2020年高考物理专题练习 振动图象和波动图象(含解析)

2020年高考物理专题练习振动图象和波动图象
1.图1为一列简请横波在t=0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图2为质点P的振动图
象，则
A. t=0.2s时，质点Q沿y轴负方向运动
B. 0～0.3s内，质点Q运动的路程为0.3m
C. t=0.5s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度
D. t=0.7s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由振动图像可知T=0.4s，t=0时刻质点P向上振动，可知波沿x轴负向传播，则t=0.2s=0.5T 时，质点Q沿y轴正方向运动，选项A错误；
B．0.3s=T，因质点Q在开始时不是从平衡位置或者最高点（或最低点）开始振动，可知0～0.3s 内，质点Q 运动的路程不等于，选项B错误；
C．t=0.5s=1T时，质点P到达最高点，而质点Q经过平衡位置向下运动还没有最低点，则质点Q 的加速度小于质点P的加速度，选项C正确；
D．t=0.7s=1T时，质点P到达波谷位置而质点而质点Q还没到达波峰位置，则质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，选项D正确。

2.图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振。

则图2所示振动图像对应的质点可能位于
A．a<x<b
B．b<x<c C．c<x<d D．d<x<e 【答案】：D
a b c d e f x/m
y/m
A
O
-A
图1
t/s
y/m
O
图2
【解析】：由c 质点比a 质点起振晚0.5s ，知道波动周期T=1s;在振动图像上确定1.25s 时刻的位置，是 t 轴上第二个平衡位置和第二个最大位移之间，由此可判断该质点的运动状态是处于正向位移，向下振动，根据“上坡下，下坡上”，知质点应该位于“正向位移，上坡位置”，选项D 正确。

3. 一简谐横波沿x 轴正向传播，图1是t =0时刻的波形图，图2是介质中某点的振动图象，则该
质点的x 坐标值合理的是 （ ） A ．0.5m B ．1.5m C ．2.5m D ．3.5m 【答案】C
【解析】由图2结合图1可知该质点x 坐标值可能是1.5m 和2.5m ，而简谐横波沿x 轴正向传播，由图1可得向下振动的质点为x 坐标值2.5m 的质点，故C 正确。

4. 一简谐机械横波沿x 轴正方向传播，波长为，周期为T ，t =0时刻的波形如图1所示，a 、b 是
波上的两个质点。

图2是波上某一质点的振动图像。

下列说法正确的是 （ ） A ．t =0时质点a 的速度比质点b 的大 B ．t =0时质点a 的加速度比质点b 的小 C ．图2可以表示质点a 的振动 D ．图2可以表示质点b 的振动 【答案】D
【解析】由图1得t =0时刻，a 在波峰，速度为零，b 在平衡位置，速度最大，故A 错误；由图1得t=0时刻，质点a 的回复力最大，加速度比质点b 大，故B 错误；由振动图像图2得t =0时刻，该质点位于平衡位置，且具有向下的最大速度，可表示质点b 的振动，故C 错误，D 正确。

5. 一列简谐波沿x 轴传播，t =0时刻的波形如图甲所示，此时质点P 正沿y 轴负方向运动，其振
动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是
A ．沿x 轴负方向，60m/s
B ．沿x 轴正方向，60m/s
C ．沿x 轴负方向，30 m/s
D ．沿x 轴正方向，30m/s 【答案】A
乙
O
0.5
t /s
y /cm
0.6 0.4 0.2 0.3
0.1 P
甲
O
x /m
y /cm 24 12 1
2
3
4
5
6
0.1 0.2 -0.1 -0.2
O y /m
t /s 图2
1
2
3
4
5
6 0.1 0.2
-0.1 -0.2
O y /m
x /m T /2 O
t
y
图2
T O
x y 图1
λ/2 λ
v
a b
【解析】从甲图的波动图像可知，质点P 向y 轴负方向运动说明波沿x 轴负方向传播，从图中还可在波长为24m,周期为0.4秒，可得到波速,60m/s m/s 40
.024
==
=
T
v λ
所以答案选A 。

6. 一列简谐横波沿x 轴正方向传播，图（a ）是t =0时刻的波形图，图（b ）和图（c ）分别是x 轴
上某两处质点的振动图像。

由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是 A.
1m 3 B. 2m 3 C.1m D. 4m 3
【答案】BD
【解析】根据题述及波形图和两处质点的振动图像，图（b ）所示质点在t =0时在正向最大位移处，图（c ）所示质点在t =0时x =0.05m ，运动方向沿y 轴负方向，结合波形图找到对应的点，如图d 所示。

