A. 在t时刻,N恰好在波谷位置 B. 在t时刻,N位移为负,速度向上
C. 在t时刻,N位移为负,速度向下 D. 在2t时刻,N位移为-,速度向下
【答案】C
【解析】【解答】因为波向右传播,当时M在波峰位置时,N点在平衡位置且向下振动,当M点由波峰向平衡位置运动过程中,N点就由平衡位置向波谷运动,所以经过时间t,M点的位置是+时,N点在平衡位置下方,向下运动,还没有到达波谷,故A,B错误,C正确;M点经过时间从+运动到波峰,所以从+运动到平衡位置的时间小于,所以,M点从平衡位置向下运动,到返回平衡位位置向上运动过程中,N点就从波谷向波峰运动,经过2t后,一点在平衡位置的下方,所以N点速度方向向上,所以D错误。
【分析】本题主要考查了波的传播,意在考查考生的理解能力。
知道介质中相相距的两质点的振动区别,尤其是其有一个质点在特殊位置时,另一个质点的振动情况.
3.如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动。
以平衡位置O为原点,建立Ox轴。
向右为x的轴的正方向。
若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】【解答】由于向右为正方向,振子位于N点时开始计时,所以0时刻位移为正,在正向最大位移处,将向左运动,即负方向运动,故A正确;
【分析】当振子运动到N点时开始计时,分析此时振子的位置,即确定出t=0时刻质点的位置,即可确定位移时间的图象.
4.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0.15m。
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.0.60mB.0.30m C.0.20mD.0.15m
【答案】B
【解析】【解答】根据题意,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,说明PQ之间是半个波长或加上n个整波长,即,n=0,1,2,3……..当n=0时,,故答案为:
B。
【分析】本题考查机械波的传播,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,说明PQ之间至少是半个波长,理解题意即可解答。
5.周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波( )
A. 沿x轴正方向传播,波速v=20m/s B. 沿x轴正方向传播,波速v=10m/s
C. 沿x轴负方向传播,波速v=20m/s D. 沿x轴负方向传播,波速v=10m/s
【答案】B
【解析】【分析】横波的振动方向与传播方向垂直,已知P点的振动方向向下,由同侧法可知传播方向右,而读图得波长=20m,T=2s,则波速,故选项B正确。
【点评】横波的波动与振动的方向垂直,判断方法有四种:
同侧法、带动法(特殊点法)、微平移法、口诀法(上坡下、下坡上)。
6.简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。
若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四副波形中质点a最早到达波谷的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】【解答】由图A知,波长=2s,周期T=,由图知质点a向上振动,经3T/4第一次到达波谷,用时,B图对应波长=s,周期T=,由图知质点a向下振动,经过T/4第一次到达波谷,用时, C图对应波长=s,周期T=,由图知质点a向上振动,经3T/4第一次到达波谷,用时.D图对应波长=,由图知质点a向下振动,经过T/4第一次到达波谷,用时,所以D正确。
【分析】本题考查机械波,首先计算波长,求出周期,然后由传播方向结合波形图判断质点的振动方向,得到第一次到达波谷所以的时间。
7.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,两质点的横坐标分别为和,图乙为质点从该时刻开始计时的振动图象,下列说法正确的是( )
A. 该波沿方向传播,波速为 B. 质点经过振动的路程为
C. 此时刻质点a的速度沿方向 D. 质点在时速度为零
【答案】D
【解析】【解答】根据点在该时刻向上运动可以确定波沿传播,A错,由乙图可知周期为8秒,4秒内质点振动的路程为,B错,波沿传播可以判定沿方向运动,C错,经过2秒质点振动四分之一周期,质点刚好运动到最大位移处速度为零,D正确。
【分析】对简谐波问题,把握好质点振动与波传递的联系以及周期、波长、波速、振幅关系是关键,如本题中,根据质点振动方向和波的延迟性(后面学前面)可以确定波的传播方向以及点的振动方向,再由振动周期和振幅可以求得振动路程。
8.图1所示为一列简谐横波在t=0时的波动图象,图2所示为该波中x=4m处质点P的振动图象,下列说法正确的是( )
A. 此波的波速为0.25m/s B. 此波沿x轴正方向传播
C. t=0.5s时质点P移动到x=2m处 D. t=0.5s时质点P偏离平衡位置的位移为0
【答案】D
【解析】【解答】解:
A、由图可知,周期T=1.0s,波长λ=4m,则波速v=,故A错误.
