3.2 波的描述(培优考点练)物理人教版选择性必修第一册
2026-07-24
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3份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 2. 波的描述 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 波的描述 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 12.88 MB |
| 发布时间 | 2026-07-24 |
| 更新时间 | 2026-07-24 |
| 作者 | “北清”高中物理名师堂 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-07-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58945976.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
该同步练习围绕“波的描述”分层设计,通过“基础题型-综合应用-高考衔接-新情境拓展”四阶路径,实现从单一知识点到核心素养的递进,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|
|----|----------|----------|
|题型培优练|波长、频率和波速,波的图像,振动与波动图像结合|基础题为主,聚焦概念辨析与公式应用,强化物理观念|
|拓展综合练|多知识点综合,如波传播与振动图像结合、实际情境建模|含计算题与图像分析题,培养科学推理与模型建构能力|
|高考真题练|高考高频考点,如波速计算、质点振动方向判断|真题情境设计,提升科学论证与应试能力|
|新题追踪练|实际应用情境,如战绳运动、地震波研究、智能制造监测|新情境题,体现科学探究与社会责任|
内容正文:
3.2 波的描述
————————————⏩目录⏪————————————
✍题型培优练································································································01
题型01 波长、频率和波速
题型02波的图像
题型03 振动图像与波动图像结合
✍拓展综合练································································································6
✍高考真题练································································································8
✍新题追踪练································································································11
✍题型培优练
✏题型01 波长、频率和波速
1.多姿多彩的波点缀着人类的生活。下列关于机械波的说法正确的是( )
A.波的频率与波速无关
B.两个相邻且均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长
C.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向一定相同
D.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,是利用波的折射原理
2.如下图为一列简谐横波在某时刻的波形图,已知图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.4s,则以下说法正确的是( )
A.这列波的波速为 B.这列波沿x轴正方向传播
C.这列波的周期为0.4s D.再经过0.3s,P质点的位移为负,振动方向向上
3.一列沿着x轴正方向传播的简谐横波,波长,平衡位置在x轴的两质点A、B的坐标分别为、,波传到B点开始计时,A、B的振动图像如图所示。则该波的传播速度为( )
A. B. C. D.
4.一列向右传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示,A、B两质点间距为,B、C两质点的平衡位置间距为,时质点C恰好向下通过平衡位置,则该波的最小波速为( )
A. B. C. D.
5.如图所示,波长和振幅分别为和的简谐横波沿一条直线传播,两点的平衡位置相距。某一时刻在a点出现波峰,从此时刻起再经过0.2秒在b点第一次出现波峰,则( )
A.若波由a向b传播,波的传播速度为
B.若波由b向a传播,波的传播速度为
C.从b点出现波峰开始计时,内质点b经过的路程可能为
D.从b点出现波峰开始计时,末质点b可能处在波谷的位置
6.一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示,介质中x=2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5πt)cm。关于这列简谐波,下列说法正确的是( )
A.周期为4 s B.振幅为20 cm
C.传播方向沿x轴正方向 D.传播速度为1.6 m/s
✏题型02 波的图像
1.(25-26高二上·江苏宿迁中学·期中)一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻波形如图所示,质点P、Q的平衡位置分别位于和处,时质点P第一次到达波峰,下列判断正确的是( )
A.时,质点Q通过平衡位置向y轴负方向运动
B.该波的波速为
C.时,质点P的加速度最大
D.0 ~ 1.2s的时间内,质点P运动的路程为15cm
2.坐标原点处有一个质点从t=0时刻沿y轴正方向开始做简谐运动,该质点振动过程离坐标原点的最大距离为8cm,振动形成的简谐横波沿x轴正方向传播,时,波传播到处,波形如图所示,质点P位于x轴上处。下列说法错误的是( )
A.处质点振动周期为1.2s
B.波传播到处时,处质点运动的路程为24cm
C.质点P第一次到达波谷时,处质点刚好到达波峰
D.处质点的振动方程为
3.(25-26高三上·安徽阜阳太和中学·月考)如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图,、为波传播路径上的两个质点,质点的振动方程为,则下列说法正确的是( )
A.该波沿轴负方向传播
B.该波的波速大小为
C.当质点位于平衡位置时,质点位移为5cm
D.质点的振动比质点的振动超前
4.(25-26高二上·湖北新八校协作体·月考)一列简谐横波沿x轴方向传播,周期为T,在时刻的波形如图所示,P、Q为波上两个质点,已知该时刻质点P、Q坐标分别为、,且经质点Q通过的路程小于4cm,则( )
A.该波沿x轴正向方向传播 B.图中质点P向上振动
C.该波的波长为12m D.从时刻开始经过,质点Q通过的路程为12cm
5.如图是一列简谐波的波形图,波沿x轴的负方向传播。就标明的质点而言,速度为正、加速度为负的质点是( )
A.P B.Q C.R D.S
6.抖绳运动正走进大众的生活。一健身爱好者手握绳子左端,上下抖动,形成沿x轴正方向传播的绳波(可近似看成横波),a、b为绳上的两个质点,某时刻部分绳波的波形如图所示,下列说法正确的是( )
A.该时刻a质点沿y轴正方向运动
B.该时刻b质点的速度大于a质点的速度
C.该时刻a、b两质点的加速度方向相同
D.从该时刻开始,b质点在接下来的四分之一周期内通过的路程等于A
✏题型03 振动图像与波动图像结合
1.(25-26高二上·江苏扬州中学·期中)当上、下抖动轻绳时,轻绳则呈正弦波形状。如图(a)所示是某轻绳产生的横波沿x轴传播t=0时刻的波形图,P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0m的两质点,图(b)为质点Q的振动图像,则( )
A.波沿x轴负方向传播
B.质点P的振动方程为
C.质点P经过0.075s的路程为15cm
D.人若加快抖动轻绳,两个相邻波峰之间的距离变大
2.(25-26高二上·湖南长沙雅礼中学·期中)图甲为一列沿x轴方向传播的简谐横波.a、b为平面位置在x轴上相距12m的两质点.以波源开始振动为计时起点,在时刻a、b间首次形成如图甲所示的波形,图乙为质点b振动的位移-时间图像,设沿y轴正方向为振动正方向,则( )
A.该简谐波可能沿x轴负方向传播 B.该简谐横波波速为
C.b点的平衡位置与波源相配16m D.前12s内质点b运动的路程为80cm
3.一列沿x轴正向传播的简谐横波在时刻的部分波的图像如图甲所示,图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该时刻质点K、L速度等大反向
B.该简谐波的波速为0.3m/s
C.图乙一定是质点L的振动图像
D.质点K再经1s将沿x轴正方向移动到处
4.一列简谐横波沿x轴传播,图(a)是时刻的波形图;P是介质中位于处的质点,其振动图像如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A.波速为4m/s
B.波向右传播
C.处的质点在时位于平衡位置
D.质点P在0~7s时间内运动的路程为
5.(25-26高三上·北京通州区·期中)如图甲所示,用手握住软绳的一端拉平,手在竖直方向振动。手握住的绳子端点的振动图像如图乙所示。当时,绳子上形成的波形是( )
