高中物理 第十二章 2 波的图象练习(含解析)新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理试题

2 波的图象
1.(多项选择)如下波形图中正确的答案是( BC )
解析:根据“上下坡法〞,但凡在“上坡〞区必向下运动,在“下坡〞区的必向上运动,故B,C 正确.
2.(多项选择)一简谐横波在x轴上传播,在某时刻的波形如下列图.此时质点F的运动方向向下,如此( AB )
A.此波向x轴负方向传播
B.质点D此时向下运动
C.质点B将比质点C先回到平衡位置
D.质点E的振幅为零
解析:F向下运动时,波从右向左传播,F与D在同一侧,即D也向下运动,即A,B正确;又D向下运动带动C向下运动,D与B不在同一侧,即B向上运动,C将比B先回到平衡位置;振幅指质点偏离平衡位置的最大位移,所有质点的振幅一样,所以E点的振幅不为零,故C,D错误.
3.如下列图为某一时刻简谐横波的图象,波的传播方向沿x轴正方向,如下说法中正确的答案是( B )
A.此时刻B,E两点速度为零
B.此时刻D质点正向y轴负方向运动
C.此时刻质点C,F的加速度、速度都为零
D.此时刻质点B,E的速度一样
解析:根据图象可知,该时刻B,E两点正处于平衡位置,其速度最大,A错误;波的传播方向沿x 轴正方向,该时刻质点D正向y轴负方向运动,B正确;C,F两点处于位移最大处,根据简谐运动的特征知,两点的加速度最大,速度为零,C错误;波的传播方向沿x轴正方向,由波形平移法得知,此时刻B点的速度方向向上,E点的速度方向向下,速度大小相等,D错误.
4.简谐横波某时刻的波形图如下列图,P为介质中的一个质点.以下说法正确的答案是( D )
A.假设波沿x轴正方向传播,如此P质点此时刻速度沿x轴正方向
B.假设波沿x轴正方向传播,如此P质点此时刻加速度沿y轴正方向
C.再过个周期,质点P的位移为负值
D.经过一个周期,质点P通过的路程为4A
解析:横波中,质点振动方向与波的传播方向应垂直,故A错;质点加速度的方向一定指向平衡位置,故B错;由于不知道波的传播方向,所以无法判断个周期后质点P的位置,故C错误;质点P在一个周期内完成一次全振动通过的路程为4A,D正确.
5.振源A带动细绳上下振动,某时刻在绳上形成的横波波形如下列图,规定绳上各质点向上运动方向为正方向,从波传播到绳上P点开始计时,能表示P点在第一个周期内振动的图象是如下图中的( C )
解析:由波形图可知,此时波动刚传到Q点,Q点的起振方向向上,因各点的起振方向一样,故P 点应从平衡位置向上振动,故C正确,A,B,D错误.
6.一列横波沿x轴正向传播,某时刻的图象如下列图,坐标为(3,0)的质点,经过周期后该质点的坐标是( A )
A.(3,2)
B.(4,2)
C.(4,-2)
D.(3,0)
解析:由题意可知,波沿x轴正向传播,如此质点(3,0)的振动方向沿y轴正向,经周期后到达正向最大位移,即坐标为(3,2).应当选A.
7.如下列图,实线为简谐波在时刻t的图象,虚线为简谐波经Δt时间后的图象,如此如下说法中正确的答案是( D )
A.这列简谐波一定沿x轴正向传播
B.这列简谐波一定沿x轴负向传播
C.实线上的质点a经过Δt时间后位于虚线上a1位置
D.实线上的质点a经过Δt时间后位于虚线上a2位置
解析:经Δt时间后的波形可能是t时刻的波形向右平移(向右传播)得到的,也可能是向左平移(向左传播)得到的,根据题意无法判断,A,B错误;波上质点在平衡位置附近振动,并不随波迁移,故C错误,D正确.
8.一列波在介质中向某一方向传播,如图为此波在某一时刻的波形图,并且此时振动还只发生在M,N之间,此波的周期为T,Q质点速度方向在波形图中是向下的,下面说法中正确的答案是( C )
A.波源是M,由波源起振开始计时,P点已经振动时间T
B.波源是N,由波源起振开始计时,P点已经振动时间
C.波源是N,由波源起振开始计时,P点已经振动时间
D.波源是M,由波源起振开始计时,P点已经振动时间
解析:由于此时Q质点向下振动,且Q质点右方邻近质点在Q质点下方,如此波向左传播,N是波源.振动从N点传播到M点,经过一个周期,又因从波源N起振开始计时,需经,P点才开始起振,故P质点已振动了,选项C正确.
