3.2 波的描述(分层作业)物理人教版选择性必修第一册
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内容正文:
3.2 波的描述(分层作业)
目录
【A 基础达标题】
一、波长与频率的基本量
二、波速及 v=λ/T=λf
三、波的图像、振动图像与质点运动方向
【B 能力提升题】
【C 拓展培优题】
【A 基础达标题】
一、波长与频率的基本量
1.(25-26高三上·江西·联考)一列水波在鄱阳湖中传播,波速为,波长为,则该波的频率为( )
A.
B.
C.
D.
2.(25-26高二下·重庆九龙坡区·质量测评)同一个波源发出的两列横波同时在水中和空气中传播,某时刻的波动图像如图中实线和虚线所示。已知该波在水中的速度大于空气中的速度,下列说法中正确的是( )
A. 波在水中波长较大,b是水中的波动图像
B. 波在空气中波长较大,b是空气中的波动图像
C. 水中质点振动频率较高,a是水中的波动图像
D. 空气中质点振动频率较高,a是空气中的波动图像
3.(25-26高三上·江苏盐城·月考)某同学手握弹簧左侧左右来回振动,使弹簧形成如图所示的纵波。已知相邻的密部和疏部相距0.4m,手每分钟左右完整振动30次,则该波的( )
A. 波长为0.8m B. 波长为0.4m
C. 波速为4m/s D. 波速为8m/s
4.(2026·福建漳州·二模)导航浮标常用于标示航道的方向和位置。湖面上浮标A和B相距放置,一列水波(视为简谐横波)沿A到B的方向传播,A的振动图像如图所示。已知水波的波长为,则水波的波速为 ;当B位于波峰位置时,A的振动方向 (填“向上”或“向下”)。
5.(25-26高三上·湖北黄冈·期末)某同学在练声时的发音频率为f,发出的声波传播速度为v。下列说法正确的是( )
A. 声波的频率越高传播速度越大
B. 声波的波长为
C. 声波的传播速度与波源有关
D. 声波的频率由波源决定
二、波速及 v=λ/T=λf
6.(24-25高二下·四川眉山·教学质量检测)如图,舞蹈演员在台上以每分钟90次的频率上下舞动彩带的一端,彩带自右向左呈现波浪状起伏,可近似为单向传播的简谐横波。彩带上A、B两点平衡位置相距9m,t0时刻A点位于波谷,B点位于波峰,两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是( )
A. 波长为8m
B. 波速为12m/s
C. 时刻,B点速度为0
D. t0+0.4s时刻,A点速度最大
7.(24-25高二下·河北张家口·期中)一列波的波源S在O点做竖直方向、频率为10Hz的简谐运动,t0时刻,向右传播的波形如图所示,此时x=2m处的质点刚开始振动,向左传播的波形未画出。下列说法正确的是( )
A. 该波的传播速度大小为2m/s
B. t0时刻,x=-1m处的质点运动方向向下
C. 从t0到时刻,x=3m处的质点通过的路程为20cm
D. 时刻,x=-1.5m处的质点处在波谷位置
8.(25-26高二下·四川攀枝花第·阶段检测)一歌手在湖边唱歌,歌声通过空气和水传到距其2 km的湖对岸,空气中的声速为340 m/s,水中声速为1450 m/s,歌声可视为频率为400 Hz的声波,则下列说法正确的是( )
A. 在水中传播频率会改变
B. 由空气和水传到湖对岸的时间差约为4.5 s
C. 在空气中波长大于在水中的波长
D. 在水中的波长为5 m
9.(25-26高三下·安徽铜陵·模拟)核潜艇是我国海军维护国家安全、捍卫海洋权益的国之重器。核潜艇在执行战备巡航任务时,利用声呐对水下目标进行探测与识别。下列说法正确的是( )
A. 声呐发射的声波在水中传播时,频率越高,传播速度越大
B. 声呐信号在水中发生衰减,主要是因为频率不断减小
C. 声呐信号在水中传播时,波长与频率成反比
D. 声呐信号在水中传播时,质点振动方向与传播方向垂直,属于横波
10.(25-26高二下·福建泉州第五中·阶段检测)A与B两水域深度不同,水波在两个区域传播时的图样如图所示,则AB两处水波的振动频率 (填“相同”或“不同”)。A处水波的传播速度 (填“>”或“<”)B处水波的传播速度。
三、波的图像、振动图像与质点运动方向
11.(24-25高二下·安徽铜陵·月考)在《哪吒之魔童闹海》的奇幻世界里,敖丙为阻止哪吒大闹东海,施展法术掀起了巨大的海浪.假设这些海浪可视为简谐横波,沿着海面传播。某时刻的波形图如图所示,已知此时质点A正向上运动,如图中箭头所示,由此可断定此横波( )
A. 向右传播,且此时质点B正向上运动
B. 向右传播,且此时质点C正向下运动
C. 向左传播,且此时质点D正向上运动
D. 向左传播,且此时质点E正向下运动