A. B.
C. D.
6.(25-26高三上·宁夏青铜峡宁朔中学·开学考)一列简谐横波在时的波形如图甲所示,是平衡位置为处的质点,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是( )
A.波沿x轴正方向传播,时,质点的加速度沿正向,并非最大
B.波沿x轴负方向传播,时,质点的运动方向沿y轴负方向
C.波沿x轴负方向传播,从到,该波沿x轴正方向传播了2m
D.波沿x轴正方向传播,到,质点通过的路程为8cm
✍拓展综合练
1. (25-26高二下·广东揭阳·期末)科研机构对地震波的特性展开研究,发现某地震波在时的波动图像如图甲,此时、两质点的位移均为,图乙为处质点的振动图像,则( )
A.该波沿轴负方向传播
B.该波的传播速度为
C.时,、两质点速度不同
D.从开始经过0.6 s,质点经过的路程等于2 cm
2.(25-26高二下·安徽阜阳第三中学·期末)一列简谐波沿x轴方向传播,时的波形图如图甲所示。P、M为x轴上两质点,质点P的平衡位置在处,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该波沿x轴负方向传播 B.该波的波长为9m
C.该波的波速为12m/s D.再经过2s,质点M运动的路程为39cm
3.(25-26高二下·内蒙古赤峰·期末)如图,12位身高相同的运动员手挽手站成一排模拟机械波的形成和传播。已知1号运动员每分钟完成50次下蹲和起立,t = 0时刻起,1号运动员开始下蹲并依次带动右侧同伴,形成向右传播的模拟机械波。已知1号运动员第一次回到直立姿态时,10号运动员刚要开始下蹲,队伍中相邻两人所站位置间距均为1 m。下列说法正确的是( )
A.这列“波”的周期为s
B.这列“波”的周期为2s
C.这列“波”的波长为9m
D.这列“波”的波长为10m
4.下图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时的波形(中间部分未画出),此时平衡位置在的质点处于波峰。
(1)写出该波的波长,以及在范围内的所有可能值。
(2)若平衡位置位于原点处的质点在内通过的路程为,求该波的周期和波速。
5.图(a)是绳波在某时刻的照片。设该绳波为简谐横波,以绳中各质点平衡位置的连线为轴、质点振动方向为轴,建立如图(b)所示的直角坐标系,图中实线、虚线分别表示和时绳波的图像。若该绳波沿轴负方向传播,周期大于。
(1)求绳波的波长和振幅;
(2)求绳波的周期和传播速度;
(3)在图(c)中,画出时绳波在0~2.0 m内的图像。
✍高考真题练
1.(2026·四川·高考)如图所示,空气中水平放置两端开口的圆柱形长管、管内有a、b、c三个位置,a、b距离为,c在b右侧。持续驱动活塞使其在a、b间做周期为的简谐运动,管内形成稳定机械波。声波在空气中的传播速度取,管足够长。则( )
A.管内机械波为横波
B.管内机械波的振幅为
C.管内机械波的波长为
D.每秒有10个完整的波经过位置c
2.(2026·云南·高考)如图所示,均匀介质中的三个质点S、P、Q,它们分别静止于直角坐标系Oxy平面内的(0,0)、(-2,0)和(4,3)处。t = 0时刻,S从平衡位置开始垂直Oxy平面向上振动,振动频率为2Hz,形成向外传播的简谐横波,图中实线圆表示某时刻相邻的两个波峰,则( )
A.该波的波速大小为8m/s B.t = 0.125s时,P位于波峰
C.该波传播到P、Q的时间差为0.75s D.t = 1.25s以后,P、Q的位移始终相同
3.(多选)(2026·山东·高考)波源在时开始振动,产生一列沿轴正方向传播的简谐横波。时质点刚好开始振动,质点与的平衡位置相距。某时刻的波形如图所示,下列说法正确的是( )
A.波速为
B.波长为
C.从图示状态经过,M和速度相同
D.从图示状态经过,M和偏离平衡位置的位移相同
4.(多选)(2026·陕晋青宁·高考真题)一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,为介质中平衡位置相距的两个质点。时刻的波形图如图,时振动至波谷,时第一次回到波峰,则( )
A.波的周期为
B.波速为
C.波的振幅为
D.内质点的路程为
5.(2026·湖北·高考)一列简谐横波沿 轴传播,波速为。时刻的波形图如图所示,此时处的质点 的振动方向沿 轴负方向,和处的质点均处于平衡位置。
(1)求波的传播方向、波长和周期 。
(2)从时刻开始,经多长时间质点 第二次到达平衡位置?
