高中物理教科版4第二章機(jī)械波 學(xué)業(yè)分層測評8第2章3波的圖像

學(xué)業(yè)分層測評(八)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波，波速為4m/s.某時刻波形如圖2-3-11所示，下列說法正確的是()圖2-3-11A．這列波的振幅為2cmB．這列波的周期為2sC．此時x＝4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動D．此時x＝4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0E．此時x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)的速度最大【解析】讀懂波形圖，明確波動與振動的關(guān)系．由題圖可得，這列波的振幅為2cm，選項(xiàng)A正確；由題圖得，波長λ＝8m，由T＝eq\f(λ,v)得T＝2s，選項(xiàng)B正確；由波動與振動的關(guān)系得，此時x＝4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動，且此質(zhì)點(diǎn)正處在平衡位置，故加速度a＝0，選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確．x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)速度為0，選項(xiàng)E錯誤．【答案】ABD2．一列簡諧波在兩時刻的波形如圖2-3-12中實(shí)線和虛線所示，根據(jù)圖像不能確定的物理量是()【導(dǎo)學(xué)號：18640017】圖2-3-12A．周期 B．波速C．波長 D．頻率E．振幅【解析】由簡諧波的波形圖可知簡諧波的波長為λ＝4m．雖然知道兩不同時刻的波形圖，但不知道時間差．無法確定周期和頻率，也無法確定波速．【答案】ABD3.如圖2-3-13所示是一列簡諧波在某一時刻的波形圖像．下列說法中正確的是()圖2-3-13A．質(zhì)點(diǎn)A，C，E，G，I在振動過程中位移總是相同的B．質(zhì)點(diǎn)B，F(xiàn)在振動過程中位移總是相同的C．質(zhì)點(diǎn)D，H的平衡位置間的距離是一個波長D．質(zhì)點(diǎn)A，I在振動過程中位移總是相同的，它們的平衡位置間的距離是一個波長E．C，E兩質(zhì)點(diǎn)的振動情況總是相反的【解析】從圖像中可以看出質(zhì)點(diǎn)A，C，E，G，I在該時刻的位移都是零，由于波的傳播方向是向右的，容易判斷出質(zhì)點(diǎn)A，E，I的速度方向是向下的，而質(zhì)點(diǎn)C，G的速度方向是向上的，因而這五個質(zhì)點(diǎn)的位移不總是相同，所以選項(xiàng)A錯誤．質(zhì)點(diǎn)B，F(xiàn)是處在相鄰的兩個波峰的點(diǎn)，它們的振動步調(diào)完全相同，在振動過程中位移總是相等的，故選項(xiàng)B正確．質(zhì)點(diǎn)D，H是處在相鄰的兩個波谷的點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離等于一個波長，所以選項(xiàng)C正確．雖然質(zhì)點(diǎn)A，I在振動過程中位移總是相同的，振動步調(diào)也完全相同，但由于它們不是相鄰的振動步調(diào)完全相同的兩個質(zhì)點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離不是一個波長(應(yīng)為兩個波長)，所以選項(xiàng)D錯誤．C，E兩質(zhì)點(diǎn)相隔半個波長，選項(xiàng)E正確．【答案】BCE4.如圖2-3-14所示為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)A在此時刻的振動方向如圖中箭頭所示，則以下說法中正確的是()圖2-3-14A．波向左傳播B．波向右傳播C．質(zhì)點(diǎn)B向上振動D．質(zhì)點(diǎn)B向下振動E．質(zhì)點(diǎn)C向上振動【解析】解決該題有許多方法，現(xiàn)用“上下坡”法判斷，若波向右傳播，則A質(zhì)點(diǎn)處于下坡，應(yīng)向上振動，由此可知波向左傳播．同理可判斷C向上振動，B向上振動．【答案】ACE5．在波的傳播方向上有A、B兩點(diǎn)，相距m，它們的振動圖像如圖2-3-15所示，波的傳播速度的大小可能是()圖2-3-15A．18m/s B．12m/sC．6m/s D．m/sE．m/s【解析】由振動圖像可看出：T＝sA、B間隔距離為半波長的奇數(shù)倍，Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)＝m(n＝0,1,2…)，所以λ＝eq\f,2n＋1)m(n＝0,1,2…)由v＝eq\f(λ,T)得v＝eq\f(18,2n＋1)m/s(n＝0,1,2…)將n＝0,1,2…代入得A、C、D選項(xiàng)正確，B、E錯誤．【答案】ACD6.某波源S發(fā)出一列簡諧橫波，波源S的振動圖像如圖2-3-16所示．在波的傳播方向上有A、B兩點(diǎn)，它們到S的距離分別為45m和55m．測得A、B兩點(diǎn)開始振動的時間間隔為s．求：圖2-3-16(1)波長λ；(2)當(dāng)B點(diǎn)離開平衡位置的位移為＋6cm時，A點(diǎn)離開平衡位置的位移．