9.如下列图是一列沿x轴正方向传播的横波在某时刻的波形图,如此
(1)波形图上a,b,c三点的加速度哪个最大?加速度的大小与波的传播方向是否有关?
(2)a,b,c三个质点下一时刻做什么运动?
解析:(1)a,b,c三个质点都做简谐运动,在质量一定的情况下,加速度的大小与位移成正比,方向与位移方向相反,故知b点的加速度最大.质点加速度的大小与波的传播方向无关.
(2)图示时刻b质点速度为零,下一时刻一定向平衡位置(向上)做加速运动;因波沿x轴正方向传播,如此下一时刻a质点向下运动,c质点向上运动,而a质点的加速度沿y轴负方向,故a质点做加速运动;c质点在平衡位置,速度最大,下一刻将做减速运动.
答案:(1)b点无关(2)a点向下做加速运动,b点向上做加速运动,c点向上做减速运动
10.一列简谐横波某时刻波形如下列图,此时质点P的速度方向沿y轴正方向,如此( B )
A.这列波沿x轴负方向传播
B.质点a此时速度最大,加速度最小
C.再经过一个周期,质点P运动到x=6 m处
D.当质点P运动到最低点时,质点b恰好运动到平衡位置
解析:波形图的振动方向与波的传播方向在波形图的同一侧,根据质点P的振动方向沿y轴向上振动,判断波传播方向沿x轴正方向,选项A错;质点a在平衡位置,速度最大,但回复力为0,
加速度为0,选项B对;波沿x轴正向传播,但质点振动方向沿y轴往复运动,不可能沿x轴迁移,选项C错;质点P和质点b间隔一个波长,振动步调一致,当质点P运动到最低点时,质点b也运动到最低点,选项D错.
11.如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图,当Q点在t=0时的振动状态传到P点时,如此( B )
A.1 cm<x<3 cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动
B.Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向
C.Q处的质点此时正在波峰位置
D.Q处的质点此时运动到P处
解析:画出将Q点的振动状态传到P点,即t′=T时的波形图(如图虚线所示),由波的传播方向知,1 cm<x<2 cm范围内的质点沿y轴正方向运动,A错误;此时Q处的质点在波谷,具有沿y轴正向的加速度,所以B正确,C,D错误.
12.一列简谐横波沿x轴负方向传播,图1是位于O点的质点的振动图象,图2是t时刻波的图象,t所对应的时间范围可能为( A )
A.0 s<t<1 s
B.1 s<t<2 s
C.2 s<t<3 s
D.3 s<t<4 s
解析:由图2可知,此时刻O处质点位于平衡位置与波峰之间且向y轴正向运动,图1中满足这一条件的时刻是0 s<t<1 s和4 s<t<5 s,故A正确.
13.(多项选择)如下列图,(甲)为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波的图象,(乙)图为
参与波动的质点P的振动图象,如此如下判断正确的答案是( AD )
A.该波波源的振动周期为1 s
B.该波的传播方向沿x轴正方向
C.经过0.5 s时间,质点P沿波的传播方向向前传播2 m
D.平衡位置x=1.5m处的质点在t=0s到t=2.25s时间内的路程为 m
解析:由(乙)图读出周期为T=1 s,故A正确.在(乙)图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y 轴负方向,在(甲)图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向,故B错误.质点只在自己的平衡位置附近上下振动,并不沿波的传播方向向前传播,故C错误.t=0 s到t=2.25 s经过的时间Δt=2.25 s=2T,平衡位置x=1.5 m处的质点在t=0 s时,位移y=Asin=0.2× m= m.t=0时质点P向下运动,经时间位移为y′= - m,路程为 m,故平衡位置x=1.5 m处的质点在t=0 s到t=2.25 s时间内通过的路程为s=8A+ m= m,故D正确.
14.一列简谐波在x轴上传播,波的振动周期为0.4 s.t=0时刻的波形图如下列图,图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴正方向运动,画出t=0.5 s时的波形图.
解析:经过0.5 s时,各质点均振动了T,根据“特殊点〞法可以判断,P质点回到平衡位置,M 质点运动到波峰.
答案:如下列图。