B、x=4m处的质点在t=0时刻向下振动,根据上下坡法知,波沿x轴负方向传播,故B错误.
C、t=0.5s时,质点P运动平衡位置向上振动,偏离平衡位置的位移为零,质点不随波迁移,故C错误,D正确.
故选:
D.
【分析】根据质点的振动方向确定波的传播方向,根据波长和周期求出波速.根据运动的时间,结合周期的大小确定P的位置.
9.机械运动在介质中传播形成机械波.下列说法正确的是( )
A. 如果波源停止振动,在介质中传播的波动也立即停止
B. 在纵波中质点的振动方向总是垂直于波的传播方向
C. 在横波中两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长
D. 横波中振动质点不随波迁移,纵波中振动质点随波迁移
【答案】C
【解析】【解答】解:
A、振源停止振动时,由于惯性,其他振动质点并不立即停止振动,所以在介质中传播的波动并不立即停止.故A错误.
B、在纵波中质点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上.故B错误.
C、根据波长的定义知:
在横波中两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长.故C正确.
D、在横波和纵波中振动质点都不随波迁移,故D错误.
故选:
C
【分析】振源停止振动时,在介质中传播的波动并不立即停止.在纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上.在横波中两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长.机械波中振动质点都不随波迁移.
10.一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示,A、B两质点间距为8m,B、C两质点平衡位置的间距为3m,当t=1s时,质点C恰好通过平衡位置,该波的波速可能为( )
A. m/s B. 3m/s C. 5m/s D. 11m/s
【答案】C
【解析】【解答】解:
由图读出波长λ=8m.
波向右传播,质点C恰好通过平衡位置时,波传播的最短距离为1m,根据波形的平移法得:
t=(n+)T或(n+),n=0,1,2…,T=s=s,
则波速v==(8n+1)m/s或v=(8n+5)
当n=0时:
v=1m/s或5m/s,
当n=1时:
v=9m/s或13m/s,
当n=2时:
v=17m/s或21m/s,
故答案为:
C
【分析】每经过一个周期,波对外传播一个波长。
再结合波长和波速的关系式判断。
特别注意波动图像的多解。
二、多选题
11.质点运动的位移x与时间t的关系如图所示,其中做机械振动的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A,B,C
【解析】【解答】机械振动是指物体在某一平衡位置附近做来回往复运动,质点运动的位移x与时间t的关系如图所示中,故A,B,C正确,D错误。
【分析】本题考查了机械运动的概念,涉及位移表达式,属于容易题,意在考查考生对机械振动的理解能力。
机械运动是一个往复运动。
12.由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。
波源振动的频率为20H,波速为16m/s。
已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m,P、Q开始震动后,下列判断正确的是_____。
A. P、Q两质点运动的方向始终相同
B. P、Q两质点运动的方向始终相反
C. 当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置
D. 当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰
E. 当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰
【答案】B,D,E
【解析】【解答】根据题意信息可得,,故波长为,找P点关于S点的对称点,根据对称性可知和P的振动情况完全相同,Q两点相距,为半波长的整数倍,所以两点为反相点,故Q两点振动方向始终相反,即PQ两点振动方向始终相反,A错误B正确;P点距离S点,当S恰好通过平衡位置向上振动时,P点在波峰,同理Q点相距S点,,当S恰好通过平衡位置向下振动时,Q点在波峰,DE正确
【分析】先通过题干中所给出的波速和频率,利用公式λ=计算出波长.根据PQ两点的距离之差与半个波长相比较,利用半个波长的奇数倍或偶数倍来判断PQ振动的情况,可判知选项AB的正误.利用波长不是出P、Q与波源S之间的距离,通过不足一个波长的部分是波的四分之一还是四分之三,结合S点的运动情况,即可判断P、Q点的位置,继而可得知选项BDE的正误
13.两列频率相同、振幅均为A