✍新题追踪练
1.(25-26高一下·重庆南开中学·期末)某均匀介质中,一列简谐横波在t=0.2 s时刻的波形图如图1所示,P、Q为该介质中的两个质点,该时刻质点Q的纵坐标y=0.05 m。图2是质点P的振动图像,则( )
A.该波沿x轴负方向传播
B.t=0.3 s时刻,质点P的速度为5 m/s
C.t=0.3 s时刻,质点Q的纵坐标y=0.05 m
D.t=0.3 s时刻,质点P、Q的加速度方向相反
2.(多选)(25-26高二下·山西太原山西大学附属中学校·期末)某智能制造车间使用振动监测系统对生产线设备进行实时健康诊断。两个压电式传感器分别安装在传送带上P和Q两点,坐标分别为和。某次检测中,传送带起始位置()发出一列测试横波,横波沿x轴正方向传播先后经过P、Q两点,到达P点,安装在P点的传感器记录的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该波波源的起振方向沿y轴正方向
B.该波的波长为4m
C.检测波传播到Q点时,P的运动方向为y轴正方向
D.某次异常颤动产生的横波到达两个传感器的时间差为1.0s,该异常颤动点的横坐标一定在x=4m处
3.(多选)(25-26高二下·天津津南区·期末)战绳作为一项超燃脂的运动十分受人欢迎(如图甲)。一次战绳练习中,某运动达人晃动战绳一端使其上下振动(可视为简谐运动)形成横波。图乙为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图,a、b为介质中的两个质点,质点此时在平衡位置,图丙为处的质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A.该波的传播速度为2 m/s
B.从开始,质点比质点先第一次到达波峰
C.该波传播过程中,质点比质点晚开始振动
D.在时,质点的加速度最大
4.(25-26高二下·山西太原山西大学附属中学校·期末)某同学在湖泊博物馆参观学习,了解到湖面上大多数的水波的波速与湖水深度有一定关系,进一步查询发现,浅水湖上水波的波速与湖水深度的关系可以简化为v=(v表示水波的波速,h表示湖水深度),该同学由此联想到,可以通过机械波的相关知识测量晋阳湖的深度,于是他前往晋阳湖,在湖边平静的湖面上拍打水面形成水波,波源的振动图像如图1所示(0-0.4s和0.4-0.8s均可近似为简谐振动的一部分),发现经过时间t1=5.6s距离波源S=20m处的自制浮子第一次振动到最高处,g取10m/s2,请同学们处理以下问题:
(1)求湖边处湖水深度和水波波长
(2)求t=0.7s时,波源振动的位置坐标,并在图2中画出水波的大致波形图
5.(25-26高一下·黑龙江大庆铁人中学·期末)如图所示,实线和虚线分别表示沿x轴传播的一列简谐横波在和时刻的波形图,已知在时刻,介质中x=0.6m处的质点P沿y轴正方向运动。求:
(1)该波的传播方向及周期的可能值;
(2)若T>0.2s,求波的传播速度;
(3)在第(2)问条件下,从时刻开始,介质中x=0.1m处的质点Q第1次到达波谷所用的时间。
6.(25-26高二下·黑龙江六校·期末)利用横波可以测试黑土的分层结构、土质特性、寒区冻融等特点。如图甲所示,某次检测中,有一列简谐横波波源在O点,从t=0开始沿轴传播,依次经过融土、冻土两段介质,经0.08s传播到x=20m处的质点P。波源的振动图像如图乙所示。已知该简谐横波在融土和冻土中的传播速度大小分别为200m/s和400m/s。求:
(1)OP间融土段的长度以及该波在融土段中的波长;
(2)t=0.1425s时质点的振动方向以及0~0.1425s时间内质点P运动的总路程。
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3.2 波的描述
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✍题型培优练································································································01
题型01 波长、频率和波速
题型02波的图像
题型03 振动图像与波动图像结合
✍拓展综合练································································································6
✍高考真题练································································································8
✍新题追踪练································································································11
✍题型培优练
✏题型01 波长、频率和波速
1.【答案】A
2.【答案】D
3.【答案】B
4.【答案】B
5.【答案】C
6.【答案】C
✏题型02 波的图像
1.【答案】D
2.【答案】B
3.【答案】D
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】A
✏题型03 振动图像与波动图像结合
1.【答案】B
2.【答案】B
3.【答案】A
4.【答案】D
5.【答案】B
6.【答案】A
✍拓展综合练
1.【答案】C
2.【答案】D
3.【答案】C
4.【答案】(1),11m和13m
(2)0.8s,2.5m/s
【详解】(1)相邻波峰(或波谷)间距等于波长,根据时的波形图可知该波的波长为
由图可知,平衡位置处于波峰的质点满足
又
在范围内的可能值有时,
时,
在范围内的所有可能值有11m和13m。
(2)由题意可知,振幅,
则有
由波速公式有
解得,
5.【答案】(1),
(2),
(3)
【详解】(1)由题图(b)可知绳波的波长为
振幅
(2)由于绳波沿x轴负方向传播,则由题图(b)可知绳波从到,传播的时间为
由于
则n只能取0,解得
则波速
(3)时间,则此时的波形为时的图像沿x轴负方向传播半个周期,0~2.0 m内的图像为题图中实线关于x轴对称的图像,如图所示
✍高考真题练
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】BD
4.【答案】AC
5.【答案】(1)沿x负方向传播,,
(2)
