物理新教材鲁科版选择性必修一习题：课时素养评价3-1 波的形成和描述

物理新教材鲁科版选择性必修一习题：课时素养评价3-1 波的形成和描述

www.ks5u.com 温馨提示：‎ ‎ 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。‎ 课时素养评价 八　‎ 波的形成和描述 ‎　　　　　　　　 (25分钟·70分)‎ 一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)‎ ‎1.沿绳传播的一列机械波,当波源突然停止振动时 (　　)‎ A.绳上各质点同时停止振动,横波立即消失 B.绳上各质点同时停止振动,纵波立即消失 C.离波源较近的各质点先停止振动,较远的各质点稍后停止振动 D.离波源较远的各质点先停止振动,较近的各质点稍后停止振动 ‎【解析】选C。波形成后,如果波源停止振动,波不会立即消失,A、B错,波中能量不断向远处传播,故离波源较近的质点先停止振动,C对、D错。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎　　关于机械振动和机械波的关系,以下说法中正确的是 (　　)‎ A.有机械振动必有机械波 B.波源振动时的运动速度和波的传播速度始终相同 C.由某波源激起机械波,机械波和波源的频率始终相同 D.一旦波源停止振动,由它激起的机械波也立即停止波动 ‎【解析】选C。有机械波必有机械振动,‎ 而有机械振动若没有介质则不会形成机械波,A错误;波的传播速度与介质有关,而质点的振动速度与波的传播速度无关,B错误;机械振动产生的机械波,两者的频率相同,C正确;振源停止振动时,波在介质中的传播仍然进行,D错误。‎ ‎2.如图所示的两图像,关于判断它们属于何种图像的说法正确的是 (　　)‎ A.甲是振动图像,乙是波动图像 B.甲是波动图像,乙是振动图像 C.都是波动图像 D.都是振动图像 ‎【解析】选B。甲中波的图像横轴为x轴,表示传播方向及介质中各质点的平衡位置到坐标原点的距离,振动图像横轴为t轴,表示时间,故甲是波动图像,乙是振动图像。故选B。‎ ‎3.图示为一列向右传播的横波在t=0时刻的波形图,a、b、c三个质点从图示时刻起第一次回到平衡位置的先后次序是 (　　)‎ A.b、c、a　　　　　　 B.c、b、a C.a、b、c D.a、c、b ‎【解析】选B。由题可知简谐横波向右传播,由波形平移法得知,‎ 图示时刻a质点向上运动,从图示时刻起第一次回到平衡位置的时间大于T;b质点向上运动,经过T第一次回到平衡位置;c质点向下运动,从图示时刻起第一次回到平衡位置的时间小于T:所以a、b、c三个质点从图示时刻起第一次回到平衡位置的先后次序是c、b、a。故选B。‎ ‎4.P、Q、M是某弹性绳上的三个质点,沿绳建立x坐标轴。一简谐横波正在沿x轴的正方向传播,振源的周期为0.4 s。在t=0时刻的波形如图所示,则在t=‎ ‎0.2 s 时, (　　)‎ A.质点P处于波谷 B.质点Q处于波峰 C.质点P处于平衡位置且向上运动 D.质点M处于平衡位置且向上运动 ‎【解析】选C。简谐横波沿x轴的正方向传播,t=0时刻质点P的速度向下,t=‎ ‎0.2 s=,P点经过平衡位置向上运动,故A错误,C正确;波从P传到Q的时间为T=0.1 s,t=0.2 s时,质点Q已经振动了T=0.1 s,而质点Q的起振方向向下,则在t=0.2 s时质点Q处于波谷,故B错误;在t=0.2 s时波传到M点,此时M点的运动方向向下,故D错误。‎ ‎5. (2018·北京高考)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0.15 m。当P运动到上方最大位移处时,Q 刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是 (　　)‎ A.0.60 m　　B.0.30 m　　C.0.20 m　　D.0.15 m ‎【解析】选B。可以画出PQ之间的最简单的波形,如图所示:‎ 由于P、Q之间可以含有多个完整的波形,‎ 则:xPQ=λ(n=0,1,2……)‎ 整理可以得到:λ=(n=0,1,2……)‎ 当n=0时,λ=0.3 m 当n=1时,λ=0.1 m,故选项B正确,A、C、D错误。‎ ‎6.图甲为一简谐横波在t=0.10 s时的波形图,P是平衡位置在x=0.5 m处的质点, Q是平衡位置在x=2 m处的质点;图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是 ‎ (　　)‎ A.这列波沿x轴负方向传播 B.这列波的传播速度为2 m/s C.