高中物理机械波经典讲解

-1-机械振动与机械波1.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t时刻的波形图。已知该波的周期为T，a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点，则下列说法中正确的是（）A．在2Tt时，质点c的速度达到最大值B．在2tT时，质点d的加速度达到最大值C．从t时刻起，质点a比质点b先回到平衡位置D．从t时刻起，在一个周期内，a、b、c、d四个质点所通过的路程均为一个波长【解析】波沿x轴正方向传播，所以质点b比质点a先回到平衡位置，选项C错误；一个周期的时间里，各质点的路程4倍的振幅，而不是一个波长，选项D错误。【答案】B1．图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则A．t=0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大B．t=0.15s时，质点P的运动方向沿y轴正方向C．从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴正方向传播了6mD．从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30cm【解析】由乙图中Q点的振动图象可知t=0.15s时Q点在负的最大位移处，故具有正向最大加速度，故A正确；甲图描述的是t=0.10s时的波动图象，而根据乙图可知t=0.10s到t=0.25s内Q点将向下振动，这说明在甲图中此时Q点将向下振动，根据质点振动方向和波传播方向的关系可知，波向左传播，判定出经过四分之一周期即t=0.15s时质点P运动方向为Y轴负方向，故B错误；根据甲乙两图可知波长和周期，则波速：v=T=40m/s，故从t=0.10s到t=0.25s，波沿x负方向传播了6m，而并非沿x轴正方向传播，故C错误；质点在一个周期内通过的路程为4个振幅长度，结合0.10s时P点的位置可知在t=0.10s到t=0.25s的四分之三周期内，质点P通过的路程小于三个振幅即小于30cm，故D错误．故选A．y/cmy/cmx/m-101024680t/10-2s-101051015200QP甲乙-2-2.（2013·北京海淀二模，18题）—根弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0时使其开始沿y轴做简谐运动，在t=0.25s时，绳上形成如图4所示的波形。关于此波,下列说法中正确的是A.此列波为横波,0点开始时向上运动B.此列波的波长为2m,波速为8m/SC.在t=1.25s后,A、B两点的振动情况总相同D.当t=10s时，质点B正通过平衡位置向上运动【答案】D【解析】由题意可知该简谐波沿x轴向右传播，质点沿y轴方向上下振动，故此列波为横波，由图可看出波长为2m，0点开始时向下运动，t=0.25s时，波刚传播到x=1m处，故波速为4m/s，选项A、B错误。t=1.25s时,波刚好传播到x=5m（即B点）处，A、B两点相距半波长的奇数倍，振动情况总相反，C错误。该简谐波的周期为Tv=0.5s，t=1.25s时,波刚好传播到B点，B点向下运动，t=1.5s时，质点B正通过平衡位置向上运动，故再过17个周期，即当t=10s时，质点B正通过平衡位置向上运动3．如图所示，位于原点O处的波源在t=0时刻，从平衡位置（在x轴上）开始沿y轴正方向做周期为T的简谐运动，该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v，关于在vTx23处的质点P，下列说法正确的是A．质点P开始振动的方向沿y轴正方向B．质点P振动周期为T，振动速度的最大值为vC．若某时刻波源在波谷，则质点P也一定在波谷D．若某时刻质点P在波峰，则波源在也一定在波峰【答案】A【解析】质点P在波源的驱动力作用下做受迫振动，开始振动的方向与波源开始振动方向相同，即沿y轴正方向，其振动周期等于波源振动的周期，则质点P的振动周期为T，P点的振动速度与波速不同，其最大速度无法确定，故A正确B错误．