【详解】(1)根据题意时刻质点P的振动方向沿y轴负方向,根据同侧法可知波沿x负方向传播,根据图像可知波长
周期为
(2)根据波传播的特性,当时处质点的振动形式传播到P位置时,质点P第一次到达平衡位置,需要的时间为
故质点P第二次到达平衡位置时经过的时间为
✍新题追踪练
1.【答案】D
2.【答案】AC
3.【答案】AD
4.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由图1可知波源振动周期。时刻波源从平衡位置向下起振,在处第一次到达最高点
波从波源传到浮子所需时间
波速
由得
波长
(2)角频率。波源回到平衡位置,接下来向上振动,取,振动方程为
代入,得
故波源位置坐标为
5.【答案】(1)沿轴负方向,
(2)
(3)
【详解】(1)依题意,时刻,介质中处的质点沿轴正方向运动,根据同侧法,可知波沿轴负方向传播
根据波的多解性,有
得
(2)若,则,周期
由图可知,该波的波长,根据波长与波速的关系,有
(3)质点第1次到达波谷,波沿轴方向传播的距离
所用时间为
6.【答案】(1)12m,25m
(2)质点P振动方向沿y轴正方向,2A
【详解】(1)设OP间融土段的长度为d,则有
解得
由图乙可知,该波传播周期T为0.125s,则该波在融土段中的波长
(2)由图乙可知,该波振幅为A,且波源起振方向沿y轴负方向,即质点P起振方向沿y轴负方向,因为
可知t=0.1425s时质点在平衡位置且振动方向沿y轴正方向。结合题意可知,0~0.1425s时间内质点P振动时间为半个周期,半个周期内质点运动路程为2A,故0~0.1425s时间内质点P运动路程为2A。
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3.2 波的描述
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✍题型培优练································································································01
题型01 波长、频率和波速
题型02 波的图像
题型03 振动图像与波动图像结合
✍拓展综合练································································································6
✍高考真题练································································································8
✍新题追踪练································································································11
✍题型培优练
✏题型01 波长、频率和波速
1.多姿多彩的波点缀着人类的生活。下列关于机械波的说法正确的是( )
A.波的频率与波速无关
B.两个相邻且均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长
C.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向一定相同
D.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,是利用波的折射原理
【答案】A
【详解】A.波的频率由波源所决定,波速由介质所决定,故频率与波速无关,故A正确;
B.两个相邻且均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长,故B错误;
C.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫作纵波,所以质点的振动方向与波的传播方向可能相同,也可能相反,故C错误;
D.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,是利用波的反射原理,故D错误。
故选A。
2.如下图为一列简谐横波在某时刻的波形图,已知图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.4s,则以下说法正确的是( )
A.这列波的波速为 B.这列波沿x轴正方向传播
C.这列波的周期为0.4s D.再经过0.3s,P质点的位移为负,振动方向向上
【答案】D
【详解】B.图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.4s,说明质点b先振动,质点a后振动,这列波沿x轴负方向传播,故B错误;
C.图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.4s,有
可得这列波的周期为
故C错误;
A.这列波的波速为
故A错误;
D.根据同侧法可知,图中P质点向下振动,有
可知再经过0.3s,P质点位移在平衡位置下侧,振动方向向上,故P质点的位移为负,振动方向向上,故D正确。
故选D。
3.一列沿着x轴正方向传播的简谐横波,波长,平衡位置在x轴的两质点A、B的坐标分别为、,波传到B点开始计时,A、B的振动图像如图所示。则该波的传播速度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】波传到B点开始计时,根据图可知B处于平衡位置向上振动,A处于波谷处。所以A、B平衡位置之间的距离只能相距
解得
由于,故
,
根据图可知振动周期为
则波速为
故选B。
4.一列向右传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示,A、B两质点间距为,B、C两质点的平衡位置间距为,时质点C恰好向下通过平衡位置,则该波的最小波速为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据题意可知,,最小波速对应
根据波速的计算公式有
解得
故选B。
5.如图所示,波长和振幅分别为和的简谐横波沿一条直线传播,两点的平衡位置相距。某一时刻在a点出现波峰,从此时刻起再经过0.2秒在b点第一次出现波峰,则( )
A.若波由a向b传播,波的传播速度为
B.若波由b向a传播,波的传播速度为
C.从b点出现波峰开始计时,内质点b经过的路程可能为
D.从b点出现波峰开始计时,末质点b可能处在波谷的位置
【答案】C