12.(25-26高二下·贵州毕节·质量检测)一列简谐横波沿轴正方向传播,波速为。某时刻的波形如图,则( )
A. 该波的波长为
B. 该波的周期为
C. 质点此时的振动方向沿轴负方向
D. 质点在一个周期内通过的路程为
13.(25-26高二下·广东广州天河区·期末)一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为(的单位是),则这列波的波速为 、传播方向为 (选填“向左”或“向右”)。
14.(24-25高二下·北京平谷区·期末)一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 该简谐横波沿x轴正方向传播
B. 此时K质点沿x轴正方向运动
C. 此时K质点的速度比L质点的速度小
D. 此时K质点的加速度比L质点的加速度大
15.(25-26高二上·福建同安第一中·期末)图a是一列简谐横波在时的波形图,图b是这列波中P点的振动图像,则该波沿x轴 (选填“正”或“负”)方向传播,传播速度为 。
16.(25-26高二下·湖南长沙·期中)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,A、P是波传播路径上的两个质点,则关于图中质点P的说法正确的是( )
A. 该时刻速度沿y轴负方向
B. 该时刻加速度沿y轴负方向
C. 此后周期内通过的路程小于质点A
D. 此后周期内沿x轴正方向迁移了个波长
17.(24-25高二下·山西吕梁孝义多校·期中)一列简谐横波沿着x轴正方向传播,t=8s时的部分波形如图1所示,x=4m处质点的振动图像如图2所示。下列说法正确的是( )
A. t=8s时,质点A的振动方向沿y轴负方向
B. t=7s到t=13s时间内,x=4m处质点的振动路程为12cm
C. 该简谐波的波长可能为9m
D. 该简谐波的波速可能为m/s
18.(25-26高二上·绵阳·期末)(多选)如图甲为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图,图乙为处质点的速度—时间图像,规定向上振动为速度的正方向,下列说法正确的是( )
A. 该波的传播速度为
B. 该波沿轴正方向传播
C. 质点在时刻的位移为0
D. 质点在内通过的路程为
19.(25-26高二下·辽宁鞍山·期中)一列简谐横波沿轴传播,时的波形图如图甲,图乙为介质中质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 波沿轴负方向传播
C. 时,质点的振动加速度最大
D. 每经过,质点沿波的传播方向移动
20.如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻的部分波形图,质点P的平衡位置为,质点Q的平衡位置为,时刻质点P第一次运动到波峰位置,下列说法正确的是( )
A. 波源振动周期为0.8s
B. 波传播的速度大小为
C. 质点P、Q振动步调一致
D. 质点P此时速度最小
【B 能力提升题】
21.(25-26高三下·江西赣州多校·开学考)中国地震局已初步建成地震预警系统,某次科研人员对波的特性展开研究。图甲为沿x轴正方向传播的某简谐波在时刻的波形图,P(图中未标出)是此波上的一个质点,图乙为P的振动图像,则( )
A. 该列波的传播速度为
B. 质点P在2s内沿x轴运动了10m
C. 质点P的平衡位置可能位于处
D. 质点P的平衡位置可能位于处
22.(25-26高三上·黑龙江牡丹江·阶段检测)“地震预警”是指在地震发生以后,地震波传播到受灾地区前,向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报,通知目标区域,从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究,如图甲所示为研究过程中地震横波时刻的波形图,M是此波上的一个质点,平衡位置处于4m处,图乙为质点M的振动图像,则下列说法正确的是( )
A. 质点M在2s内沿轴运动了80cm
B. 该列波的传播方向沿轴正方向传播
C. 该列波的传播速度为
D. 质点M在5s内通过的路程为120cm
23.(2026·北京·高考真题)一列简谐横波在时的波形图如图所示,此时处的质点位于平衡位置且沿轴正方向运动,经过1 s第一次回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 波的传播速度为
C. 一个周期内质点运动的路程为
D. 时,质点的加速度沿轴负方向
24.(2026·湖北·高考真题)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?
