新教材2024-2025學(xué)年高中物理第3章機械波分層作業(yè)16波速與波長頻率的關(guān)系教科版選擇性必修第一冊

第三章分層作業(yè)16波速與波長、頻率的關(guān)系A(chǔ)級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(多選)下列對波速的理解正確的是()A.波速表示振動在介質(zhì)中傳播的快慢B.波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢C.波速表示介質(zhì)中質(zhì)點遷移的快慢D.波速跟波源振動的快慢無關(guān)2.(多選)一列波由波源向四周擴綻開去,下列說法正確的是()A.介質(zhì)中各質(zhì)點由近及遠(yuǎn)地傳播開去B.介質(zhì)中的振動形式由近及遠(yuǎn)傳播開去C.介質(zhì)中振動的能量由近及遠(yuǎn)傳播開去D.介質(zhì)中質(zhì)點只是振動而沒有遷移3.簡諧波在給定的介質(zhì)中傳播時,下列說法正確的是()A.振幅越大,則波傳播的速度越快B.振幅越大,則波傳播的速度越慢C.在一個周期內(nèi),振動質(zhì)點走過的路程等于一個波長D.振動的頻率越高,則波傳播一個波長的距離所用的時間越短4.(多選)一個振動周期為T、振幅為A、位于x=0點的波源從平衡位置沿y軸正向起先做簡諧振動。該波源產(chǎn)生的一維簡諧橫波沿x軸正向傳播,波速為v,傳播過程中無能量損失。一段時間后,該振動傳播至某質(zhì)點P,關(guān)于質(zhì)點P振動的說法正確的是()A.振幅肯定為AB.周期肯定為TC.速度的最大值肯定為vD.若質(zhì)點P與波源的距離為vT,質(zhì)點P振動后,其位移與波源的位移相同5.如圖所示,某勻稱介質(zhì)中各質(zhì)點的平衡位置在同一條直線上,相鄰兩點間的距離為1m。t=0時,質(zhì)點1在外力作用下起先做簡諧運動,速度方向豎直向上,振動由此以1m/s的速度起先向右傳播,帶動質(zhì)點2、3、4…依次振動。t=1.0s時,質(zhì)點1第一次到達(dá)波峰處。取豎直向上為正方向,下列說法正確的是()A.該列波的波長為2mB.該列波的頻率為4HzC.t=4.0s時,質(zhì)點3的速度為負(fù)向最大D.t=4.0s時,質(zhì)點3的位移為正向最大6.(多選)某同學(xué)在湖中投入一顆小石塊激起一列水波,該同學(xué)發(fā)覺湖中有兩片小樹葉在做上下振動,當(dāng)一片樹葉在波峰時另一片樹葉恰好在波谷,兩樹葉之間還有2個波峰。用手機測量兩樹葉間水面距離是5m,再通過手機計時發(fā)覺兩樹葉在1min內(nèi)都上下振動了120次。下列說法正確的是()A.該列水波的波速是4.0m/sB.該列水波的頻率是120HzC.該列水波的波長是2.5mD.兩片樹葉的振動方向相反7.(多選)如圖所示,機械波沿直線AB向右傳播,AB=2m,某時刻A點處于波谷位置,B點在平衡位置且向上運動,下列說法正確的是()A.波長可能是23B.波長可能是83C.波長可能小于23D.波長可能大于83B級關(guān)鍵實力提升練8.二人分乘甲、乙兩條船在湖中釣魚,兩船相距24m。有一列水波(視為簡諧橫波)從波源發(fā)出依次傳到甲、乙兩船(相對位置如圖所示),每條船每分鐘完成全振動10次,當(dāng)甲船位于波峰時,乙船位于波谷,這時兩船之間還有一個波峰。下列說法正確的是()A.這列波的速度為8m/sB.這列波的波長為16mC.這列波的周期為10sD.這列波的頻率為6Hz9.平衡位置位于原點O的波源發(fā)出簡諧橫波在勻稱介質(zhì)中沿水平x軸傳播,A、B為x軸上兩個坐標(biāo)為正的點,O與A之間的距離L1=0.4m,此距離小于波長。波源從0時刻起先振動,其位移y=8sinπt(cm)。當(dāng)波傳到A點時,波源恰好處于波峰位置;此后再經(jīng)過時間t=8s,平衡位置在B處的質(zhì)點第一次處于波峰位置。求:(1)該波的傳播速度v;(2)A、B之間的距離L2。10.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波波速為1.5m/s,振幅為4cm,A、B是波傳播方向上的兩質(zhì)點,A、B間距為0.6m,t=0時刻A的位移為2cm,B的位移為-4cm,已知λ>1.0m,求:(1)該波的波長;(2)從t=0時刻起先,再經(jīng)過1.55s,A走過的路程。11.(2024山東青島期中)如圖所示,勻稱介質(zhì)中兩個波源A、B分別位于x軸上x1=0、x2=14m處,波源A振動方程為yA=2sin5πt(cm),波源B振動方程為yB=4sin5πt(cm)。