波长为λ=vT，vTx23=32λ，则P点与波源振动情况总是相反，若某时刻波源在波谷，则质点P一定在波峰，若某时刻质点P在波峰，则波源一定在波谷，CD错误。4．如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若此时质元P正处于加速运动过程中，则此时PxyO-3-A．质元Q和质元M均处于加速运动过程中B．质元Q和质元N均处于加速运动过程中C．质元Q处于加速运动过程中，质元M处于减速运动过程中D．质元Q处于减速运动过程中，质元N处于加速运动过程中本题应选D。5.沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形曲线如图所示，其波速为10m／s，该时刻波恰好传播到x=6m的位置。介质中有a、b两质点，下列说法中正确的是A．0t时刻，b质点的运动方向向上B．0t时刻，b质点的速度大于a质点的速度C．0t时刻，b质点的加速度大于a质点的加速度D．st2.0时刻，mx9处的质点位于波谷【答案】B【解析】由于波沿x轴正向传播，故0t时刻，质点b向下运动，选项A错误。由于此时质点a的位移达到最大值，故此时质点a的速度为0，加速度最大，选项B正确C错误。由于波速为10m／s，所以st2.0时刻x=8m的质点刚要起振，波还未传到mx9处的质点，故选项D错误。6.如图甲所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，O点为振源，P点到O点的距离L=8.0m。t=0时刻O点由平衡位置开始振动，图乙为质点P的振动图像。下列判断正确的是甲乙A．该波的波速为2m/s，t=2s时刻振源O的振动方向沿y轴正方向B．该波的波速为4m/s，t=2s时刻振源O的振动方向沿y轴正方向C．该波的波速为2m/s，t=2s时刻振源O的振动方向沿y轴负方向D．该波的波速为4m/s，t=2s时刻振源O的振动方向沿y轴负方向【答案】A【解析】由图乙可知由O传波到P需要4s，故波速等于2m/s；由图乙可知质点P的起振方向沿y轴正方向，且周期为2s，故振源O的起振方向也沿y轴正方向，t=2s时刻，振源O刚好振动一个周期，振动方向跟起振方向一致，本题应选A.7.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6s时的波形图，波的周期T0.6s，则A．波的周期为0.8sB．在t＝0.9s时，P点沿y轴正方向运动C．经过0.6s，P点经过的路程为0.2mD．在t＝0.5s时，Q点到达波峰位置cmy/mx/-4-【答案】C【解析】由已知条件可知4T=0.6s，故波的周期为2.4s，A错误；t＝0s时，质点P向上振动，故t＝0.9s时，P点沿y轴负方向运动，B错误；经过0.6s，P点经过的路程为一个振幅，即0.2m，C正确；t＝0s时，质点Q向上振动，故在t＝0.5s时，Q点不能到达波峰位置，D错误。8.如图所示为一列沿着x轴正方向传播的横波在t=0时刻的波形图。已知这列波的周期T=2.0s。则A．这列波的波速v=2.0m/sB．在t=0时，x=0.5m处的质点速度为零C．经过2.0s，这列波沿x轴正方向传播0.8mD．在t=0.4s时，x=0.5m处的质点的运动方向为y轴正方向【答案】D【解析】由图像可知波长=1m，由vT可知这列波的波速v=0.5m/s，A错误；在t=0时，x=0.5m处的质点在平衡位置，速度最大，B错误；经过2.0s，这列波沿x轴正方向传播1.0m，C错误；由于波沿x轴正方向传播，经过t=0.4s14T，x=0.5m处的质点的运动方向为y轴正方向，D正确。9.一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y＝0.1sintπ5.2，位移y的单位为m，时间t的单位为s。A.弹簧振子的振幅为0.2mB.弹簧振子的周期为1.25sC.在t=0.2s时，振子的运动速度为零D.在任意0.2s时间内，振子的位移均为0.1m【答案】C【解析】将关系式y＝0.1sin2.5πt与简谐波的表达式sinyAt对比可得，振幅A=0.1m，周期222.5T0.8s，选项AB错误。在t=0.2s=14T时，振子的位移达到最大，此时运动速度为零，选项C正确。阵子在平衡位置附近上下振动，若起振点在平衡位置或最大位移处，则0.2s时间内，振子的位移均为0.1m，若起振点不是上述位置，则D项错误。