【C 拓展培优题】
25.(2025·山东·高考真题)(多选)均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波,振幅均为,波速均为,M、N为介质中的质点。时刻的波形图如图所示,M、N的位移均为。下列说法正确的是( )
A. 甲波的周期为
B. 乙波的波长为
C. 时,M向y轴正方向运动
D. 时,N向y轴负方向运动
26.(2025·河南·高考真题)(多选)贾湖骨笛是河南博物院镇馆之宝之一,被誉为“中华第一笛”。其中一支骨笛可以发出A5、B5、C6、 D6、E6等音。己知A5音和D6音所对应的频率分别为880HZ和1 175HZ,则( )
A. 在空气中传播时,A5音的波长大于D6音的
B. 在空气中传播时,A5音的波速小于D6音的
C. 由空气进入水中,A5音和D6音的频率都变大
D. 由空气进入水中,A5音的波长改变量大于D6音的
27.(2025·课标·高考真题)(多选)一组身高相近的学生沿一直线等间隔排成一排,从左边第一位同学开始,依次周期性地“下蹲、起立”,整个队列呈现类似简谐波的波浪效果,如图所示。假定某次游戏中,形成的波形的波长为4m,左边第一位同学蹲至最低点时,队列中另一同学恰好站直,则这两位同学间的距离可能是( )
A. 1m B. 2m C. 5m D. 6m
28.(2026·甘肃·高考真题)简谐横波沿轴的负方向传播,为介质中一个质点,某时刻的波形图如图所示。下列说法正确的是( )
A. 此刻点沿轴的负方向运动
B. 此刻点的加速度方向沿轴的负方向
C. 此刻后很短时间内点的速度逐渐减小
D. 经过四分之一周期,点通过的路程为
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3.2 波的描述(分层作业)
目录
【A 基础达标题】
一、波长与频率的基本量
二、波速及 v=λ/T=λf
三、波的图像、振动图像与质点运动方向
【B 能力提升题】
【C 拓展培优题】
【A 基础达标题】
一、波长与频率的基本量
1.(25-26高三上·江西·联考)一列水波在鄱阳湖中传播,波速为,波长为,则该波的频率为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】根据波的传播公式
频率
故选 C。
2.(25-26高二下·重庆九龙坡区·质量测评)同一个波源发出的两列横波同时在水中和空气中传播,某时刻的波动图像如图中实线和虚线所示。已知该波在水中的速度大于空气中的速度,下列说法中正确的是( )
A. 波在水中波长较大,b是水中的波动图像
B. 波在空气中波长较大,b是空气中的波动图像
C. 水中质点振动频率较高,a是水中的波动图像
D. 空气中质点振动频率较高,a是空气中的波动图像
【答案】A
【详解】AB.同一个波源发出的两列横波,其频率相同,根据,且该波在水中的速度大于空气中的速度,可知波在水中的波长较大,由图可知,的波长较大,所以是水中的波动图像,故A正确,B错误;
CD.同一个波源发出的两列横波,频率相同,因此水中和空气中质点振动频率相同,故CD错误。
故选A。
3.(25-26高三上·江苏盐城·月考)某同学手握弹簧左侧左右来回振动,使弹簧形成如图所示的纵波。已知相邻的密部和疏部相距0.4m,手每分钟左右完整振动30次,则该波的( )
A. 波长为0.8m B. 波长为0.4m
C. 波速为4m/s D. 波速为8m/s
【答案】A
【详解】AB.弹簧波为纵波,纵波波长为相邻的密部和密部间的距离,可知该波的波长为0.8m,故A正确,B错误;
CD.因手每分钟左右完整振动30次,故该波的振动周期
波速,故CD错误。
故选A。
4.(2026·福建漳州·二模)导航浮标常用于标示航道的方向和位置。湖面上浮标A和B相距放置,一列水波(视为简谐横波)沿A到B的方向传播,A的振动图像如图所示。已知水波的波长为,则水波的波速为 ;当B位于波峰位置时,A的振动方向 (填“向上”或“向下”)。
