2015-2016高中物理第12章第3节波长频率和波速同步练习新人教版选修3-4

12015-2016高中物理第12章第3节波长、频率和波速同步练习新人教版选修3-4基础夯实一、选择题(1～5题为单选题，6、7题为多选题)1．简谐机械波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是()A．振幅越大，则波传播的速度越快B．频率越大，则波传播的速度越快C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短答案：D解析：波速与振幅和频率没有直接的因果关系，所以A、B错误；质点在一个周期内的运动路程只与振幅有关，与波速无关，并不一定等于波长，故C错误；质点振动频率与波的频率相同，又f＝1T，故D正确。2．下表给出30℃时，声波在不同介质中的传播速度。显然当声波由空气进入纯水中时，波速增大，则下列说法中正确的是()介质空气纯水盐水橡胶软木铜铁波速(m/s)3321490153130～5048038004900A．频率增大，波长不变B．频率不变，波长增大C．频率和波长都不变D．频率和波长都变大答案：B解析：波在传播过程中频率不变，一列波从空气进入水中时，频率f不变，波速v增大，则由公式v＝λf知波长增大。3．(银川一中2013～2014学年高二下学期期中)如图所示是某一时刻的波形图象，波沿x轴正方向传播，波速是12m/s，则波长和频率分别是()A．3cm；200HzB．6cm；200HzC．2cm；400HzD．12cm；50Hz答案：B解析：由波形图可知，波长λ＝6cm，则周期为：T＝λv＝1200s，所以频率为：f＝1T＝2200Hz，故B正确。4．(潍坊市2013～2014学年高二下学期三校联考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是()A．a、b两点之间的距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期C．b点完成全振动次数比a点多一次D．b点完成全振动次数比a点少一次答案：D解析：由于a、b两质点是振动情况完全相同的相邻两质点，所以两者距离为一个波长，A错；波传播一个波长所用的时间为一个周期，故B错；由于波从a传到b，故a点比b点的全振动次数多一次，C错，D对。5．(北京顺义区牛栏山中学2014～2015学年高二下学期期中)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/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4cmB．这列波的周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为0答案：D解析：振幅为A＝2cm，故A错误；由图知，波长λ＝8m，由波速公式v＝λT，得周期T＝λv＝2s，故B错误；波沿x轴正方向传播，由“上下坡”法得知，此时x＝4m处质点沿y轴正方向运动，故C错误；此时x＝4m处质点正处于平衡位置，加速度为零，故D正确。6．三条在同一水平面上相互平行的弹性绳，在左端同一地点同时开始振动，经过一定时间后出现如图所示的情况，MN是距起始点相同距离的一条界线，则()3A．B波的波长最大B．A波的振动频率最大C．A、B、C三列波的传播速度相等D．C与A、B的材料一定不同答案：ABD解析：由图可知，B波的波长最大，A、B的传播速度相等，C波的传播速度最小，由于机械波的传播速度由介质决定，所以C与A、B的材料一定不同。在相同时间内，A波的波源做全振动的次数最多，因此A波的振动频率最大。7．(河北正定中学2014～2015学年高二下学期期中)波速均为v＝2m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播，某时刻波的图象分别如图所示，其中P、Q处的质点均处于波峰，关于这两列波，下列说法正确的是()A．甲波中的P处质点比M处质点先回平衡位置B．从图示的时刻开始，经过1.0s，P质点通过的路程为20cmC．此时刻，M点的运动方向沿x轴正方向D．从图示的时刻开始，P处质点比Q处质点先回平衡位置答案：AD解析：波向右传播，此时M点向上运动，P处质点比M处质点先回平衡位置，故A正确；经过1s，P点到达波谷，故B正确；波向右传播，此时M点向上运动，沿y轴的正方向，故C错误；T甲＝λ甲v＝2s，T乙＝λ乙v＝4s，P点、Q点回到平衡位置的时间tPtQ，故D正确。二、非选择题8．甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24m，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动10次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波速为多少？答案：83m/s解析：由题意可知T＝6010s＝6s。