2020届高考物理材料考试试题：机械波+振动图像和波的图像+波动周期性问题

一．机械波的形成和传播
1．关于机械波的形成，下列说法中正确的是( )
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，做受迫振动
C．参与振动的质点振动频率各不相同
D．机械波传播过程中，介质中质点随波迁移，振动能量也随波传递
[答案] B
A.物体做机械振动，如果没有介质，不能产生机械波，故A错误;
B.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，做受迫振动，故B正确;
C.参与振动的质点振动频率相同，故C错误;
D .机械波传播过程中，介质中质点不随波迁移，在振动过程中把能量传出去，故D错误。

2．（多选）机械振动在介质中传播形成机械波。

下列说法正确的是（）
A．如果波源停止振动，则机械波的传播也将立即停止
B．纵波中质点振动的速度方向与波的传播速度方向平行
C．纵波中的质点在一个周期内沿波的传播方向运动一个波长的距离
D．横波中两个振动情况总相同的质点间的距离一定等于波长的整数倍
【答案】BD
A.振源停止振动时，由于惯性，其他.振动质，点并不立即停止振动，所以在介质中传播的波动并不立即停止，故A错误;
B.在纵波中质点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上，故B正确;
C.在横波和纵波中振动质点都不随波迁移，故C错误;
D.根据波长的定义知:在横波中两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长，所以横波中两个振动情况总相同的质点间的距离一定等于波长的整数倍，故D正确;
3．介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（）
A．它的振动速度等于波的传播速度B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长D．它的振动频率等于波源的振动频率
【答案】D
A.在同种均匀介质中波的传播过程中传播速度为定值，而质点的在平衡两
侧做简谐运动，其速度大小是变化的，和波速无关，故A错误;
B.在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直，故B错误;
C.质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度，并非一个波长，故C错误;
D.每个质点都在重复波源的振动因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，故D正确。

4．（多选）关于波的频率，下列说法正确的是( )
A．波的频率由波源决定，与介质无关
B．波的频率与波速无直接关系
C．波由一种介质传到另一种介质时，频率要发生变化
D．由公式f＝v/λ可知，频率与波速成正比，与波长成反比
【答案】AB
波的频率等于振源的振动频率，与介质无关，当然也和波速无关，故A、B正确.
二．振动图象和波的图象
物理意义不同：波的图象和振动图象是根本不同的，波的图象描述的是介质中“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移，可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”；而振动图象描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移，单人舞的录像。

5．（多选）根据图甲、乙所示，分别判断下列说法正确的是( )
A．甲是振动图象，乙是波动图象
B．甲是波动图象，乙是振动图象
C．甲中A 质点向下振，乙中B 时刻质点向下振
D．甲中A 质点向上振，乙中B 时刻质点向下振
【答案】BD
AB、波动图象是反映同一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，可知甲图为波的图象。

振动图象反映的是同一质点在各个时刻的位移，可知乙图为振动图象。

故A错误,B正确。

CD、在甲图中，根据波形平移法可知，A质点向上振。

在乙图中，根据斜率等于速度，可知B时刻质点的速度为负，说明B时刻质点向下振。

故C错误，D正确。

6．(多选)如图所示为一列简谐横波在t 0 时刻的波形，已知波速为0.2 m/s，以下说法正确的是( )
A．波源的振动周期为0.6 s
B．经过0.1 s，质点a 通过的路程为10 cm
C．在t 0时刻，质点a 的加速度比质点b 的加速度小
D．若质点a 比质点b 先回到平衡位置，则波沿x 轴负方向传播
E．若该波沿x 轴正方向传播，在t 0时刻质点c 的运动方向垂直x 轴向上
【答案】CDE
A.由图知,波长λ= 8cm= 0.08m，由U=λ/T得:该波的周期T=λ/v=0.08/0.2=0.4s故A错误。

B. t=0.1s= T/4,由于to时刻质点a不在平衡位置和最大位移处,所以经过0.1s，质点a通过的路程不是一个振幅10cm，故B错误。

C.在to时刻，质点a离开平衡位置的位移比质点b的小,根据a=-kx/m知,在to时刻，质点a 的加速度比质点b的加速度小，故C正确。

D.若质点a比质点b先回到平衡位置，说明to时刻质点a向上运动，由波形平移法知波沿x 轴负方向传播。

故D正确。

E.若该波沿x轴正方向传播,由波形平移法知,在to时刻c点的运动方向垂直x轴向上，故E 正确。

7．（多选）一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t=0 时刻的波形如图所示，质点P 的x 坐标为3m 已知任意振动质点连续2 次经过平衡位置的时间间隔为0.4s 下列说法正确的( )
A．波速为4m/s
B．波的频率为1.25Hz
C．x 坐标为15m 的质点在t=0.6s 时恰好位于波谷
D．x 坐标为22m 的质点在t=0.2s 时恰好位于波峰
E．当质点P 位于波峰时，x 坐标为17m 的质点恰好位于波谷
【答案】BDE
A.根据任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s,则周期T=0.8s，由图可知，该波的波长λ=4m,所以，波速v=λ/T=4/0.8=5m/s,故A错误。