【详解】A.两点的平衡位置相距,某一时刻在a点出现波峰,从此时刻起再经过0.2秒在b点第一次出现波峰,若波由a向b传播,有
选项A错误;
B.若波由b向a传播,有
选项B错误;
C.若波由a向b传播,有
从b点出现波峰开始计时,内质点b经过的路程
若波由b向a传播,有
从b点出现波峰开始计时,内质点b经过的路程
选项C正确;
D.由C项分析可知从b点出现波峰开始计时,恰好为周期的整数倍,因此2.4秒末质点b仍处在波峰的位置,选项D错误。
故选C。
6.一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示,介质中x=2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5πt)cm。关于这列简谐波,下列说法正确的是( )
A.周期为4 s B.振幅为20 cm
C.传播方向沿x轴正方向 D.传播速度为1.6 m/s
【答案】C
【详解】A.依题意,ω=5π rad/s,则周期为
=0.4 s
故A错误;
B.由题图波的图像知,振幅为A=10 cm。故B错误;
D.由图可知,波长λ=4 m,故波速为
故D错误;
C.由简谐运动的表达式可知,P点在t=0时振动方向沿y轴正方向,故波沿x轴正方向传播。C正确。
故选C。
✏题型02 波的图像
1.(25-26高二上·江苏宿迁中学·期中)一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻波形如图所示,质点P、Q的平衡位置分别位于和处,时质点P第一次到达波峰,下列判断正确的是( )
A.时,质点Q通过平衡位置向y轴负方向运动
B.该波的波速为
C.时,质点P的加速度最大
D.0 ~ 1.2s的时间内,质点P运动的路程为15cm
【答案】D
【详解】AB.由图知波长,波沿x轴负方向传播,时,质点P通过平衡位置向下振动,经第一次到达波峰,故,,故经时,质点Q通过平衡位置向y轴正方向运动,波速,故AB错误;
C.经时,质点P通过平衡位置向y轴正方向运动,加速度为0,故C错误;
D.0 ~ 1.2s的时间内,质点P运动的路程3A=15cm,故D正确。
故选D。
2.坐标原点处有一个质点从t=0时刻沿y轴正方向开始做简谐运动,该质点振动过程离坐标原点的最大距离为8cm,振动形成的简谐横波沿x轴正方向传播,时,波传播到处,波形如图所示,质点P位于x轴上处。下列说法错误的是( )
A.处质点振动周期为1.2s
B.波传播到处时,处质点运动的路程为24cm
C.质点P第一次到达波谷时,处质点刚好到达波峰
D.处质点的振动方程为
【答案】B
【详解】根据题意,在t=0.1s时,波传播到x=1m处,所以波速
设波源O点振动方程为,已知 ,由图可知时,波源处质点的位移为 ,代入振动方程,可解得
A.x=0处质点振动周期,A正确;
B.波传播到x=6m处所需时间
在这段时间内,x=0处的质点振动了半个周期,其运动的路程为, B错误;
C.波长为
质点P位于x=6m处,因为,所以P点与波源的振动情况总是相反(反相)。当质点P第一次到达波谷时,x=0处的质点刚好到达波峰,C正确;
D.x=0处质点的振动方程为,D正确。
本题要求选择错误的说法,故选B。
3.(25-26高三上·安徽阜阳太和中学·月考)如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图,、为波传播路径上的两个质点,质点的振动方程为,则下列说法正确的是( )
A.该波沿轴负方向传播
B.该波的波速大小为
C.当质点位于平衡位置时,质点位移为5cm
D.质点的振动比质点的振动超前
【答案】D
【详解】A.由质点的振动方程,可知时刻,质点在平衡位置正沿轴负方向运动,因此波沿轴正向传播,故A错误;
B.由振动方程可知波动周期,由波形图可知波长,由,波传播的速度,故B错误;
C.从图示位置开始,当质点先向上振动到达最大位移处,再回到平衡位置,第一次回到平衡位置时,所用时间为,质点经过位移为,故C错误;
D.由于波沿轴正向传播,因此质点比质点振动超前,故D正确。
故选D。
4.(25-26高二上·湖北新八校协作体·月考)一列简谐横波沿x轴方向传播,周期为T,在时刻的波形如图所示,P、Q为波上两个质点,已知该时刻质点P、Q坐标分别为、,且经质点Q通过的路程小于4cm,则( )
A.该波沿x轴正向方向传播 B.图中质点P向上振动
C.该波的波长为12m D.从时刻开始经过,质点Q通过的路程为12cm
【答案】C
【详解】A.因质点Q经通过的路程小于振幅4cm,即Q此时向上振动,波向x轴负方向传播,故A错误;
B.该时刻P质点和它的同步质点都向下振动,故B错误;
C.如图所示
由Q质点简谐振动的参考圆可知,从Q到经在竖直方向又回到位置并向下振动,即的振动形式经传播到处,即
则,,故C正确;
D.因,前内Q质点通过的路程为从图中Q到在竖直方向上通过的路程
后内Q质点通过的路程为
即内质点Q通过的路程为,故D错误。
故选C。
5.如图是一列简谐波的波形图,波沿x轴的负方向传播。就标明的质点而言,速度为正、加速度为负的质点是( )
A.P B.Q C.R D.S
【答案】D
【详解】因波沿x轴的负方向传播,质点R、S处在下坡的过程中,由“上下坡”法得,质点R、S的振动方向都向上,质点R、S的速度方向与y轴正方向一致,所以它们的速度都为正。而质点R的加速度方向向上,与y轴正方向一致,加速度为正。质点S的加速度方向向下,与y轴正方向相反,加速度为负。同理,可以判断质点P和Q的振动方向都向下,速度都为负。
故选D。
6.抖绳运动正走进大众的生活。一健身爱好者手握绳子左端,上下抖动,形成沿x轴正方向传播的绳波(可近似看成横波),a、b为绳上的两个质点,某时刻部分绳波的波形如图所示,下列说法正确的是( )
A.该时刻a质点沿y轴正方向运动
B.该时刻b质点的速度大于a质点的速度
C.该时刻a、b两质点的加速度方向相同
D.从该时刻开始,b质点在接下来的四分之一周期内通过的路程等于A
【答案】A
【详解】A.结合题意,根据“上、下坡”法可知,该时刻a质点沿y轴正方向运动,故A正确;
B.由图可知,该时刻a、b质点都向平衡位置振动,而b质点处在离平衡位置更远地方,b质点的速度小于a质点的速度,故B错误;
C.由图可知,a质点从负方向朝平衡位置振动,b质点从正方向朝平衡位置振动,二者加速度方向相反,故C错误;
D.由图可知,从该时刻开始,b质点在接下来的四分之一周期内通过的路程小于A,故D错误。
故选A。
✏题型03 振动图像与波动图像结合