【答案】① 1 ② 向上
【详解】[1]根据图像可知水波的周期,根据波速
解得
[2]两浮标A、B 相距
由此可知当浮标B在波峰时,浮标A处于平衡位置且向上运动。
5.(25-26高三上·湖北黄冈·期末)某同学在练声时的发音频率为f,发出的声波传播速度为v。下列说法正确的是( )
A. 声波的频率越高传播速度越大
B. 声波的波长为
C. 声波的传播速度与波源有关
D. 声波的频率由波源决定
【答案】D
【详解】根据声波的基本性质,波速、频率和波长满足关系式。声波的传播速度取决于介质,频率由波源决定。
A.声波的传播速度与频率无关,只取决于介质(如空气、水等),故A错误;
B.由 可得波长,而非,故B错误;
C.声波的传播速度与波源无关,仅由介质决定,故C错误;
D.声波的频率由波源的振动频率决定,故D正确。
故选D。
二、波速及 v=λ/T=λf
6.(24-25高二下·四川眉山·教学质量检测)如图,舞蹈演员在台上以每分钟90次的频率上下舞动彩带的一端,彩带自右向左呈现波浪状起伏,可近似为单向传播的简谐横波。彩带上A、B两点平衡位置相距9m,t0时刻A点位于波谷,B点位于波峰,两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是( )
A. 波长为8m
B. 波速为12m/s
C. 时刻,B点速度为0
D. t0+0.4s时刻,A点速度最大
【答案】C
【详解】A.由题图可知,A、B两点平衡位置相距为
解得,故A错误;
B.机械波的周期为
波速为,故B错误;
C.B点的运动时间为
该时刻B点仍然在波峰位置,速度为0,故C正确;
D.A点的运动时间为
该时刻A点正在从波峰加速向平衡位置运动,速度不是最大,故D错误。
故选C。
7.(24-25高二下·河北张家口·期中)一列波的波源S在O点做竖直方向、频率为10Hz的简谐运动,t0时刻,向右传播的波形如图所示,此时x=2m处的质点刚开始振动,向左传播的波形未画出。下列说法正确的是( )
A. 该波的传播速度大小为2m/s
B. t0时刻,x=-1m处的质点运动方向向下
C. 从t0到时刻,x=3m处的质点通过的路程为20cm
D. 时刻,x=-1.5m处的质点处在波谷位置
【答案】C
【详解】A.由题意可知,周期f=10Hz,波长,所以波速v=λf=2×10m/s=20m/s, 故A错误;
B.由于波源在O点处, x轴正半轴的波向右传播,则将波形图向右微平移,可知x=1m处的质点向上运动,t0时刻,x=-1m处的质点与x=1m处的质点运动方向相同,运动方向向上,故B错误;
C.波的周期为
则从t0到t0+0.175s时刻,经过了1T, 波从2m处传到3m处需要T, 则从t0到t0+0.175s时刻,x=3m处的质点振动1T,通过的路程s=5A=5×4cm=20cm, 故C正确;
D.t0时刻, x=-1.5m处的质点处于波谷,则从t0到t0+0.25s时刻,经过了2T,x =-1.5m处的质点处在波峰位置,故D错误。
故选C。
8.(25-26高二下·四川攀枝花第·阶段检测)一歌手在湖边唱歌,歌声通过空气和水传到距其2 km的湖对岸,空气中的声速为340 m/s,水中声速为1450 m/s,歌声可视为频率为400 Hz的声波,则下列说法正确的是( )
A. 在水中传播频率会改变
B. 由空气和水传到湖对岸的时间差约为4.5 s
C. 在空气中波长大于在水中的波长
D. 在水中的波长为5 m
【答案】B
【详解】A.波的频率由波源决定,与传播介质无关,歌声在水中传播时频率不变,故A错误;
B.空气中传播时间
水中传播时间
时间差 ,故B正确;
C.由波长公式,频率相同时,波速越大波长越大,水中声速大于空气中声速,因此水中波长更大,故C错误;
