2018-2019學(xué)年高中物理 課時提升作業(yè) 八 12.3 波長、頻率和波速（含解析）新人教版選修3-4.doc

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波長、頻率和波速(40分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題，每小題8分，共56分)1.(多選)(2018昆明高二檢測)介質(zhì)中有一列簡諧機(jī)械波傳播，波源振動周期為T，振幅為A，波速為v，對于其中某個振動質(zhì)點(diǎn)()A.它的振動速度等于波的傳播速度B.它的振動振幅一定為AC.它在一個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長D.它的振動頻率等于波源的振動頻率E.若這一點(diǎn)P與波源距離s=vT，則質(zhì)點(diǎn)P的位移與波源的位移相同【解析】選B、D、E。在同種均勻介質(zhì)中波的傳播過程中傳播速度為定值，而質(zhì)點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)做簡諧運(yùn)動，其速度大小是變化的，和波速無關(guān)，故A錯誤；波傳播過程中，各振動質(zhì)點(diǎn)的振動周期、振幅、起振方向都和波源質(zhì)點(diǎn)相同，故B、D正確；質(zhì)點(diǎn)在一個周期內(nèi)走過的路程等于4個振幅的長度，并非一個波長，故C錯誤；若這一點(diǎn)P與波源距離s=vT，恰好為波長的整數(shù)倍，所以質(zhì)點(diǎn)P的位移與波源的位移相同，故E正確。所以B、D、E正確，A、C錯誤。2.(2018邢臺高二檢測)同一波源分別在甲、乙兩種不同介質(zhì)中產(chǎn)生的甲、乙兩列波，它們的頻率分別為f1、f2，波速分別為v1、v2，波長分別為1、2，在下列關(guān)系式中正確的是()A.v11=v22B.v1f1=v2f2C.f11=f22D.v1f2=v2f1【解析】選A。波的頻率由波源決定，同一波源產(chǎn)生的兩列波頻率是一定的，所以f1=f2；根據(jù)波速公式v=f，f相同，則v，即有v11=v22，A正確、B、C、D錯誤。故選A。3.(2015四川高考)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動。測得兩小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰。這列水面波()A.頻率是30 HzB.波長是3 mC.波速是1 m/sD.周期是0.1 s【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行:(1)根據(jù)小木塊每分鐘上下30次，可計(jì)算出頻率和周期。(2)根據(jù)甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰，可計(jì)算出波長。(3)由v=T可求出波速?！窘馕觥窟xC。由于小木塊每分鐘振動30次，因此周期為:T=6030 s=2 s，頻率為:f=1T=0.5 Hz，故A、D錯；又因?yàn)榧自诓ü葧r，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰，所以32=sAB，解得波長=2 m。波速v=T=1 m/s，B錯、C對。4. (多選)如圖所示為一列簡諧橫波的波動圖象。已知波速v=60 m/s且沿x軸正方向傳播，從圖中可知()A.各質(zhì)點(diǎn)振幅為2 cm，波長為24 m，周期為2.5 sB.在x=6 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度方向沿x軸正方向C.在x=18 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度最大D.在x=24 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為2 cm，振動周期為0.4 s【解析】選C、D。由v=T得，T=v=0.4 s，橫波質(zhì)點(diǎn)振動方向與傳播方向垂直，x=6 m處質(zhì)點(diǎn)的速度方向向上，故A、B選項(xiàng)錯誤，C、D選項(xiàng)正確。5.(多選)(2018太原高二檢測)在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為L，如圖甲所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1，質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動，經(jīng)過時間t，第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則該波的()A.周期為t，波長為8LB.周期為23t，波長為8LC.周期為23t，波速為12LtD.周期為t，波速為8Lt【解析】選B、C。由圖知波長=8L。簡諧橫波向右傳播，圖中質(zhì)點(diǎn)9的振動向上，而波源1起振方向向下，所以經(jīng)過時間t第一次出現(xiàn)如圖所示的波形，圖中還有半個波長的波形沒有畫出，則圖示時刻質(zhì)點(diǎn)9已經(jīng)振動了0.5T，則質(zhì)點(diǎn)1振動了1.5T，即1.5T=t，得到T=23t，波速v=T=12Lt。故B、C正確，A、D錯誤。故選B、C。6.(多選)一列橫波在t=0時刻的波形如圖中實(shí)線所示，在t=1 s時的波形如圖中虛線所示。由此可以判定此波的()A.波長一定是4 cmB.周期一定是4 sC.振幅一定是2 cmD.傳播速度一定是1 cm/s【解析】選A、C。關(guān)于波的圖象的題目，一般可分為兩類:一類是讀圖，可以直接從圖上讀出振幅和波長，此題便可讀出波長是4 cm，振幅是2 cm，故選項(xiàng)A、C正確；另一類是根據(jù)圖象給定的條件，去計(jì)算波速、周期，判定波傳播的方向，判定某一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況及判定某一時刻的波形圖。由題可知nT+14T=1 s(n=0，1，2，3，)，周期有不確定解，因此選項(xiàng)B錯誤。同理，傳播速度v=T也不確定，選項(xiàng)D錯誤。7.(多選)(2018全國卷)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=0和t=0.20 s 時的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期T0.20 s。下列說法正確的是()A.波速為0.40 m/sB.波長為0.08 mC.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時位于波谷D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時位于波谷E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s，則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m【解析】選A、C、E。