1.(25-26高二上·江苏扬州中学·期中)当上、下抖动轻绳时,轻绳则呈正弦波形状。如图(a)所示是某轻绳产生的横波沿x轴传播t=0时刻的波形图,P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0m的两质点,图(b)为质点Q的振动图像,则( )
A.波沿x轴负方向传播
B.质点P的振动方程为
C.质点P经过0.075s的路程为15cm
D.人若加快抖动轻绳,两个相邻波峰之间的距离变大
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,在t=0时,质点Q向上振动,根据“同侧法”可知,波沿x轴正方向传播,故A错误;
C.由图可知,振幅为10cm,周期为0.2s,波长为8m,则波速为
t=0时刻,质点P向下振动,到达平衡位置的时间为
质点P经过0.075s,即,质点P经过的路程为,故C错误;
B.由图可得,所以质点P的振动方程为
当t=0时,质点向下振动,且
代入上式解得
所以,故B正确;
D.人若加快抖动轻绳,则波的振动频率变大,波速不变,根据可知,波长变小,即两个相邻波峰之间的距离变小,故D错误。
故选B。
2.(25-26高二上·湖南长沙雅礼中学·期中)图甲为一列沿x轴方向传播的简谐横波.a、b为平面位置在x轴上相距12m的两质点.以波源开始振动为计时起点,在时刻a、b间首次形成如图甲所示的波形,图乙为质点b振动的位移-时间图像,设沿y轴正方向为振动正方向,则( )
A.该简谐波可能沿x轴负方向传播 B.该简谐横波波速为
C.b点的平衡位置与波源相配16m D.前12s内质点b运动的路程为80cm
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,时刻b点的振动方向为负方向,结合图甲可知,该简谐波沿x轴正方向传播,故A错误;
B.由图乙可知,质点b在11s到23s会经过一个完整的振动,即周期
则质点b在18s时的相位为
则b与平衡位置相差,即个周期,所以在甲图中,b同样与平衡位置差个波长,即ab之间共个波长,可得:
解得,波速
故B正确。
C.b点的平衡位置与波源相距,故C错误;
D.12s内质点b振动的时间为
故12s内质点b运动的路程为,故D错误。
故选B。
3.一列沿x轴正向传播的简谐横波在时刻的部分波的图像如图甲所示,图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该时刻质点K、L速度等大反向
B.该简谐波的波速为0.3m/s
C.图乙一定是质点L的振动图像
D.质点K再经1s将沿x轴正方向移动到处
【答案】A
【详解】A.由题图甲可知质点K与L相差半个周期,所以两者的速度等大、反向,故A正确;
B.由题图可得,,所以波速,故B错误;
C.由题意知波向右传播,由题图甲可得时刻质点L在平衡位置,由“上下坡”法可知质点L下一时刻向下振动,考虑波在空间分布上的周期性,故题图乙可能是质点L的振动图像,故C错误;
D.因为每个质点都在自己平衡位置周期性振动,不会随波迁移,故D错误。
故选A。
4.一列简谐横波沿x轴传播,图(a)是时刻的波形图;P是介质中位于处的质点,其振动图像如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A.波速为4m/s
B.波向右传播
C.处的质点在时位于平衡位置
D.质点P在0~7s时间内运动的路程为
【答案】D
【详解】A.由图a可知波长为4m,由图b可知波的周期为2s,则波速为,故A错误;
B.由图b可知t=0时,P点向下运动,根据“上下坡”法可知波向左传播,故B错误;
CD.根据图a可知t=0时x=3m处的质点位于波谷处,由于
可知在t=7s时质点位于波峰处;质点P运动的路程为,故C错误,D正确。
故选D
5.(25-26高三上·北京通州区·期中)如图甲所示,用手握住软绳的一端拉平,手在竖直方向振动。手握住的绳子端点的振动图像如图乙所示。当时,绳子上形成的波形是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由图乙可知,当时,手握住的绳子端点在平衡位置且向上振动
A.图中手握住的绳子端点在波谷,故A不符合题意;
B.图中手握住的绳子端点在平衡位置,且向上振动,故B符合题意;
C.图中手握住的绳子端点在平衡位置,且向下振动,故C不符合题意;
D.图中手握住的绳子端点在波峰,故D不符合题意。
故选B。
6.(25-26高三上·宁夏青铜峡宁朔中学·开学考)一列简谐横波在时的波形如图甲所示,是平衡位置为处的质点,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是( )
A.波沿x轴正方向传播,时,质点的加速度沿正向,并非最大
B.波沿x轴负方向传播,时,质点的运动方向沿y轴负方向
C.波沿x轴负方向传播,从到,该波沿x轴正方向传播了2m
D.波沿x轴正方向传播,到,质点通过的路程为8cm
【答案】A
【详解】AB.由乙图可知,时质点沿y轴负方向运动,根据同侧法可知,波沿x轴正方向传播;时,质点处于平衡位置向波谷运动的过程,此时质点的加速度沿正向,但并非最大;质点的运动方向沿y轴负方向,故A正确,B错误;
C.波沿x轴正方向传播,由题图可知波长为,周期为,则波速为
可知从到,该波沿x轴正方向传播了,故C错误;
D.从到,由于
可知质点通过的路程为,故D错误。
故选A。
✍拓展综合练
1. (25-26高二下·广东揭阳·期末)科研机构对地震波的特性展开研究,发现某地震波在时的波动图像如图甲,此时、两质点的位移均为,图乙为处质点的振动图像,则( )
A.该波沿轴负方向传播
B.该波的传播速度为
C.时,、两质点速度不同
D.从开始经过0.6 s,质点经过的路程等于2 cm
【答案】C
【详解】A.由图乙可知, 时质点的位移为且正向轴正方向振动。在图甲中,根据“同侧原理”可知,该波沿轴正方向传播,故A错误;
B.由图甲可知波长 ,由图乙可知周期
则波速 ,故B错误;
C.该波沿轴正方向传播,图甲中点位于“下坡”路段(增大减小),根据“下坡上”可知点速度方向向上;点位于“上坡”路段(增大增大),根据“上坡下”可知点速度方向向下。两质点速度方向相反,故速度不同,故C正确;
D.,质点在 时位于平衡位置,经过半个周期,质点运动的路程,故D错误。
故选C。
2.(25-26高二下·安徽阜阳第三中学·期末)一列简谐波沿x轴方向传播,时的波形图如图甲所示。P、M为x轴上两质点,质点P的平衡位置在处,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该波沿x轴负方向传播 B.该波的波长为9m