D.水中波长 ,故D错误。
故选B。
9.(25-26高三下·安徽铜陵·模拟)核潜艇是我国海军维护国家安全、捍卫海洋权益的国之重器。核潜艇在执行战备巡航任务时,利用声呐对水下目标进行探测与识别。下列说法正确的是( )
A. 声呐发射的声波在水中传播时,频率越高,传播速度越大
B. 声呐信号在水中发生衰减,主要是因为频率不断减小
C. 声呐信号在水中传播时,波长与频率成反比
D. 声呐信号在水中传播时,质点振动方向与传播方向垂直,属于横波
【答案】C
【详解】A.声波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,与声波频率无关,同一条件下水中声速为定值,故A错误;
B.波的频率由波源决定,传播过程中频率保持不变,声呐信号衰减是传播中能量损失、振幅减小导致的,故B错误;
C.由波速公式,水中声速为定值,因此波长与频率成反比,故C正确;
D.水中传播的声波属于纵波,质点振动方向与波的传播方向平行,故D错误。
故选C。
10.(25-26高二下·福建泉州第五中·阶段检测)A与B两水域深度不同,水波在两个区域传播时的图样如图所示,则AB两处水波的振动频率 (填“相同”或“不同”)。A处水波的传播速度 (填“>”或“<”)B处水波的传播速度。
【答案】① 相同 ② >
【详解】[1] 水波在不同水域传播时,频率由振源决定,不会随介质改变。因此 A、B 两处水波的振动频率f相同。
[2] 由图可知,A、B两处水波的波长不同(),由
可知A处水波的传播速度大于B处水波的传播速度。
三、波的图像、振动图像与质点运动方向
11.(24-25高二下·安徽铜陵·月考)在《哪吒之魔童闹海》的奇幻世界里,敖丙为阻止哪吒大闹东海,施展法术掀起了巨大的海浪.假设这些海浪可视为简谐横波,沿着海面传播。某时刻的波形图如图所示,已知此时质点A正向上运动,如图中箭头所示,由此可断定此横波( )
A. 向右传播,且此时质点B正向上运动
B. 向右传播,且此时质点C正向下运动
C. 向左传播,且此时质点D正向上运动
D. 向左传播,且此时质点E正向下运动
【答案】C
【详解】已知此时质点A正向上运动,根据波形平移法可知,此横波向左传播;此时质点B正向下运动,质点C正向下运动,质点D正向上运动,质点E正向上运动。
故选C。
12.(25-26高二下·贵州毕节·质量检测)一列简谐横波沿轴正方向传播,波速为。某时刻的波形如图,则( )
A. 该波的波长为
B. 该波的周期为
C. 质点此时的振动方向沿轴负方向
D. 质点在一个周期内通过的路程为
【答案】B
【详解】A.由题图可知该波的波长为,故A错误;
B.已知波速为,则该波的周期为,故B正确;
C.简谐横波沿轴正方向传播,根据同侧法可知质点此时的振动方向沿轴正方向,故C错误;
D.质点在一个周期内通过的路程为,故D错误。
故选B。
13.(25-26高二下·广东广州天河区·期末)一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为(的单位是),则这列波的波速为 、传播方向为 (选填“向左”或“向右”)。
【答案】① ② 向右
【详解】[1]由质点的振动方程可知角频率,周期
由题图可知
波速
[2]由质点的振动方程可知,点起振方向向上;由波形图可知,点位于平衡位置,点左侧质点位移为正、右侧为负,点下一时刻与左侧质点运动相同才能向上振动,因此波沿轴正方向传播,即向右传播。
14.(24-25高二下·北京平谷区·期末)一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 该简谐横波沿x轴正方向传播
B. 此时K质点沿x轴正方向运动
C. 此时K质点的速度比L质点的速度小
D. 此时K质点的加速度比L质点的加速度大
【答案】A
【详解】B.根据题意此后K质点比L质点先回到平衡位置可知质点此时K质点沿x轴负方向运动,故B错误;