设此波的波长为λ，则有24＝λ＋λ2，λ＝16(m)∴v＝λT＝166m/s＝83m/s。能力提升4一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1.(信阳市2014～2015学年高二下学期检测)A、B两列波在某时刻的波形如图所示，经过t＝TA时间(TA为波A的周期)，两波再次出现如图波形，则两波的波速之比vAvB不可能是()A．B．C．D．答案：D解析：由图可知：34λA＝a，32λB＝a，根据题意周期关系为：t＝TA，t＝nTB(n＝1、2、3…)所以有：vA＝4a3TA，vB＝2an3TA(n＝1、2、3…)故有：vAvB＝2n(n＝1、2、3…)，故选项D不可能。2．图示为一列沿x轴负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2.4sB．在t＝0.9s时，P点沿y轴正方向运动C．经过0.4s，P点经过的路程为4mD．在t＝0.5s时，Q点到达波峰位置答案：D解析：本题考查波形图象及图象上某点的振动情况，由题意知34T＝0.6s，得T＝0.8s，A错。t＝0.9s时P点沿y轴负向运动B错，经过0.4s，P点经过的路程为2A＝0.4m，C错，Q点先向下运动经t＝0.5s恰到达波峰位置D正确，正确答案D。3.(绵阳南山中学2013～2014学年高二下学期期中)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5m的M点时开始计时，已知P点的振动周期为0.4s，下面说法中不正确的是()5A．这列波的波长是4mB．这列波的传播速度是10m/sC．质点Q(x＝9m)经过0.5s才第一次到达波峰D．M点右边各质点开始振动时的方向都是向下答案：C解析：由图象可知这列波的波长是4m，故A正确；根据v＝λT得：波速v＝10m/s，故B正确；再经过0.5s，即波向前传播了114个周期，Q点位于波谷，故C错误；由质点带动法知Q点刚开始振动时振动方向向下，则M点右边各质点开始振动时的方向都是向下，故D正确。4．一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45m，下图是A处质点的振动图象。当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是()A．4.5m/sB．3.0m/sC．1.5m/sD．0.9m/s答案：AD解析：由y－t图象知：T＝0.4s由题意知：0.45m＝(n＋14)λ则v＝λT＝4.54n＋1m/s(n＝0,1,2，…)当n＝0时，v＝4.5m/s当n＝1时，v＝0.9m/s当n＝2时，v＝0.5m/s由此可判断出A、D项正确，B、C项错。5．(三门峡市2014～2015学年高二下学期期末)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0～6cm区间段简谐波的照片。已知波沿x轴传播，照相机频6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间隔为1s，则由照片可知()A．波的波长为4mB．波一定是沿＋x方向传播C．波速一定是4m/sD．波可能是沿－x方向传播，且波速是9m/s答案：AD解析：由图知，波长为λ＝4m，故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B错误；若波沿＋x轴传播，则得t＝1s＝(n＋34)T，波速v＝λT，联立得v＝(4n＋3)m/s，n＝0,1,2，…当n＝0时，v＝3m/s；同理得，若波沿－x轴传播，v＝(4n＋1)m/s，n＝0,1,2，…当n＝2时，v＝9m/s，故C错误，D正确。二、非选择题6．如图所示，图甲为某波在t＝1.0s时的图象，图乙为参与该波动P质点的振动图象。(1)求该波的波速。(2)画出t＝3.5s时的波形。答案：(1)4m/s(2)见解析解析：(1)由图甲得波长λ＝4m，由图乙得周期T＝1s，所以波速v＝λT＝4m/s。(2)方法一：平移法由图乙可知1.0s时质点P向－y方向振动，所以图甲中的波沿x轴向左传播，传播距离Δx＝vΔt＝4×3.5m＝14m＝(3＋1/2)λ，所以只需将波形沿x轴负向平移12λ＝2m即可，如图(1)所示。7方法二：特殊点法如图(2)所示，在图中取两特殊质点a、b，因Δt＝3.5s＝312T，舍弃3取T2，找出a、b两质点振动T2后的位置a′、b′，过a′、b′画出正弦曲线即可。7.如图是一列沿x正向传播的简谐横波在传播方向上相距3m的两质点P和Q的振动图象，其实线是P点的振动图象，虚线是Q点的振动图象，若P质点离波源比Q质点近，则该波的最大波长是多少？若Q质点离波源比P点近，则该波的最大波长又是多少？答案：4m12m解析：由同一时刻P、Q两点的位移，画出P、Q间的波形图。由图可知t＝0时，P在正向最大位移处，Q在平衡位置且向负向运动。若P质点离波源近，则P、Q间的波形如图1所示，有34λ＝3，λ＝4m；若Q质点离波源近，则P、Q间的波形如图2所示，则有14λ＝3，λ＝12m。