C.该波的波速为12m/s D.再经过2s,质点M运动的路程为39cm
【答案】D
【详解】A.在时,质点位于平衡位置下方且向下振动;图甲中处波形沿轴正方向上升,根据“上下坡法”可知该波沿轴正方向传播,故A错误;
B.图甲中处和处的位移均为,两点处波形斜率相反且两点之间有一个波谷,两点间的波形长度为,故,故B错误;
C.由图乙得周期,波速,故C错误;
D.质点在时处于波峰,振幅,由关系式,在前一个周期内路程为,余下内先从波峰运动到波谷,再运动到处,路程为,故总路程,故D正确。
故选D。
3.(25-26高二下·内蒙古赤峰·期末)如图,12位身高相同的运动员手挽手站成一排模拟机械波的形成和传播。已知1号运动员每分钟完成50次下蹲和起立,t = 0时刻起,1号运动员开始下蹲并依次带动右侧同伴,形成向右传播的模拟机械波。已知1号运动员第一次回到直立姿态时,10号运动员刚要开始下蹲,队伍中相邻两人所站位置间距均为1 m。下列说法正确的是( )
A.这列“波”的周期为s
B.这列“波”的周期为2s
C.这列“波”的波长为9m
D.这列“波”的波长为10m
【答案】C
【详解】CD.1号运动员第一次回到直立姿态时,10号运动员刚要开始下蹲,1号运动员和10号运动员平衡位置之间的距离为,故C正确,D错误;
AB.1号运动员每分钟完成50次下蹲和起立,故这列“波”的周期为,故AB错误。
故选C。
4.下图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时的波形(中间部分未画出),此时平衡位置在的质点处于波峰。
(1)写出该波的波长,以及在范围内的所有可能值。
(2)若平衡位置位于原点处的质点在内通过的路程为,求该波的周期和波速。
【答案】(1),11m和13m
(2)0.8s,2.5m/s
【详解】(1)相邻波峰(或波谷)间距等于波长,根据时的波形图可知该波的波长为
由图可知,平衡位置处于波峰的质点满足
又
在范围内的可能值有时,
时,
在范围内的所有可能值有11m和13m。
(2)由题意可知,振幅,
则有
由波速公式有
解得,
5.图(a)是绳波在某时刻的照片。设该绳波为简谐横波,以绳中各质点平衡位置的连线为轴、质点振动方向为轴,建立如图(b)所示的直角坐标系,图中实线、虚线分别表示和时绳波的图像。若该绳波沿轴负方向传播,周期大于。
(1)求绳波的波长和振幅;
(2)求绳波的周期和传播速度;
(3)在图(c)中,画出时绳波在0~2.0 m内的图像。
【答案】(1),
(2),
(3)
【详解】(1)由题图(b)可知绳波的波长为
振幅
(2)由于绳波沿x轴负方向传播,则由题图(b)可知绳波从到,传播的时间为
由于
则n只能取0,解得
则波速
(3)时间,则此时的波形为时的图像沿x轴负方向传播半个周期,0~2.0 m内的图像为题图中实线关于x轴对称的图像,如图所示
✍高考真题练
1.(2026·四川·高考)如图所示,空气中水平放置两端开口的圆柱形长管、管内有a、b、c三个位置,a、b距离为,c在b右侧。持续驱动活塞使其在a、b间做周期为的简谐运动,管内形成稳定机械波。声波在空气中的传播速度取,管足够长。则( )
A.管内机械波为横波
B.管内机械波的振幅为
C.管内机械波的波长为
D.每秒有10个完整的波经过位置c
【答案】D
【详解】A.根据题意可知,管内机械波振动方向与传播方向平行,则管内机械波为纵波,故A错误;
B.活塞在间做简谐运动,且间距离为,则管内机械波的振幅为,故B错误;
C.管内机械波的波长为,故C错误;
D.管内机械波的周期为,则每秒有个完整的波经过位置,故D正确;
故选D。
2.(2026·云南·高考)如图所示,均匀介质中的三个质点S、P、Q,它们分别静止于直角坐标系Oxy平面内的(0,0)、(-2,0)和(4,3)处。t = 0时刻,S从平衡位置开始垂直Oxy平面向上振动,振动频率为2Hz,形成向外传播的简谐横波,图中实线圆表示某时刻相邻的两个波峰,则( )
A.该波的波速大小为8m/s B.t = 0.125s时,P位于波峰
C.该波传播到P、Q的时间差为0.75s D.t = 1.25s以后,P、Q的位移始终相同
【答案】C
【详解】A.由题知实线圆表示某时刻相邻的两个波峰,则该波波长λ = 2m,且已知频率为2Hz,根据v = λf = 4m/s
故A错误;
B.已知t = 0时刻,S从平衡位置开始垂直Oxy平面向上振动,则波从波源S传播到P需要
而t = 0.125s < 0.5s,则t = 0.125s时,P位于平衡位置,故B错误;
C.根据几何关系可知Q距离波源S有5m,则该波传播到P、Q的时间差为
故C正确;
D.P、Q所在的波面相距3m,为,则t = 1.25s以后,P、Q的位移始终相反,故D错误。
故选C。
3.(多选)(2026·山东·高考)波源在时开始振动,产生一列沿轴正方向传播的简谐横波。时质点刚好开始振动,质点与的平衡位置相距。某时刻的波形如图所示,下列说法正确的是( )
A.波速为
B.波长为
C.从图示状态经过,M和速度相同
D.从图示状态经过,M和偏离平衡位置的位移相同
【答案】BD
【详解】B.根据题图有
可得波长,故B正确;
A.结合B项分析可知
所以该波的波速,故A错误;
C.从题图示状态经过,则波沿轴正方向传播了,故从平衡位置运动到了波峰位置,速度为0,N从波谷位置运动到了平衡位置,速度最大,显然两点速度不同,故C错误;
D.该波的周期
从图示时刻计时,的振动方程为
N的振动方程为
经后,,故D正确。
故选BD。
4.(多选)(2026·陕晋青宁·高考真题)一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,为介质中平衡位置相距的两个质点。时刻的波形图如图,时振动至波谷,时第一次回到波峰,则( )
A.波的周期为
B.波速为
C.波的振幅为
D.内质点的路程为
【答案】AC
【详解】A.根据题意由图可知,时,质点在波峰,时第一次回到波峰,则波的周期为,故A正确;
B.由于时振动至波谷,则时,质点沿轴负方向振动,则波沿轴正方向传播,质点由波峰振动到此位置的时间为,则质点的振动传播到质点需要,则波速为,故B错误;
CD.设波的振幅为,结合上述分析可知,质点的振动方程为
又有时,
解得
经过时间,质点通过的路程为,故C正确,D错误。
故选AC。
5.(2026·湖北·高考)一列简谐横波沿 轴传播,波速为。时刻的波形图如图所示,此时处的质点 的振动方向沿 轴负方向,和处的质点均处于平衡位置。
(1)求波的传播方向、波长和周期 。
(2)从时刻开始,经多长时间质点 第二次到达平衡位置?
