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2019-2020年高中物理 2.3機械波的案例分析自我小測 滬科版選修3-4 1簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，P為介質中的一個質點，下列說法中正確的是(　　) A．若該波沿x軸正方向傳播，則質點P此時刻的加速度方向沿y軸正方向 B．若該波沿x軸正方向傳播，則質點P此時刻的速度方向沿y軸正方向 C．從該時刻開始再經過四分之一周期，質點P運動的距離為a D．從該時刻開始再經過半個周期時，質點P的位移為負值 2如圖所示是一列簡諧波某一時刻波的圖像，下列說法正確的是(　　) A．波一定沿x軸正方向傳播 B．a、b兩個質點的振動速度方向相反 C．若a點此時的速度方向沿y軸正方向，那么波的傳播方向是沿x軸的正方向 D．若波沿x軸的負方向傳播，則b質點的振動速度方向沿y軸的負方向 3一機械波相隔時間t的兩個時刻的波形圖像分別如圖中實線和虛線所示，若波速為1 m/s，那么t值可能是(　　) A．1 s　　 　 B．2 s　　 　 C．3 s　　 　 D．4 s 4如圖一列簡諧橫波沿一直線向左傳播。直線上某質點a向上運動到達最大位移時，a點右方相距0.15 m的b點剛好向下運動到最大位移處。則這列波的波長可能是(　　) A．0.6 m B．0.3 m C．0.2 m D．0.1 m 5一列沿x軸正方向傳播的橫波，其振幅為A，波長為λ，某一時刻波的圖像如圖所示。在該時刻，某一質點的坐標為(λ，0)，經過1/4周期后，該質點的坐標為 (　　) A．(λ，0) B．(λ，－A) C．(λ，A) D．(λ，A) 6在介質中有一沿水平方向傳播的簡諧橫波。一質點由平衡位置豎直向上運動，經0.1 s到達最大位移處，在這段時間內波傳播了0.5 m。則這列波(　　) A．周期是0.2 s B．波長是0.5 m C．波速是2 m/s D．經1.6 s傳播了8 m 7一漁船停泊在岸邊，若海浪的兩相鄰波峰的距離是12 m，海浪的速度是6 m/s，則漁船搖晃的周期是 … (　　) A．2 s B．0.5 s C．1 s D．條件不足，無法判定 8由原點O處的波源發(fā)出的一列簡諧波沿x軸正方向傳播，在t＝0時刻的波形曲線如圖所示。已知這列波的質點P連續(xù)出現兩次波峰的時間間隔為0.4 s，則(　　) A．這列波的波長為5 m B．這列波的傳播速度為10 m/s C．當t＝0.7 s時，質點Q第一次到達波峰 D．質點Q到達波峰時，質點P恰好到達波谷 9如圖所示，實線為一列橫波在t時刻的波形圖，虛線為經過Δt＝0.2 s時的波形圖。已知這列波的波長為2 m，那么(　　) A．若波向右傳播，則波的最大周期為2 s B．若波向左傳播，則波的最大周期為2 s C．若波向左傳播，則波的最小波速為9 m/s D．若波速為19 m/s，則波的傳播方向向右 10沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時的波形如圖所示，P、Q兩個質點的平衡位置分別位于x＝3.5 m和x＝6.5 m處。在t1＝0.5 s時，質點P恰好第二次處于波峰位置。則t2＝__________ s時，質點Q第二次處在平衡位置且向上運動；當t3＝0.9 s時，質點P的位移為__________ cm。 11在某介質中形成一列簡諧波，t＝0時刻的波形如圖所示，若波沿x軸正方向傳播，零時刻剛好傳到A點，且再經過0.6 s，P點也開始振動。 (1)求該列波的周期T。 (2)從t＝0時起到P點第一次達到波峰時為止，O點所經過的路程sO為多少？ 12一列橫波在x軸上傳播，如圖所示，t1＝0和t2＝0.005 s時的波形分別為圖中的實線和虛線。 (1)設周期大于(t2－t1)，求波速； (2)設周期小于(t2－t1)，并且波速為6 000 m/s，求波的傳播方向。 答案 1解析：無論波沿x軸哪個方向傳播，此時P點的加速度方向一定沿y軸負方向，A錯。若波沿x軸正方向傳播，據“下坡上”的方法可以確定此時P點正沿y軸正方向運動，B對。由于無法確定此時P點向哪個方向運動，故從此時起經周期，質點P運動的距離可能比a大，也可能比a小，C錯。