若b 在前c 在后，则b 、c 间相差为T 3
1
，则这两质点平
衡位置之间的距离可能是m 3
2
31=λ（m 2=λ），B 正确。

若
b 在后
c 在前，则c 、b 间相差为T 3
2
，则这两质点平衡位置之间的距离可能是
m 3
4
32=λ（m 2=λ）
，D 正确。

7. 简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P 、Q 是传播方向上相距10 m 的两质点，波先传到P ，当
波传到Q 开始计时，P 、Q 两质点的振动图像如图所示。

则 A.质点Q 开始振动的方向沿y 轴正方向 B.该波从P 传到Q 的时间可能为7 s C.该波的传播速度可能为2 m/s D.该波的波长可能为6 m 【答案】AD
【解析】由图线可知，质点Q 开始起振的方向为y 正方向，选项A 正确；振动由P 向Q 传播，由图线可知T =6s ，质点Q 的振动图像向左平移4 s 后与P 点的振动图像重合，意味着Q 比P 的振动滞后了4 s ，即P 传到Q 的时间Δt 可能为4 s ，同时由周期性可知，故振动从P 传到Q 的时间可能为s,)46(s )4(+=+n nT （n =1、2、3……），故不可能为7s ，选项B 错误；根据m 10)4(=+nT v 可
s
s
-0.05
0 m
0m
得m/s 4610+=
n v （n =1、2、3……），故波速不可能为2m/s ，选项C 错误；根据m 4
660
+==n T v λ，
当n =1时，λ=6m ，选项D 正确；故选AD 。

8. 介质中坐标原点O 处的波源在t =0时刻开始振动，产生的
简谐波沿x 轴正向传播，t 0时刻传到L 处，波形如图所示。

下列能描述x 0处质点振动的图象是
答案：C
解析：从波形图可以看出，t 0时刻传到L =3λ处，说明t 0=3T 。

简谐波沿x 轴正向传播，则在t 0时刻x =L 质点的运动方向和波源在t =0时刻的运动方向相同，是沿y 轴的负方向的，即每一个质点的起振方向都是沿y 轴的负方向的，则C D 可能正确。

由于λ＜x 0＜5λ/4，说明在T ＜t ＜5 T /4的时间内x 0处质点没有振动，所以在t 0时刻x 0处质点的振动时间是3T -5 T /4＜t 0-t ＜3 T -T ，即7 T /4＜t 0-t ＜2T ，即振动图像中t 0时刻前有少于2个多于7/4个的完整图形，所以C 正确。

9. 如图所示，甲为t = 1s 时某横波的波形图像，乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，距该
质点△x = 0.5m 处质点的振动图像可能是：（ ）
【答案】A
【解析】从甲图可以得到波长为2m ，乙图可以得到周期为2s ，即波速为1m/s ；由乙图的振动图像可以找到t =1s 时，该质点位移为负，并且向下运动，再经过T /8
就到达波谷，所以可以判断波
B A D C
是向左传播，而距该质点Δx =0.5m 处质点，就是相差λ/4或时间相差T /4，但有两种可能是提前或延后。

若是延后是在t =1s 时再经过T /4到达乙图的振动图像t =1s 时的位移，所以A 正确，若是提前是在t =1s 时要向返回T /4到达乙图的振动图像t =1s 时的位移，该质点在t =1s 时，该质点位移为负，并且向上运动，所以BCD 都错误。

10. 在均匀介质中，一列沿x 轴正向传播的横波，其波源O 在第
一个周期内的振动图像，如右图所示，则该波在第一个周期末的波形图是（ ） 答案：D
解析：由振动图像知波源开始振动的方向为负y 方向，故介质中各个质点的起振方向均向下，第一个周期末开始振动的质点，其振动方向与波源开始振动的方向相同，即也是负y 方向，由波的平移法可知，A 、C 两图中波最前列的质点起振方向向上，所以选项A 、C 错误；由振动图像的振幅变化知，后半个周期振幅较大，即波源的振幅在增大，根据波传播的特点知，故选项B 错D 正确。

11. 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a 、b 两质点的横坐标分别为x a =2m 和x b =6m ，图
乙为质点b 从该时刻开始计时的振动图象，下列说法正确的是 （ D ）
A 、该波沿+x 方向传播，波速为1m/s
B 、质点a 经4s 振动的路程为4m
C 、此时刻质点a 的速度沿+y 方向
D 、质点a 在t =2s 时速度为零
解析：根据b 点在该时刻向上运动可以确定波沿-x 方向传播，A 错；由乙图可知周期为8s ，4s 内a 质点振动半个周期，质点振动的路程为1m ，选项B 错；波沿-x 方向传播，可以判定质点a 沿-y 方向运动，选项C 错；经过2s 质点振动1/4周期，质点a 刚好运动到最大位移处，速度为0，选项D 正确。

故本题选D 。