B.波的频率等于质点的振动频率,为f=1/T=1/0.8Hz=1.25Hz ;故B正确;
C.该波的波长为4m,x坐标为15m的质点到P点的距离△x1 = 15m- 3m= 12m= 3λ，由波的周期性知: x坐标为15m的质点与P点的振动始终相同;P质点经过t= 0.6s=3/4T恰好经过平
衡位置，所以，x坐标为15m的质点在t= 0.6s时恰好位于平衡位置，故C错误;
D.同C类似，x坐标为22m的质点到x=2处质点的距离为△x2 = 22m- 2m= 20m= 5入，所以，x 坐标为22m的质点与x=2的质点的振动始终相同;根据波沿x轴正方向传播可得:t=0时刻x=2的质点向上振动，经过t=0.2s=(1/4)*T时间恰好到达波峰，所以，x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰位置，故D正确;
E. x坐标为17m的质点到P点的距离△x3 = 17m- 3m= 14m= 3所以x坐标为17m的质点与P
点的振动始终相反;所以，当质点P位于波峰时，x 坐标为17m的质点恰好位于波谷，故E 正确;
8．如图所示，S 为上下振动的振源，其频率为100Hz，所产生的横波向左右传播，波速为80m/s。

已知P、Q 两点与振源相距分别为PS=17.4m，QS=16.2m，当S 通过平衡位置向上运动时，则( )
A．Q 在波峰，P 在波谷
B．P 在波峰，Q 在波谷
C．P、Q 都在波峰
D．P 通过平衡位置向上振动，Q 通过平衡位置向下振动
【答案】A
由v=λf得，波长λ=v/f=80/100=0.8m SP=17.4m=21 (3/4)λ时的关系。

根据周期性可知，S、P状态关系相当于相距3/4 QS=16.2m=20(1/4)λ时的关系.λ，Q、S相当于相距1/4
结合如图波形可知，当S通过平衡位置向上运动，此时刻P质点在波峰，Q在波谷.
9．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9 个质点，相邻两质点的距离均为L，如图甲所示．一列横波沿该直线向右传播，t=0 时到达质点1，质点1 开始向下运动，经过时间△t 第一次出现如图乙所示的波形．则该波的（）
【答案】C
由图读出波长λ= 8L.横波沿该直线向右传播，图示时刻质点9的振动方向向上。

由题波源1的起振动方向向下,则第一次出现如图乙所示的波形，振动传到质点9后，又传播了1/2周期，则时间△t与周期的关系为.△t= 1.5T,T=（2/3）*△t故波速为v=λ/T=12L/ △t故C正确。

三．波动问题的周期性及多解性
机械波在传播过程中在时间和空间上的周期性、传播方向上的双向性、质点振动方向的不确定性等都是形成波动习题多解的原因。

10．(多选)如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q 两质点平衡位置相距0.15m。

当P 经过平衡位置向上振动时，Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是( )
A．0.60m B．0.30m
C．0.20m D．0.12m
【答案】B
11．(多选)一列简谐横波在t=0 时刻的波形图如图实线所示，从此刻起，经0.1s 波形图如图中虚线所示，若波传播的速度为10m/s，则( )
A．这列波沿x 轴负方向传播
B．这列波的周期为0.4s
C．t=0 时刻质点a 沿y 轴正方向运动
D．t=0 时刻质点a 经0.2s 通过的路程为0.4m
【答案】ABD
A.波传播的速度为10m/s，经0.1s波形平移的间距为:△x= U.△t= 10x0.1= 1m，故结合波形图可以看出波形向左平移1m，所以这列波沿x轴负方向传播;故A正确;
B.从波形图可以看出波长为4m,故周期: T=λ/v=4/10=0.4s，故B正确;
C.波沿x轴负方向传播，由波形平移法知，t=0时刻质点a沿y轴负方向运动，故C错误;
D.周期为0.4s,由于△t= 0.2s=T/2，故质点a经0.2s通过的路程为: S= 2A= 0.4m ,故D正确;
12．(多选)如图所示，实线是沿x 轴传播的一列简谐横波在t＝0 时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.16 s时刻的波形图。