再經過半個周期時，P所在的位置與它現在的位置關于x軸對稱，故那時P點的位移一定為負值，D對。 答案：BD 2解析：x軸表示在波的傳播方向上一系列質點的平衡位置，但x軸的指向與波的傳播方向沒有關系，選項A錯誤。不管波向哪個方向傳播，a、b兩質點都在兩個不同的“坡”上，其振動方向此時一定相反，選項B正確；若質點a速度方向沿y軸正方向，則波源在左側，波沿x軸正方向傳播，選項C正確；若波沿x軸負方向傳播，波源在右側，b質點應在其右側質點的帶動下振動，由圖知b應向y軸正方向運動，選項D錯誤。故正確答案為B、C。 答案：BC 3解析：由波形圖知，λ＝4 m，T＝＝4 s，波傳至虛線所示位置時，若波向右傳播，傳播的距離為x＝(n＋)λ(n＝0,1,2…)，傳播時間為t＝＝(n＋)＝(n＋)4 s(n＝0,1,2…)，故A正確；若波向左傳播，傳播距離x＝(n＋)λ(n＝0,1，2…)，傳播時間t＝＝(n＋)＝(n＋)4 s(n＝0,1,2…)，故C正確。由以上兩式可以得出無論n取什么值，都不可能使t＝2 s或t＝4 s，故選擇A、C。 答案：AC 4解析：根據波的周期性，以及兩點的振動情況，ab之間是(n＋1/2)個波長。 答案：BD 5解析：各質點只在平衡位置兩側往復振動，并不隨波遷移。 答案：B 6解析：T＝0.1 s，T＝0.4 s；λ＝0.5 m，λ＝2.0 m，Δt＝1.6 s時，Δx＝vΔt＝Δt＝1.6 m＝8.0 m，v＝5 m/s，D正確，A、B、C均錯。 答案：D 7解析：由波速公式v＝，得T＝＝ s＝2 s。 答案：A 8解析：從波形圖像可知此波的波長是4 m；根據題意可知周期為0.4 s，則波速為10 m/s；t＝0時刻平衡位置在x＝2 m處的質點正處于波峰。因此，使質點Q第一次到達波峰所需經過的時間，即波峰從x＝2 m處推進到x＝9 m處所需時間為Δt＝ s＝0.7 s；P、Q兩質點相距8 m，即兩個波長；當兩者均已振動時，對平衡位置的位移總是相同的(包括大小和方向)。由以上分析可知，正確選項為B和C。 答案：BC 9解析：假設波向右傳播，則Δt內波在介質中推進的距離為 Δx＝nλ＋＝λ(n＋)＝2(n＋) m(n＝0,1,2，…)。 因為Δt＝0.2 s，所以v＝＝＝＝(10n＋1) m/s(n＝0,1,2，…)。 由題意得Δt＝nT＋＝T(n＋)(n＝0,1，2，…)，則T＝ s(n＝0,1,2，…)。 當n＝0時，Tmax＝2 s。 假定波向左傳播，則 Δx＝nλ＋(λ－0.2)＝2n＋1.8(n＝0,1,2，…)。 所以v＝＝＝(10n＋9) m/s(n＝0,1，2，…)。 當n＝0時，vmin＝9 m/s，令v＝19 m/s得n＝1，這說明若波速等于19 m/s，則波的傳播方向向左。 答案：AC 10解析：由波向x軸正方向傳播，可以判定t＝0時，質點P振動方向向上，Q點由平衡位置向下振動。由t1＝0.5 s時，質點P恰好第二次處于波峰位置，即＝t1，得T＝0.4 s。質點Q第二次處在平衡位置且向上運動的時間是：t2＝＝0.6 s。經過0.9 s，即，質點P到達最高點，P點的位移是2 cm?？疾椴ㄉ腺|點的振動。 答案：0.6　2 11解析：(1)由圖像可知，λ＝2 m，A＝2 cm。由波向右傳播知A點的起振方向豎直向下，包括P點在內的各質點的起振方向均為豎直向下。波速v＝＝ m/s＝10 m/s 由v＝，得T＝＝0.2 s。 (2)由t＝0時起至P點第一次到達波峰時為止，經歷的時間Δt2＝Δt1＋T＝0.75 s＝(3＋)T，得O點經過的路程sO＝n4A＝(3＋)0.08 m＝0.3 m。 答案：(1)0.2 s　(2)0.3 m 12解析：當波傳播時間小于一個周期時，波沿傳播方向前進的距離小于一個波長，當波傳播的時間大于一個周期時，波沿傳播方向前進的距離大于一個波長。這時從波形的變化上看出的傳播距離加上n個波長才是波實際傳播的距離。 (1)因Δt＝(t2－t1)T，所以波傳播的距離大于一個波長，在0.005 s內傳播的距離為 Δx＝vΔt＝6 0000.005 m＝30 m， 即＝＝3，即Δx＝3λ＋λ。 因此，可得波的傳播方向沿x軸的負方向。 答案：(1)見解析　(2)沿x軸的負方向