A.根据同侧法结合A选项分析可知该简谐横波沿x轴正方向传播,故A正确;
C.K质点更靠近平衡位置,此时K质点的速度比L质点的速度大,故C错误;
D.根据可知此时K质点的加速度比L质点的加速度小,故D错误。
故选A。
15.(25-26高二上·福建同安第一中·期末)图a是一列简谐横波在时的波形图,图b是这列波中P点的振动图像,则该波沿x轴 (选填“正”或“负”)方向传播,传播速度为 。
【答案】① 负 ② 50
【详解】[1]由图b可知时P点向上振动,根据波形平移法可知,该波沿x轴负方向传播;
[2]由题图可知波长为,周期为,则传播速度为
16.(25-26高二下·湖南长沙·期中)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,A、P是波传播路径上的两个质点,则关于图中质点P的说法正确的是( )
A. 该时刻速度沿y轴负方向
B. 该时刻加速度沿y轴负方向
C. 此后周期内通过的路程小于质点A
D. 此后周期内沿x轴正方向迁移了个波长
【答案】BC
【详解】A.波沿x轴正向传播,根据同侧法,可知质点P此时向上振动,速度沿y轴正方向,故A错误;
B.加速度的方向指向平衡位置,则该时刻加速度沿y轴负方向,故B正确;
C.该时刻质点P的速度沿y轴正方向,速度减小,此后周期内通过的路程小于A,故C正确;
D.质点不会随波迁移,只能在平衡位置附近振动,故D错误。
故选BC。
17.(24-25高二下·山西吕梁孝义多校·期中)一列简谐横波沿着x轴正方向传播,t=8s时的部分波形如图1所示,x=4m处质点的振动图像如图2所示。下列说法正确的是( )
A. t=8s时,质点A的振动方向沿y轴负方向
B. t=7s到t=13s时间内,x=4m处质点的振动路程为12cm
C. 该简谐波的波长可能为9m
D. 该简谐波的波速可能为m/s
【答案】D
【详解】A.简谐横波沿着x轴正方向传播,由同侧法可知,时,质点的振动方向沿轴正方向,故A错误;
B.到时间内,处质点的振动的时间为个周期,由于时,该质点不在特殊位置,所以振动路程不等于s=3A=12cm,故B错误;
C.由图可知,波长满足
解得
所以该列波的波长不可能为9m,故C错误;
D.该简谐波的波速可能为
当n=4时,该列波的波速为,故D正确。
故选D。
18.(25-26高二上·绵阳·期末)(多选)如图甲为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图,图乙为处质点的速度—时间图像,规定向上振动为速度的正方向,下列说法正确的是( )
A. 该波的传播速度为
B. 该波沿轴正方向传播
C. 质点在时刻的位移为0
D. 质点在内通过的路程为
【答案】ACD
【详解】A.由图甲可知波长为,由图乙可知周期为,则该波的传播速度为,故A正确;
B.由图乙可知时刻质点向上振动,根据波形平移法可知,该波沿轴负方向传播,故B错误;
C.由图乙可知质点在时刻的速度达到负向最大,此时质点处于平衡位置向下振动,即此时位移为0,故C正确;
D.根据
可知质点在内通过的路程为,故D正确。
故选ACD。
19.(25-26高二下·辽宁鞍山·期中)一列简谐横波沿轴传播,时的波形图如图甲,图乙为介质中质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 波沿轴负方向传播
C. 时,质点的振动加速度最大
D. 每经过,质点沿波的传播方向移动
【答案】B
【详解】A.由图甲可知波长,由图乙可知周期,则波速,故A错误;
B.由图乙可知,时质点经平衡位置向下振动,在图甲中,时质点位于处,根据波形平移法,若波沿轴负方向传播,波形向左平移,质点将向轴负方向运动,故B正确;
C.时,质点位于平衡位置,位移为零,回复力为零,加速度为零,故C错误;