从t=0.10 s到t=0.15 s,P通过的路程为10 cm D.t=0.15 s,P的加速度方向与y轴正方向相同 ‎【解析】选A。振动图像的斜率表示速度,由乙图读出,在t=0.10 s时Q点的速度方向沿y轴负方向,由波形的平移法判断可知该波沿x轴负方向传播,故选项A正确;由甲图读出波长为λ=4 m,由乙图读出周期为T=0.2 s,则波速为v==‎ ‎20 m/s,故选项B错误;从t=0.10 s到t=0.15 s,经过时间为Δt=0.05 s=,由于在t=0.10 s时质点P不在平衡位置和最大位移处,所以从t=0.10 s到t=‎ ‎0.15 s,质点P通过的路程不等于10 cm,故选项C错误;在t=0.15 s时,即从t=0.10 s时刻开始经过四分之一周期,质点P在平衡位置上方,加速度的方向沿y轴负方向,故选项D错误。‎ 二、计算题(本题共2小题,共34分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)‎ ‎7.(16分)一列横波沿直线传播,某时刻的波形如图所示,质点A与原点O相距2 m;此时刻A点速度方向如图所示,若A再经过0.2 s后将第一次达到最大位移,求这列波的波长、波速和频率。‎ ‎【解析】由图知波长λ=2×4 m=8 m 由0.25T=0.2 s得周期T=0.8 s v== m/s=10 m/s f==1.25 Hz 答案:8 m　10 m/s　1.25 Hz ‎8.(18分)如图是某绳上机械波形成过程的示意图。质点1‎ 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4……各个质点依次上下振动,把振动由绳的左端传到右端。已知t=0时,质点1开始向上运动,t=时,质点1到达最上方,质点5开始向上运动。‎ 问:t分别为、T、T时,质点8、12、16的运动状态(是否运动,运动方向)如何?‎ ‎【解析】由于质点间的相互作用,前面的质点总是带动后面的质点振动,所以后面的质点总是滞后于前面的质点。t=时,质点8未达到最高点,正在向上运动,质点12、16未运动;t=T时,质点8正在向下运动,质点12向上运动,质点16未运动;t=T时,质点8、12正在向下运动,质点16向上运动。‎ 答案:见解析 ‎　　　　　　　　 (15分钟·30分)‎ ‎9.(6分)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,波中A、B两质点平衡位置间的距离为1.0 m,且小于一个波长,如图甲所示,两质点振动图像如图乙所示,由此可知 (　　)‎ A.波中任意质点在2 s内通过的路程为4 cm B.该波的波长为4 m C.B点振动比A点落后1 s D.该波的波速为 m/s ‎【解析】选A、B、C。由振动图像可知周期T=4 s,2 s内任意质点通过的路程为2A,即4 cm,故A项符合题意;波沿x轴正向传播,A、B两质点平衡位置间的距离为1.0 m,且小于一个波长,由振动图像知B点振动落后A点振动T,则:λ=AB,解得:λ=4 m,故B项符合题意;波沿x轴正向传播,A、B两质点平衡位置间的距离小于一个波长,由振动图像知B点振动落后A点1 s,故C项符合题意;波速v===1 m/s,故D项不符合题意。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎　　如图所示,a、b是一列横波上的两个质点,它们在x轴上的距离s=30 m,波沿x轴正方向传播,当a运动到最高点时b恰好经过平衡位置,经过3 s,波传播了30 m,并且a经过平衡位置,b恰好到达最高点,那么不正确的是 (　　)‎ A.这列波的速度一定是10 m/s B.这列波的周期可能是0.8 s C.这列波的周期可能是3 s D.这列波的波长可能是 24 m ‎【解析】选C。由于经过3 s波传播了30 m,故波的传播速度为v==10 m/s,A正确;由于a到b间既可能是λ+n λ,也可能是λ+n λ,故可能是λ+n λ=‎ ‎30 m,也可能是λ+n λ=30 m;将λ=24 m代入可得n=1,该波长是可能的,D正确;由于其波速为10 m/s,故当周期为0.8 s时,波长为10 m/s×0.8 s=8 m,将该波长代入上面的两个式子中,得n=3,是有可能的,B正确;当周期为3 s时,波长为10 m/s×3 s=30 m,代入后发现不存在与之相对应的整数n,C不正确。‎ ‎10.(6分)(多选)如图所示,甲、乙、丙、丁为用频闪照相机连续拍摄的四张在x轴上0～6 m区间段简谐波的照片。已知波沿x轴传播,照相机频闪时间间隔相等且小于波的周期,第一张照片与第四张照片时间间隔为1 s,则由照片判断下列选项正确的是 (　　)‎ A.波的波长为4 m B.波一定沿+x方向传播 C.波速可能为15 m/s D.