【答案】(1)沿x负方向传播,,
(2)
【详解】(1)根据题意时刻质点P的振动方向沿y轴负方向,根据同侧法可知波沿x负方向传播,根据图像可知波长
周期为
(2)根据波传播的特性,当时处质点的振动形式传播到P位置时,质点P第一次到达平衡位置,需要的时间为
故质点P第二次到达平衡位置时经过的时间为
✍新题追踪练
1.(25-26高一下·重庆南开中学·期末)某均匀介质中,一列简谐横波在t=0.2 s时刻的波形图如图1所示,P、Q为该介质中的两个质点,该时刻质点Q的纵坐标y=0.05 m。图2是质点P的振动图像,则( )
A.该波沿x轴负方向传播
B.t=0.3 s时刻,质点P的速度为5 m/s
C.t=0.3 s时刻,质点Q的纵坐标y=0.05 m
D.t=0.3 s时刻,质点P、Q的加速度方向相反
【答案】D
【详解】A.时,由P点的振动图像可知,P点在平衡位置且向轴负方向振动。根据同侧法可得波沿轴正方向传播,故A错误;
B.由图2得周期
则
由振动图像可知,此时P点在波谷位置,振动速度为,故B错误;
C.从图1可得波长,振幅
波速
由于
可得波形向右移动
时,Q点有
Q点在波峰和之间,可得
时,Q点的位移,故C错误;
D.加速度方向始终与位移方向相反,指向平衡位置,时,P点在波谷,位移
则其加速度方向沿正方向;Q点的位移
则其加速度方向沿负方向;,因此二者加速度方向相反,故D正确。
故选D。
2.(多选)(25-26高二下·山西太原山西大学附属中学校·期末)某智能制造车间使用振动监测系统对生产线设备进行实时健康诊断。两个压电式传感器分别安装在传送带上P和Q两点,坐标分别为和。某次检测中,传送带起始位置()发出一列测试横波,横波沿x轴正方向传播先后经过P、Q两点,到达P点,安装在P点的传感器记录的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该波波源的起振方向沿y轴正方向
B.该波的波长为4m
C.检测波传播到Q点时,P的运动方向为y轴正方向
D.某次异常颤动产生的横波到达两个传感器的时间差为1.0s,该异常颤动点的横坐标一定在x=4m处
【答案】AC
【详解】A.由图乙知波到达点时,点从平衡位置沿轴正方向起振,介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同,故A正确;
B.波的传播速度=
由图乙可知周期
则波长,故B错误;
C.横波到达点的时刻=
此时点已振动
故点回到平衡位置且沿轴正方向运动,故C正确;
D.设异常振动点横坐标为,两传感器接收到振动的时间差满足
由、,解得或,位置不唯一,故D错误。
故选AC。
3.(多选)(25-26高二下·天津津南区·期末)战绳作为一项超燃脂的运动十分受人欢迎(如图甲)。一次战绳练习中,某运动达人晃动战绳一端使其上下振动(可视为简谐运动)形成横波。图乙为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图,a、b为介质中的两个质点,质点此时在平衡位置,图丙为处的质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A.该波的传播速度为2 m/s
B.从开始,质点比质点先第一次到达波峰
C.该波传播过程中,质点比质点晚开始振动
D.在时,质点的加速度最大
【答案】AD
【详解】A.图乙可知波长;图丙中质点的振动周期,由,整理得,故A正确;
BC.由图丙可知时质点向下运动,图乙中质点处的波形沿轴正方向上升,故波沿方向传播。质点、的平衡位置相距,同一振动状态由质点传到质点所需时间=
因此质点比质点晚到达同一振动状态,且晚开始振动,故B错误,C错误。
D.由波沿方向传播可知,时质点过平衡位置且向下运动,比该时刻早,此时质点位于正向最大位移处。简谐运动质点在最大位移处的加速度大小最大,故D正确。
故选AD。
4.(25-26高二下·山西太原山西大学附属中学校·期末)某同学在湖泊博物馆参观学习,了解到湖面上大多数的水波的波速与湖水深度有一定关系,进一步查询发现,浅水湖上水波的波速与湖水深度的关系可以简化为v=(v表示水波的波速,h表示湖水深度),该同学由此联想到,可以通过机械波的相关知识测量晋阳湖的深度,于是他前往晋阳湖,在湖边平静的湖面上拍打水面形成水波,波源的振动图像如图1所示(0-0.4s和0.4-0.8s均可近似为简谐振动的一部分),发现经过时间t1=5.6s距离波源S=20m处的自制浮子第一次振动到最高处,g取10m/s2,请同学们处理以下问题:
(1)求湖边处湖水深度和水波波长
(2)求t=0.7s时,波源振动的位置坐标,并在图2中画出水波的大致波形图
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由图1可知波源振动周期。时刻波源从平衡位置向下起振,在处第一次到达最高点
波从波源传到浮子所需时间
波速
由得
波长
(2)角频率。波源回到平衡位置,接下来向上振动,取,振动方程为
代入,得
故波源位置坐标为
5.(25-26高一下·黑龙江大庆铁人中学·期末)如图所示,实线和虚线分别表示沿x轴传播的一列简谐横波在和时刻的波形图,已知在时刻,介质中x=0.6m处的质点P沿y轴正方向运动。求:
(1)该波的传播方向及周期的可能值;
(2)若T>0.2s,求波的传播速度;
(3)在第(2)问条件下,从时刻开始,介质中x=0.1m处的质点Q第1次到达波谷所用的时间。
【答案】(1)沿轴负方向,
(2)
(3)
【详解】(1)依题意,时刻,介质中处的质点沿轴正方向运动,根据同侧法,可知波沿轴负方向传播
根据波的多解性,有
得
(2)若,则,周期
由图可知,该波的波长,根据波长与波速的关系,有
(3)质点第1次到达波谷,波沿轴方向传播的距离
所用时间为
6.(25-26高二下·黑龙江六校·期末)利用横波可以测试黑土的分层结构、土质特性、寒区冻融等特点。如图甲所示,某次检测中,有一列简谐横波波源在O点,从t=0开始沿轴传播,依次经过融土、冻土两段介质,经0.08s传播到x=20m处的质点P。波源的振动图像如图乙所示。已知该简谐横波在融土和冻土中的传播速度大小分别为200m/s和400m/s。求:
(1)OP间融土段的长度以及该波在融土段中的波长;
(2)t=0.1425s时质点的振动方向以及0~0.1425s时间内质点P运动的总路程。
【答案】(1)12m,25m
(2)质点P振动方向沿y轴正方向,2A
【详解】(1)设OP间融土段的长度为d,则有
解得
由图乙可知,该波传播周期T为0.125s,则该波在融土段中的波长
(2)由图乙可知,该波振幅为A,且波源起振方向沿y轴负方向,即质点P起振方向沿y轴负方向,因为
可知t=0.1425s时质点在平衡位置且振动方向沿y轴正方向。结合题意可知,0~0.1425s时间内质点P振动时间为半个周期,半个周期内质点运动路程为2A,故0~0.1425s时间内质点P运动路程为2A。
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