D.简谐横波传播过程中,介质中的质点只在平衡位置附近上下振动,不随波迁移,故D错误。
故选B。
20.如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻的部分波形图,质点P的平衡位置为,质点Q的平衡位置为,时刻质点P第一次运动到波峰位置,下列说法正确的是( )
A. 波源振动周期为0.8s
B. 波传播的速度大小为
C. 质点P、Q振动步调一致
D. 质点P此时速度最小
【答案】A
【详解】A.波沿x轴负方向传播,由微平移法可知t=0时P点振动方向向下,其第一次运动到波峰位置需时为,可知
解得,故A正确;
B.由图可知,根据可得,故B错误;
C.质点P、Q相距半个波长,在时刻根据“上下坡”规律可知P竖直向下运动,Q竖直向上运动,二者步调不一致,始终相反,故C错误;
D.波峰与波谷位置速度为0,平衡位置速度最大,故此时速度最大,故D错误。
故选A。
【B 能力提升题】
21.(25-26高三下·江西赣州多校·开学考)中国地震局已初步建成地震预警系统,某次科研人员对波的特性展开研究。图甲为沿x轴正方向传播的某简谐波在时刻的波形图,P(图中未标出)是此波上的一个质点,图乙为P的振动图像,则( )
A. 该列波的传播速度为
B. 质点P在2s内沿x轴运动了10m
C. 质点P的平衡位置可能位于处
D. 质点P的平衡位置可能位于处
【答案】D
【详解】A.该列波的波长为6m,周期为1.2s,则传播速度为,A错误;
B.质点P只能在自己平衡位置附近振动,不随波迁移,B错误;
CD.由P点的振动图像可知,在t=0时刻质点P的位移为10cm=0.5A,且沿y轴正向振动,结合波形图,t=0时刻位于处的质点沿y轴负向振动,可知质点P的平衡位置不可能位于处;而位于处的质点t=0时刻的位移为且沿y轴正向振动,可知质点P的平衡位置可能位于处,C错误,D正确。
故选D。
22.(25-26高三上·黑龙江牡丹江·阶段检测)“地震预警”是指在地震发生以后,地震波传播到受灾地区前,向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报,通知目标区域,从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究,如图甲所示为研究过程中地震横波时刻的波形图,M是此波上的一个质点,平衡位置处于4m处,图乙为质点M的振动图像,则下列说法正确的是( )
A. 质点M在2s内沿轴运动了80cm
B. 该列波的传播方向沿轴正方向传播
C. 该列波的传播速度为
D. 质点M在5s内通过的路程为120cm
【答案】C
【详解】A.质点在简谐振动中仅在平衡位置附近振动,不会随波沿x轴迁移,故A错误;
B.图乙可知t=0时刻质点M沿y轴正方向运动,结合图甲,同侧法可知该列波的传播方向沿x轴负方向传播,故B错误;
C.根据图甲可知波长,图乙可知周期,则波速,故C正确;
D.图甲可知振幅A=20cm,一个周期内质点运动路程为4A,则质点M在5s内通过的路程为,故D错误。
故选C。
23.(2026·北京·高考真题)一列简谐横波在时的波形图如图所示,此时处的质点位于平衡位置且沿轴正方向运动,经过1 s第一次回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 波的传播速度为
C. 一个周期内质点运动的路程为
D. 时,质点的加速度沿轴负方向
【答案】D
【详解】A.此时处的质点位于平衡位置且沿轴正方向运动,根据“上下坡法”可知,波沿轴负方向传播,A错误;
B.从波形图可直接读出波长
时在平衡位置且沿轴正方向运动,它离开平衡位置后第一次回到平衡位置的过程是:向上运动到波峰、再向下返回平衡位置,该过程对应半个周期,即,得周期
根据波速公式,B错误;
C.从图中读出振幅
简谐运动中质点一个周期内的路程为,C错误;