10．右图是沿x轴正向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为2.0m/s，下列说法正确的是A．该波的振动周期为4.0sB．此时刻质点P的振动方向沿y轴正方向C．经过△t=3.0s，质点P将沿x轴正向移动6.0mD．经过△t=4.0s，质点Q通过的路程是0.40m【答案】D【解析】周期T=42.0v=2.0s，选项A错误；“峰前升，峰后降”，质点P此时在峰后，故沿y轴负向运动，选项B错误；质点P只在其平衡位置附近上下振动，不随波逐流，选项C错误；经过△t=4.0s=2T，质点Q通过的路程是振幅的8倍，即0.40m，选项D正确。11．甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，Q是平衡位置x=4.0m处的质点，图乙是质点Q的振动图象，A．t=0.10s时，质点Q的速度达到正向最大B．t=0.10s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向C．从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴正方向传播了6.0m0.2错误!未找到引用源。0.2010.5vbx/mmmmmmmmmy/m-5-D．从t=0.10s到t=0.15s，质点Q通过的路程为30cm【答案】C【解析】由题图可知该简谐横波沿x轴正向传播，t=0.10s时，质点Q到达平衡位置，正向下运动，其速度达到负向最大，选项A、B错误；该简谐横波的波速为8m/s=40m/s0.20vT，从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴正方向传播了6.0m，选项C正确；从t=0.10s到t=0.15s，即4T，质点Q通过的路程为10cm，选项D错误。12.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图象（图中仅画出0~12m范围内的波形）。经过1.2ts的时间，恰好第三次重复出现图示的波形。根据提供的信息，下列判断中正确的A．波的传播速度的大小为30m/sB．波中质点P的振动的周期为0.3sC．可以画出波中质点P的振动图像D．该时间段内质点P经过的路程为24m【答案】C【解析】由波动图象读出波长．根据“经过1.2s该波形恰好第三次重复出现”，确定周期，由公式v=T确定波速．质点经过3个周期，通过的路程是12个振幅，由于波的传播方向沿x轴正向，所以可以画出P点的振动图象．本题应选C。13.下列沿着X轴正方向传播的横波，在t=0s刻的波形如图甲所示，则图乙表示图甲中E,F,G,H四个质点中哪一个质点的振动图像A.E点,B.F点C.G点D.H点B【解析】由于该横波沿x轴正方向传播，根据“峰前升，峰后降”可知图乙表示质点F的振动图象，14．（2013·北京大兴一模，17题）一列沿x轴正向传播的横波在某时刻波的图象如图甲所示，A、B、C、D为介质中沿波的传播方向上四个质点，若从该时刻开始再经过5s作为计时零点，则图乙可以用来反映下甲x/my/cm0210-10684乙t/sy/cm00.0510-100.150.200.10图2Qy/cmx/m10－10OP62481012-6-列哪个质点的振动图象()A．质点B．质点BC．质点CD．质点DC【解析】由题图乙可知该横波周期为4s，经过5s即1.25个周期作为计时零点，质点向上运动，结合图甲以及横波沿x轴正向传播15．如图甲为t=0时刻沿x轴方向传播的简谐横波，图乙是横波上P质点的振动图线，则该横波A．沿x轴正方向传播，波速为0.2m/sB．沿x轴正方向传播，波速为20m/sC．沿x轴负方向传播，波速为0.2m/sD．沿x轴负方向传播，波速为20m/s【答案】C【解析】由图甲可知该横波波长=40cm，由图乙可知该横波周期T=2s，故该横波的波速0.2m/svT，又P质点的起振方向向上，故该横波沿x轴负方向传播；故选C。16．图5是一列简谐横波在t=2s时的波形图，图6是这列波中P点的振动图象，则该波的传播速度和传播方向是A．v=25m/s，向x轴负方向传播B．v=25m/s，向x轴正方向传播C．v=50m/s，向x轴负方向传播D