波速可能为9 m/s ‎【解析】选A、C、D。由图知,波长为λ=4 m,故选项A正确;由于无法确定图中质点的振动方向,也就无法判断波的传播方向,故选项B错误;‎ 若波沿+x方向传播,则得t=1 s=(n+)T,波速v=,联立得v=(4n+3) m/s(n=0,1,2,…),当n=3时,v=‎ ‎15 m/s;同理得若波沿-x方向传播,v=(4n+1) m/s(n=0,1,2,…),当n=2时,v=‎ ‎9 m/s,故选项C、D正确。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎　　一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4 m/s。某时刻波形如图所示,下列说法正确的是 (　　)‎ A.这列波的振幅为4 cm B.此时x=4 m处质点沿y轴正方向运动 C.这列波的周期为8 s D.此时x=6 m处质点的加速度最小 ‎【解析】选B。这列波的振幅为2 cm,故A错误;波沿x轴正方向传播,由波形平移法得知,此时x=4 m处质点沿y轴正方向运动,故B正确;由图知,波长λ=8 m,由波速公式v=,得周期T=2 s,故C错误;此时x=6 m处质点位于波谷,加速度最大,故D错误。‎ ‎【总结提升】形成波的多解问题的三种情况 ‎(1)传播方向的不确定形成多解:波总是由波源发出并由近及远地传播,波在介质中传播时,介质中各质点的振动情况根据波的传播方向是可以确定的,反之亦然。但是,根据题中的条件,‎ 不能确定波的传播方向或者不能确定质点的振动方向时,就会出现多解。‎ ‎(2)传播距离、时间的不确定形成多解:沿波的传播方向,相隔一个波长且相邻的两个质点的振动步调是完全相同的。在时间上相隔一个周期的两个时刻的波形曲线也是完全相同的。故当题中没有给定波的传播时间或波的传播距离时,就会出现多解现象。‎ ‎(3)两质点之间关系的不确定形成多解:沿波的传播方向,如果两个质点之间的距离不确定或者相位关系不确定,就会形成多解。‎ ‎11.(6分)(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0 m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0 m处的质点;图乙为质点Q的振动图像,下列说法正确的是 (　　)‎ A.在t=0.10 s时,质点Q向y轴正方向运动 B.在t=0.25 s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cm D.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10πt m ‎【解析】选B、D。图乙为质点Q的振动图像,则知在t=0.10 s时,质点Q正从平衡位置向波谷运动,所以t=0.10 s时,质点Q向y轴负方向运动,故选项A错误;在t=0.10 s时,质点Q向y轴负方向运动,根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播,此时质点P正向上运动。由图乙读出周期T=0.2 s,从t=0.10 s到t=‎ ‎0.25 s经过的时间为Δt=0.15 s=T,则在t=0.25 s时,质点P位于x轴下方,加速度方向与y轴正方向相同,故选项B正确;从t=0.10 s到t=0.25 s经过的时间为Δt=T,由于t=0.10 s时刻质点P不在平衡位置或波峰、波谷处,所以质点P通过的路程不是3A=30 cm,故选项C错误;质点Q简谐运动的表达式为y=Asint=0.10sint m=0.10sin10πt m,故选项D正确。‎ ‎12.(12分)某列波在t=0时刻的波形如图中实线所示,虚线为t=0.3 s(该波的周期T >0.3 s)时刻的波形图,已知t=0时刻质点P向平衡位置方向运动,请判定波的传播方向并求出波速。‎ ‎【解题指南】解答本题要把握以下三点:‎ ‎(1)由t=0时刻的波形和质点P的振动方向根据“同侧法”判定波的传播方向。‎ ‎(2)根据两个时刻的波形位置关系确定周期满足的关系通项,结合题目条件确定周期。‎ ‎(3)根据v=求波速。‎ ‎【解析】由于在t=0时刻质点P向平衡位置方向运动,因此根据振动方向与波的传播方向的“同侧”关系可知,波向x轴负方向传播,从图中可知,此波的波长为λ=4 m,从实线到虚线经过的时间为0.3 s,因此周期满足的关系通项为(n+)T ‎=0.3 s,解得T= s(n=0,1,2,…),又因为T>0.3 s,因此只有n=0满足,此时T=0.4 s,根据波长、波速、周期的关系可知,波的传播速度为v==10 m/s。‎ 答案:x轴负方向　10 m/s 关闭Word文档返回原板块