已知该波的波速是1 m/s，则下列说法正确的是( )
A．这列波的波长是12 cm
B．这列波可能是沿x 轴正方向传播的
C．t＝0.04 s 时，x＝4 cm 处的质点速度沿y 轴负方向
D．0～0.16 s 内，x＝6 cm 处的质点振动方向改变了3 次
E．若此波传入另一介质中其波速变为0.5 m/s，则它在该介质中的波长为6 cm
四．振动图象和波的图象的综合应用
13.一列横波在x 轴上传播，图甲为t＝1.0 s 时的波动图象，图乙为介质中质点P 的振动图象．下列说法正确的是( )
A．质点P 在1.0 s 内路程为0.4 cm
B．质点P 在1.0 s 内沿x 轴负方向移动4 m
C．波沿x 轴正方向传播，波速为4.0 m/s
D．波沿x 轴负方向传播，波速为4.0 m/s
【答案】D
A. B.质点P在平衡位置附近做简谐运动，1s(一个周期)内通过的路程为4A,为0.8m，故A错误，B错误;
C. D.由乙图读出t= 1.0s时刻质点P的速度方向沿y轴负方向,周期为T= 1s,在甲图上, 根据波形的平移法判断出波的传播方向沿-x方向传播, 读出波长为4m,则波速为:λ/T=4m/1s=4.0m/s;故C错误，D正确;
14．(多选)图甲为一列简谐横波在t＝0 s 时刻的波形图，P 是平衡位置为x＝1 m 处的质点，Q 是平衡位置为x＝4 m 处的质点，图乙为质点Q 的振动图象，则下列说法正确的( )
A．该波的周期是0.10 s
B．该波的传播速度是40 m/s
C．该波沿x 轴的正方向传播
D．t＝0.10 s 时，质点Q 的速度方向向下
E．从t＝0 s 到t＝0.15 s，质点P 通过的路程为30 cm
【答案】BCD
AB、由图甲得λ= 8m,图乙得周期T=0.20s,所以波速v=λ/Tm/s=40m/s故A错误B正确;
C.由图乙可知t= 0.20s时刻Q从平衡位置向上振动，所以机械波的传播方向是沿x轴正方向，故C正确;
D.由乙图可知t= 0.10s时质点Q从平衡位置向下振动，故D正确;
E.从t=0s到t= 0.15s为二个周期，但0时刻P不在平衡位置，也不在最位移处，则其完成的路程不时三个振幅，故E错误;
15．一列简谐横波沿直线由a 向b 传播，相距10.5 m 的a、b 两处的质点振动图象如图中a、b 所示，则( )
A．该波的振幅可能是20 cm
B．该波的波长可能是8.4 m
C．该波的波速可能是10.5 m/s
D．该波由a 传播到b 可能历时7 s
五．波的叠加
16．（多选）如图所示，波源S 1 在绳的左端发出频率为f 1 、振幅为A 1 =2A 的半个波形a，同时另一个波源S 2 在绳的右端发出频率为f 2 、振幅为A 2 =A 的半个波形b，f 2 =2f 1 ，P 为两个波源连线的中点，则下列说法中正确的是（）
A．两列波同时到达P 点
B．两个波源的起振方向相同
C．两列波在P 点叠加时P 点的位移最大可达3A
D．两列波相遇时，绳上位移可达3A 的点只有一个，此点在P 点的左侧
E．两列波的波长相等
【答案】ABD
A.两波源在同一绳上，则它们的波速相等，由于P为两个波源连线的中点，所以它们会同时到达P点。

故4正确;
B.根据逆向描波法,可知波源S1在绳的左端向右传播，波源的振动方向沿y轴正方向;波源S2在绳的右端向左传播，波源的振动方向沿y轴正方向，所以两个波源的起振方向相同，故B 正确;
C.虽两波源到P点的距离相等,但它们的波峰不能同时到达P点，所以P点的位移最大不可达3A,故C错误;
D.两列波相遇时，绳上位移可达3A的点只有一个，即波峰与波峰相遇点，此点在P点的左侧,原因是波源S1的波长较长些，故D正确;
E.波速由介质决定，相同，频率.不同，根据V=λf波长不同，故E错误;
17．（多选）如图所示，两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m 和x=1.2m处，两列波的速度均为v=0.4m/s，两波源的振幅均为A=2cm。

图示为t=0 时刻两列波的图像（传播方向如图所示），此刻平衡位置处于x=0.2m 和x=0.8m 的P、Q 两质点钢开始振动。

质点M 的平衡位置处于x=0.5m处，关于各质点运动情况，下列判断正确的是（）
A．两列波相遇后振幅仍然各为2cm
B．t=1s 时刻，质点M 的位移为-4cm
C．质点P、Q 的起振方向都沿y 轴负方向
D．t=0.75s 时刻，质点P、Q 都运动到质点M 所处的位置
【答案】ABE
A、两列波相遇过后不改变波的性质，所以振幅不变，振幅仍然为2cm，故A正确;
B、C、由图知波长入=0.4m,由v=λ/T得，波的周期为T=λ/v=0.4/0.4=1s，两质点传到M的时间为T T，当t=1s时刻，两波的波谷恰好传到质点M,所以位移为-4cm.故B正确，C错误;
D、质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动，所以质点P、Q都不会运动到M点，故D错误;
E、由波的传播方向根据波形平移法可判断出质点的振动方向:两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，则质点P、Q均沿y轴负方向运动，故E正确;。