已知x軸上xP=10m處質(zhì)點P在t1=0.4s時刻起先振動,求:(1)這兩列波在勻稱介質(zhì)中的波長;(2)從t=0起先在Δt=2s的時間內(nèi)質(zhì)點P通過的路程。答案：1.AD解析機械振動在介質(zhì)中傳播的快慢用波速表示,它的大小由介質(zhì)本身的性質(zhì)確定,與介質(zhì)中質(zhì)點的振動速度是兩個不同的概念,與波源振動快慢無關(guān),故選項A、D正確;波速不表示質(zhì)點振動的快慢,介質(zhì)中質(zhì)點也不隨波遷移,故選項B、C錯誤。2.BCD解析波在傳播時,介質(zhì)中的質(zhì)點在其平衡位置旁邊做往復(fù)運動,它們并沒有隨波的傳播而發(fā)生遷移,A錯誤,D正確。波傳播的是振動形式,而振動由能量引起,也傳播了能量,B、C正確。3.D解析簡諧波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),與波的振幅、頻率無關(guān),選項A、B錯誤;在一個周期內(nèi),簡諧波的波形向前推動一個波長,振動質(zhì)點仍在原平衡位置旁邊做往復(fù)運動,它通過的路程是振幅的4倍,選項C錯誤;頻率越高,周期越短,波傳播一個波長所用的時間(一個周期)越短,選項D正確。4.ABD解析由于沒有能量損失,所以P與波源的振幅相同,故A正確;波在傳播過程中周期不變,故B正確;質(zhì)點的振動速度與波傳播的速度是兩個概念,故C錯誤;若質(zhì)點P與波源的距離為vT,則P與波源之間的距離為一個波長,質(zhì)點P振動后,質(zhì)點P與波源的位移相同,故D正確。5.C解析t=0時,質(zhì)點1起先向上振動,t=1.0s時,質(zhì)點1第一次到達(dá)波峰處,故14T=1.0s,得T=4.0s,頻率為f=1T=14.0Hz=0.25Hz,波長為λ=vT=1×4.0m=4m,故A、B錯誤;波傳到質(zhì)點3所需時間為t3=xCv=21.0s=2.0s,此時質(zhì)點3向上運動,當(dāng)t=4.0s時,質(zhì)點3運動了6.AD解析兩樹葉在1min內(nèi)都上下振動了120次,該列水波的頻率是f=12060Hz=2Hz,故B錯誤;當(dāng)一片樹葉在波峰時另一片樹葉恰好在波谷,兩樹葉之間還有2個波峰,兩樹葉間水面距離是5m,則有52λ=5,解得λ=2m,故C錯誤;該列水波的波速是v=λT=λf=4m/s,故A正確;兩樹葉間相差52T,則兩片樹葉的振動方向相反7.BC解析t=0時刻,A質(zhì)點在波谷,B質(zhì)點在平衡位置且向上運動,如圖所示,依據(jù)波由A傳向B,可知波長λ滿意34λ+nλ=2m(n=0,1,2,…),這樣λ=84n+3m(n=0,1,2,…),由此可知波長不行能大于83m。當(dāng)n=0時,λ=83m;當(dāng)n=2時,λ=811m,大于23m;當(dāng)n=3時,λ=8158.B解析由題意可知,當(dāng)甲船位于波峰時,乙船位于波谷,這時兩船之間還有一個波峰,可知兩船之間的距離等于1.5個波長,即有1.5λ=24m,得λ=16m,B正確;每條船每分鐘完成全振動10次,可知這列波的周期為T=6010s=6s,C錯誤;這列波的波速為v=λT=166m/s=83m/s,A錯誤;每條船每分鐘完成全振動10次,這列波的頻率為9.答案(1)0.8m/s(2)6m解析(1)由振動位移方程y=8sinπt(cm)可知2πT解得T=2s當(dāng)波傳到A點時,O點振動了14T,A到O的距離L1=1解得λ=1.6m波的傳播速度v=λT=0.8m/s(2)因為波傳到B點時,B過平衡位置往上振動,經(jīng)過14T到達(dá)波峰,所以波從A傳到B的時間Δt=t-A到B的距離L2=vΔt解得L2=6m。10.答案(1)1.8m(2)(22-22)cm解析(1)t=0時刻A的位移為2cm,若質(zhì)點A的振動方向向上,則有0.6m=32π-56π2π若質(zhì)點A的振動方向向下,則有0.6m=32π-π62πλ'已知λ>1.0m,所以該波的波長為1.8m。(2)由波速v=1.5m/s,可得周期為T=λv=1.8則有質(zhì)點A的振動方程為y=4sin2πTt+π從t=0時刻起先,再經(jīng)t=1.55s,代入振動方程可得y=22cm由周期為1.2s可知,此時質(zhì)點A在x軸上方向下振動,位移為22cm,可得質(zhì)點A在1.55s內(nèi)運動的路程為s=4A+2cm+(4-y)cm=4×4cm+2cm+(4-22)cm=(22-22)cm。11.答案(1)4m(2)0.44m解析(1)由兩波源振動方程的周期相同,且在同一介質(zhì)中傳播,則兩列波的傳