高二物理-机械波图像分析题目带答案

高二物理-机械波图像分析题目带答案

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

1．如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝ 0时刻的波形图，P是离原点x1＝ 2 m的一个介质质点，Q是离原点x2＝ 4 m的一个介质质点，此时离原点x3＝ 6 m的介质质点刚刚要开始振动．图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同)．由此可知( )

A．这列波的波长为λ＝ 2 m

B．乙图可能是图甲中质点Q的振动图象

C．这列波的传播速度为v＝ 3 m/s

D．这列波的波源起振方向为向上

答案B

解析由题图甲读出波长λ＝4 m，由图乙读出周期T＝2 s，波速v＝λ

T

＝

4

2

m/s＝2

m/s，故A、C错误；由图乙看出，t＝0时刻，质点经过平衡位置向上，而图甲中，Q 点也经过平衡位置向上运动，故乙图可能是图甲中质点Q的振动图象，故B正确．

波源的起振方向与x3＝6 m的质点在t＝0时刻的振动方向相同，简谐波沿x轴正方向传播，则知x3＝6 m的质点在t＝0时刻的振动方向向下，则波源的起振方向沿y轴负方向，故D错误．

2．质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图象如图

所示，振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为 1.0

m/s.0.3 s后，此质点立即停止运动，再经过0.1 s后的波形图为()

答案 C

解析简谐横波沿x轴正方向传播，波源停止振动后，波将继续在介质中匀速传播，0.4 s内简谐横波在介质中传播的总距离为x＝v t＝0.4 m，即0.4 s时，x轴上0.4 m处的质点刚好起振，由振动图象可知其振动方向沿y轴正方向，故C选项描述的波形图正确．

3．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T.t＝0时刻的波形如图甲所示，a、b是波上的两个质点．图乙是波上某一质点的振动图象．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．图乙可以表示质点a的振动

D．图乙可以表示质点b的振动

答案 D

解析题图甲为波动图象，题图乙为振动图象．t＝0时刻，a质点在波峰位置，速度为零，加速度最大，b质点在平衡位置，加速度为零，速度最大，故选项A、B错；在波的图象中，根据上下坡法可以判断出质点的振动方向，所以t＝0时刻，b点在平衡位置且向下振动，故选项C错，D对．

4．(多选)一列波源在x＝0处的简谐波，沿x轴正方向传播，周期为0.02 s，t0时刻的波形如图5所示．此时x＝12 cm处的质点P恰好开始振动．则()

图5

A．质点P开始振动时的方向沿y轴正方向

B．波源开始振动时的方向沿y轴负方向

C．此后一个周期内，质点P通过的路程为8 cm

D．这列波的波速为4 m/s

答案BD

解析质点P开始振动时的方向沿y轴负方向，则波源开始振动时的方向也沿y轴负方向，选项A错误，B正确；此后一个周期内，质点P通过的路程为4个振幅，为

4×5 cm＝20 cm，选项C错误；这列波的波长为8 cm，波速v＝λ

T＝4 m/s，选项D正

确．

5．(多选)在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40 m处，如图6所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()

图6

A．波源开始振动时方向沿y轴负方向

B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点运动的路程为0.6 m

C ．接收器在t ＝2 s 时才能接收到此波

D ．若波源向x 轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz 答案 AB

解析 由题图知，x ＝40 m 处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y 轴负向)，A 对；由题图知λ＝20 m ，A ＝10 cm ，T ＝λv ＝0.1 s ，而Δt 1＝0.15 s ＝3

2T ，所以x ＝40 m 处的质点经0.15 s 运动的路程为s ＝3

2×4A ＝6A ＝60 cm ＝0.6 m ，B 对；波由x ＝40 m 处传到x ＝400 m 处所需时间Δt ＝Δx v ＝360

200 s ＝1.8 s ，C 错．当波源向x 轴正向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f ＝1

T ＝10 Hz ，D 错．

二、填空题(本题共2小题，共14分)

6. (8分)图7为某一简谐横波在t ＝0时刻的波形图，由此可知该波沿________传播，该时刻a 、b 、c 三点中加速度最大的是________点，若从这一时刻开始，第一次最快回到平衡位置的是________点，若t ＝0.02 s 时，质点c 第一次到达波谷处，则此波的波速为________ m/s.

图7

答案 x 轴正方向 c c 100

7．(6分)如图8所示为一列简谐波某时刻的波形图．波向右传播，波速为2 m/s.由图中所示时刻起，经过 5.5 s ，质点A 相对平衡位置的位移为________ m ，通过的路程为________ m ，波传播的距离是________ m.

图8

答案 －0.2 2.2 11

解析 要求在Δt ＝5.5 s 内质点A 通过的路程和位移，关键是确定Δt ＝5.5 s 与周期T 的关系．由波的图象可直接读出λ＝4 m ，则T ＝λv ＝42 s ＝2 s ，Δt ＝23

4T .由波的传播方向

知，此时A 点振动方向向上，经过23

4T 后，质点A 将在负方向最大位移处，即为－0.2

m ，质点A 在Δt 时间内通过的路程为d ＝23

4×4A ＝2.2 m ．波在Δt 内传播的距离为s ＝v Δt ＝2×5.5 m ＝11 m.

三、计算题(本题共4小题，共46分．计算时必须有必要的文字说明、方程式和重要解题步骤，有数值计算的要注明单位)

13. (10分)如图9为一列沿x 轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P 的振动周期为0.4 s ．求该波的波速并判断P 点此时的振动方向．

图9

答案 2.5 m/s 沿y 轴正方向

解析 由波形图可知，波长λ＝1.0 m ，则波速为v ＝λ

T ＝2.5 m/s.由“上下坡法”可知，P 点的振动方向沿y 轴正方向．