D. ,时从平衡位置沿轴正方向运动,经过恰好到达正向最大位移处。简谐运动的加速度方向与位移方向相反,指向平衡位置,因此此时加速度沿轴负方向,D正确。
故选 D。
24.(2026·湖北·高考真题)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)小问详解: 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)小问详解: 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
【C 拓展培优题】
25.(2025·山东·高考真题)(多选)均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波,振幅均为,波速均为,M、N为介质中的质点。时刻的波形图如图所示,M、N的位移均为。下列说法正确的是( )
A. 甲波的周期为
B. 乙波的波长为
C. 时,M向y轴正方向运动
D. 时,N向y轴负方向运动
【答案】BD
【详解】A.根据题图可知甲波的波长
根据
可得
A错误;
B.设左边在平衡位置的质点与质点平衡位置的距离为,根据题图结合
又
可得,
B正确;
C.时即经过,结合同侧法可知M向y轴负方向运动,C错误;
D.同理根据
可得
根据同侧法可知时N向y轴负方向运动,时即经过时间,N仍向y轴负方向运动,D正确。
故选BD。
26.(2025·河南·高考真题)(多选)贾湖骨笛是河南博物院镇馆之宝之一,被誉为“中华第一笛”。其中一支骨笛可以发出A5、B5、C6、 D6、E6等音。己知A5音和D6音所对应的频率分别为880HZ和1 175HZ,则( )
A. 在空气中传播时,A5音的波长大于D6音的
B. 在空气中传播时,A5音的波速小于D6音的
C. 由空气进入水中,A5音和D6音的频率都变大
D. 由空气进入水中,A5音的波长改变量大于D6音的
【答案】AD
【详解】B。声音在相同介质中的传播速度相同,因此和的传播速度相同,B错误;
A.由可知,的波长大于的波长,A正确;
C.由空气进入水中,频率不发生变化,C错误;
D.空气中
在水中
其中声音的速度只与介质有关,即在水中它们的速度大小也一样,则可得到波长的改变量为
可知频率越小其对应的波长改变量越大,D正确。
故选AD
27.(2025·课标·高考真题)(多选)一组身高相近的学生沿一直线等间隔排成一排,从左边第一位同学开始,依次周期性地“下蹲、起立”,整个队列呈现类似简谐波的波浪效果,如图所示。假定某次游戏中,形成的波形的波长为4m,左边第一位同学蹲至最低点时,队列中另一同学恰好站直,则这两位同学间的距离可能是( )
A. 1m B. 2m C. 5m D. 6m
【答案】BD
【详解】由题知游戏中,形成的波形的波长为4m,左边第一位同学蹲至最低点时(此时为波谷),队列中另一同学恰好站直(此时为波峰),则这两位同学间的距离可能是(n = 1,3,5,7,…)
故选BD。
28.(2026·甘肃·高考真题)简谐横波沿轴的负方向传播,为介质中一个质点,某时刻的波形图如图所示。下列说法正确的是( )
A. 此刻点沿轴的负方向运动
B. 此刻点的加速度方向沿轴的负方向
C. 此刻后很短时间内点的速度逐渐减小
D. 经过四分之一周期,点通过的路程为
【答案】B
【详解】AC.根据题意,由同侧法可知,此刻点沿轴的负方向运动,靠近平衡位置,则此刻后很短时间内点的速度逐渐增大,故AC错误;
B.由图可知,此刻点在轴上方,则点的加速度方向沿轴的负方向,故B正确;
D.因该时刻质点M不在平衡位置,也不在波峰波谷位置,可知从该时刻经过四分之一个周期,质点M通过的路程不等于,故D错误。
故选B。
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