由圖象可知波長=0.16 m，B錯；由于該波的周期T0.2 s，結(jié)合圖象可知T=0.4 s，則波速為0.40 m/s，A對；t=0時x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正向振動，t=0.70 s時位于波谷，t=0.12 s時位于平衡位置與波峰之間的某一位置，C對，D錯；據(jù)f=可知此波波速變?yōu)?.80 m/s，則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m，E對，故選A、C、E。二、非選擇題(14分)8.一列簡諧橫波正在沿x軸的正方向傳播，波速為0.5 m/s， t=0時刻的波形如圖甲所示。(1)求橫波中質(zhì)點(diǎn)振動的周期T。(2)在圖乙中畫出t=1 s時刻的波形圖(至少畫出一個波長)。(3)在圖丙中畫出平衡位置為x=0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象(從t=0時刻開始計(jì)時，在圖中標(biāo)出橫軸的標(biāo)度，至少畫出一個周期)。乙丙【解析】(1)由圖甲讀出波長=2 m，由波速公式v=T得: T=v=20.5 s=4 s。(2)因?yàn)閠=1 s=14T，則簡諧橫波向右平移14，畫出t=1 s時刻的波形圖如圖所示。(3)從t=0時刻開始計(jì)時， x=0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，所以該處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象是余弦曲線。畫出平衡位置為x=0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象如圖所示。答案:(1)4 s(2)(3)1.(15分)(1)(多選)一振動周期為T、振幅為A，位于x=0點(diǎn)的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡諧振動。該波源產(chǎn)生的一列簡諧橫波沿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(diǎn)P，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P振動的說法正確的是()A.振幅一定為AB.周期一定為TC.速度的最大值一定為vD.開始振動的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離E.若質(zhì)點(diǎn)P與波源的距離x=vT，則質(zhì)點(diǎn)P的位移與波源的相同F(xiàn).質(zhì)點(diǎn)P在一個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長(2)(2018沈陽高二檢測)一列簡諧波沿x軸方向傳播，已知x軸上x1=0和x2=1 m兩處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象分別如圖甲、乙所示，求此波的傳播速度?！窘馕觥?1)選A、B、E。機(jī)械波是將波源的振動形式和能量向外傳遞的過程，對簡諧波而言，介質(zhì)中各振動質(zhì)點(diǎn)的振幅和周期都與波源的相同，A、B正確；質(zhì)點(diǎn)P的最大振動速度不是波的傳播速度v，C錯誤；質(zhì)點(diǎn)P開始振動的方向與波源開始振動的方向相同，與它們的距離無關(guān)，D錯誤；若質(zhì)點(diǎn)P與波源的距離x=vT=，相差波長整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)，振動情況都相同，故E正確；質(zhì)點(diǎn)振動時，一個周期內(nèi)走過的路程等于振幅的4倍，與波長無關(guān)，故F錯誤。(2)由所給出的振動圖象可知周期T=410-3 s。由題圖可知，t=0時刻，x1=0的質(zhì)點(diǎn)在正向最大位移處，x2=1 m的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動；所以當(dāng)簡諧波沿x軸正向傳播時，兩質(zhì)點(diǎn)間距離為x=(n+34)1，當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時，兩質(zhì)點(diǎn)間距離為x=(n+14)2，其中n=0，1，2因?yàn)?n+34)1=1 m，所以1=44n+3 m因?yàn)?n+14)2=1 m，所以2=44n+1 m波沿x軸正方向傳播時的波速v1=1T=1 0004n+3 m/s，(n=0，1，2)波沿x軸負(fù)方向傳播時的波速v2=2T=1 0004n+1 m/s，(n=0，1，2)答案:(1)A、B、E(2)若沿x軸正方向傳播時的波速v1=1 0003+4n m/s(n=0，1，2，)；若沿x軸負(fù)方向傳播時的波速v2=1 0001+4n m/s(n=0，1，2，)2.(15分)(1)(多選)(2016全國卷)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15 s。下列說法正確的是()A.水面波是一種機(jī)械波B.該水面波的頻率為6 HzC.該水面波的波長為3 mD.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r能量不會傳遞出去E.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r振動的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移(2)一列簡諧橫波t1時刻的波形如圖中實(shí)線所示，t2時刻的波形如圖中虛線所示，已知t=t2-t1=0.5 s。問:這列波的傳播速度是多少？若波向左傳播，且3Tt4T，波速是多大？若波速等于68 m/s，則波向哪個方向傳播？【解析】(1)選A、C、E。水波是機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播形成的，A對；由題意可知T=159 s=53 s，f=0.6 Hz，波長=vT=3 m，B錯、C對；波傳播時將振源能量向外傳播，而振動的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，D錯、E對。故選A、C、E。(2)有兩組解:若波向右傳播，傳播距離x=(n+14)，則有v右=xt=(n+14)80.5 m/s =(16n+4) m/s(n=0，1，2，)；若波向左傳播，傳播距離x=(n+34)，則有v左=xt=(n+34)80.5 m/s=(16n+12) m/s(n=0，1，2，)。因波向左傳播，且3Tt4T，則必有3x4，故n=3，v左=(163+12) m/s=60 m/s。因波速v=68 m/s，所以x=vt=680.5 m=34 m=(4+14)，故波向右傳播。答案:(1)A、C、E(2)若波向右傳播，v右=(16n+4) m/s(n=0，1，2，)；若波向左傳播，v左=(16n+12) m/s(n=0，1，2，)60 m/s向右