焦单一概念理解，如波形图中质点运动分析| |B层|波传播方向、振动与波形图结合|综合选择/作图题，强化科学推理，如双向波传播波形绘制| |C层|振动方程、实际情境应用（B超/无损检测）|复杂情境计算题，突出科学探究与责任，如超声波频率及质点运动路程求解|

3.2 波的描述 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．一列简谐横波在时刻的波形图如图所示。若波沿x轴正方向传播，且传播速度为20m/s，则下列说法正确的是（　　） A．这列波的周期是0.1s B．图中质点A沿y轴正方向运动 C．图中质点A经0.1s沿x轴正方向移动2m D．图中质点A经0.1s通过的路程为0.2m 2．为研究绳波的传播规律，某同学拿着绳子左端沿竖直方向上下做简谐运动，产生的绳波在某时刻的图像如图所示。、b为绳中的两质点，下列说法正确的是（　　） A．质点的加速度正在增大 B．质点的加速度正在减小 C．质点的速度方向竖直向上 D．质点的速度方向竖直向下 3．（多选）质点S沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成的波传到质点P时的波形如图则（ ） A．这列波是横波 B．质点S此时正要向下运动 C．此时S、P两质点的运动速度相同 D．经过一个周期，质点S向右运动一个波长的距离 4．（多选）一列横波某时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图像。下列说法正确的是（   ） A．若波沿x轴负方向传播，图乙为L点的振动图像 B．若波沿x轴正方向传播，图乙为L点的振动图像 C．若波沿x轴负方向传播，K点比M点先回到平衡位置 D．若波沿x轴正方向传播，K点比M点先回到平衡位置 5．抖动绳子一端可以在绳子上形成一列简谐横波。如图所示为一列沿轴传播的简谐横波时刻的波动图像，此时振动恰好传播到的质点A处，经过质点A第一次回到平衡位置，质点B在轴上位于处，求： (1)波在介质中传播的速度大小； (2)质点A的振动方程表达式； (3)质点B第一次处于位移的时刻。 6．贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 B层 7．坐标原点的波源在时发出一列简谐波，沿x轴正向传播。在时，该列波的最前端刚好到达B点，此时AB段的波形如图所示，则（　　） A．波速为0.5m/s B．波长为1.5m C．时，波源由平衡位置向y轴正方向运动 D．时，C处质点位于波峰 8．（多选）图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为平衡位置在处质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．该波遇到4cm障碍物可发生明显衍射 B．该波沿轴负方向传播 C．该波的传播速度为400m/s D．时刻质点的振动方向沿轴负方向 9．一列简谐横波沿x轴正负方向传播，t=0时刻振源0开始振动，t=1.5s时x正半轴上形成的波形如图所示。M为平衡位置位于处的质点，N为平衡位置位于处的质点。 (1)在坐标系中画出t=1.5s时x负半轴上形成的波形； (2)求从t=0时刻开始，质点M在6.5s内运动的路程； (3)求质点N第二次到达波谷的时刻。 C层 10．在均匀介质中坐标原点处有一波源做简谐运动，其振动满足，从0时刻起，该波开始从原点沿轴正方向传播，时刻波刚好传播到处，波形图像如图所示，则（　　） A．波源开始振动时的运动方向沿轴负方向 B．截止到时刻，点已经运动了 C．时刻之后点第一次到达处所需时间是 D．时刻之后点第二次到达处所需时间是 11．（多选）波源O做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面传播。图甲为该波稳定传播时的俯视图，实线表示波峰，虚线表示波谷。波源从0时刻起开始振动，0.5s后频率保持不变，其振动图像如图乙所示（0~0.5s内振动未知）。下列说法正确的是（　　） A．波源起振方向沿y轴正方向 B．该波的波速为v=4m/s C．在t=2s时，距离波源4m处的质点向y轴负方向振动 D．距离波源0.5m与1.5m处的两质点的振动步调始终相反 12．B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点P，质点Q的平衡位置横坐标为，已知该超声波在人体内传播的速度。求： (1)该超声波的频率； (2)时刻开始，到时质点Q运动的路程； (3)时刻开始，质点P位移为的时刻。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《 3.2 波的描述 分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D B AB BC A AC C BC 1．D 【详解】A．由题图可知 根据 代入数据解得，故A错误； B．