【解析】(1)從S的振動圖像可知，T＝2s；A、B兩點(diǎn)距離為10m，波從A傳到B所需時間為1s，則波速v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(55－45,m/s＝10m/s，則波長λ＝vT＝20m.(2)A、B之間的距離剛好為半個波長，它們的振動狀態(tài)相反，當(dāng)B點(diǎn)離開平衡位置的位移為＋6cm時(波峰)，A點(diǎn)離開平衡位置的位移是－6cm(波谷)．【答案】(1)20m(2)－6cm[能力提升]7.如圖2-3-17所示，有一列傳播的簡諧橫波，x＝0與x＝1cm處的兩個質(zhì)點(diǎn)的振動圖像分別如圖中實(shí)線與虛線所示．則這列波的()圖2-3-17A．波長一定是4cmB．周期一定是4sC．振幅一定是2cmD．傳播速度一定是1cm/sE．傳播速度可能是1cm/s【解析】由圖可知波的振幅、周期和質(zhì)點(diǎn)振動的振幅、周期相同，分別為2cm和4s，因此選項(xiàng)B、C正確；再根據(jù)x＝0與x＝1cm處的兩個質(zhì)點(diǎn)的振動圖像可知兩質(zhì)點(diǎn)振動時間相差eq\f(1,4)T＋nT，距離相差eq\f(1,4)λ＋nλ，因此波長是一系列解，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)v＝eq\f(λ,T)可得，波速也應(yīng)該是一系列解，當(dāng)n＝0時，v＝1cm/s，故選項(xiàng)D錯誤，E正確．【答案】BCE8．一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時的波形如圖2-3-18所示，質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距1m質(zhì)點(diǎn)A的速度沿y軸正方向；t＝s時，質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)正向最大位移處，由此可知()圖2-3-18A．此波的傳播速度為25m/sB．此波沿x軸負(fù)方向傳播C．此波沿x軸正方向傳播D．從t＝0時刻起，經(jīng)s質(zhì)點(diǎn)A沿波的傳播方向遷移了1mE．在t＝s時，質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置，速度沿y軸正方向【解析】由題圖可知s＝eq\f(λ,2)，則λ＝2m，而t＝s＝eq\f(T,4)，則T＝s，v＝eq\f(λ,T)＝25m/s，故A項(xiàng)正確．由A點(diǎn)向上振動可知波向左傳播，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤．由于質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，故D項(xiàng)錯誤．在t＝s時，質(zhì)點(diǎn)B在平衡位置，運(yùn)動方向向上，故E項(xiàng)正確．【答案】ABE9．在O點(diǎn)有一波源，t＝0時刻開始向上振動，形成向右傳播的一列橫波，t1＝4s時，距離O點(diǎn)為3m的A點(diǎn)第一次到達(dá)波峰；t2＝7s時，距離O點(diǎn)為4m的B點(diǎn)第一次達(dá)到波谷．求該波的波長、周期和波速．【解析】設(shè)波速為v，周期為T，由題意得：t1＝eq\f(3,v)＋eq\f(T,4)＝4s，t2＝eq\f(4,v)＋eq\f(3,4)T＝7s．由以上兩式得：v＝1m/s，T＝4s，波長為λ＝vT＝4m.【答案】4m4s1m/s10．如圖2-3-19所示，甲為某一波動在t＝s時刻的圖像，乙為參與波動的某一點(diǎn)的振動圖像．(1)兩圖中AA′，OC各表示什么物理量？量值各是多少？(2)說明兩圖中OA′B段圖線的意義．圖2-3-19【解析】(1)圖甲中，AA′是質(zhì)點(diǎn)A的振幅和它在t＝s時相對平衡位置的位移，量值為m，方向與正方向相反；OC表示波長，量值為4m．圖乙中，AA′為某一質(zhì)點(diǎn)振動的振幅，也是該質(zhì)點(diǎn)在t＝s時相對平衡位置的位移，量值是m，方向與正方向相反；OC表示該質(zhì)點(diǎn)的振動周期，量值為s.(2)由波形圖意義知，圖甲中OA′B段圖線表示O和B之間各質(zhì)點(diǎn)在t＝s時相對平衡位置的位移．圖乙中，由振動圖像的意義知，OA′B段圖線表示某一質(zhì)點(diǎn)在t＝0至t＝s內(nèi)振動位移隨時間的變化情況，在0～s內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)正偏離平衡位置運(yùn)動，在0.25～s內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)正向著平衡位置運(yùn)動．【答案】見解析11．一列橫波在x軸線上傳播，在t1＝0時和t2＝s時的波形圖像如圖2-3-20所示，圖2-3-20(1)這列波的傳播速度多大？(2)若波速v＝68m/s，則波向哪個方向傳播？(3)若波向左傳播，且3T＜Δt＜4T，則這列波的波速多大？【解析】(1)當(dāng)波向右傳播時，由于振動的周期性，波向前傳播的距離Δx＝nλ＋eq\f(1,4)λ，波的傳播速度v右＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(8n＋2,＝4(4n＋1)m/s(n＝0,1,2,3…)若波向左傳播，波向前傳播的距離Δx＝nλ＋eq\f(3,4)λ，波的傳播速度v左＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(8n＋6,＝4(4n＋3)m/s