根据“上坡下，下坡上”的方法和波的传播方向可知，A质点处于上坡，所以沿y轴负方向运动，故B错误； C．质点不会随波迁移，故C错误； D．经0.1s即半个周期，质点通过的路程为，故D正确。 故选D。 2．B 【详解】绳波从左向右传播，据同侧法，a质点向下振动、b质点向上振动，即都向平衡位置运动，位移减小，加速度减小，速度增大，故B正确，ACD错误。 故选B。 3．AB 【详解】A．由图可知，该波上质点的振动方向与波动传播方向垂直，是横波，故A正确； B．图示时刻质点S正位于波传播方向波形的上坡，此时正要向下运动，故B正确； C．图示时刻质点P正位于波传播方向波形的下坡，此时正要向上运动，S、P两质点的运动速度方向相反，故C错误； D．质点S仅在平衡位置上下做简谐振动，不随波前进，故D错误。 故选AB。 4．BC 【详解】A．若波沿x轴负方向传播，则由“同侧法”可知L点在平衡位置沿y轴负向振动，则图乙不是L点的振动图像，A错误； B．若波沿x轴正方向传播，则由“同侧法”可知L点在平衡位置沿y轴正向振动，图乙为L点的振动图像，B正确； C．若波沿x轴负方向传播，由“同侧法”可知，K点沿y轴负向振动，M点沿y轴负向振动，则K点比M点先回到平衡位置，C正确； D．若波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，K点沿y轴正向振动，M点沿y轴正向振动，M点比K点先回到平衡位置，D错误。 故选BC。 5．(1)10m/s (2) (3)0.733s 【详解】（1）由于经过质点A第一次回到平衡位置，则有 可得质点A的振动周期 由图得波长为 波的传播速度 （2）由甲图可知，质点A的振幅为 角速度为 则质点A的振动方程为 （3）波传到B质点的时刻为 由甲图可知，质点B起振到第一次处于位移 所用时间 则质点B第一次到达波谷的时刻 6．(1)传播方向沿轴负方向， (2) 【详解】（1）由P点的振动图像可知，t=0时刻质点P在平衡位置沿y轴负向振动，结合波形图可知，波传播方向沿轴负方向； 根据波形图可知波长，证据振动图像可知周期。 波在木材中的传播速度 （2）时间关系，可知时间内，质点完成了3个全振动，故其运动的路程 7．A 【详解】A．波速为,故A正确； B．由波形图得 则，故B错误； C．在时，该列波的最前端刚好到达B点，B质点的起振方向是沿y轴负方向，故时，波源起振方向是沿y轴负方向，故C错误； D．波传播的周期为 从时开始计时，波先经传至C点开始沿y轴负方向振动 C处质点再经，刚好第三次至波谷，故D错误。 故选A。 8．AC 【详解】由图甲可知波长，由图乙可知周期。 A．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多，该波波长，遇到的障碍物，尺寸小于波长，可发生明显衍射，故A正确； B．由图乙可知，时刻处的质点正沿轴正方向振动，结合图甲，根据“同侧法”或“微平移法”可知，该波沿轴正方向传播，故B错误； C．波速，故C正确； D．根据图乙可知，时刻质点的振动方向沿轴正方向，故D错误。 故选AC。 9．(1)见解析 (2) (3) 【详解】（1）一列简谐横波沿x轴正负方向传播，可知波形在x轴正负方向相对于y轴具有对称性，则t=1.5s时x负半轴上形成的波形如图所示 （2）该波的传播速度为 该波的周期为 质点M开始起振的时刻为 则质点M在6.5s内振动的时间为 可知质点M在6.5s内运动的路程为 （3）由题图可知从t=1.5s时波形图中的波谷第一次传到N点所用时间为 则质点N第二次到达波谷的时刻为 10．C 【详解】A．因，0时刻,其速度 即 波源开始振动时的运动方向沿轴正方向，故A错误； B．由波形图知，由振动方程 波速 由波动方程 令，得 波从传至需时 故截止到时刻，点已经运动了，故B错误； CD．由知，当， 即质点从平衡位置到或从到其平衡位置所需的最短时间为，据对称性，其从平衡位置到，用时也为，，故从图（时刻）所示到达处，共经，再经波谷后第二次到达处, 故时刻之后点第二次到达处所需时间是，故C正确,D错误。 故选C。 11．BC 【详解】A．0~0.5s内振动未知，无法判断波源的起振方向，故A错误； B．由乙图可得，周期为0.5s，由图甲可知波长为2m，波速为，故B正确； C．距离波源4m处的质点开始振动的时间为 由图乙可知此时波源向下振动，则1s后即在t=2s时，波源的振动形式传递到距离波源4m处的质点，此时该质点向y轴负方向振动，故C正确； D．若波源稳定后，距离波源0.5m与1.5m处的两质点满足 则两质点的振动步调相反；但0.5s前，两质点的运动情况无法判断，故D错误。 故选BC。 12．(1) (2) (3)或 【详解】（1）根据波形图可知 由 解得 （2）由 由P传到Q所用时间为 则质点Q运动时间为 由 则时刻开始，到时质点Q运动的路程为 （3）质点P的振动方程为 代入数据得 令，则 根据正弦函数的性质可知或 解得或 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $