新教材適用2023-2024學(xué)年高中物理第三章機(jī)械波2.波速與波長(zhǎng)頻率的關(guān)系課后訓(xùn)練教科版選擇性必修第一冊(cè)

2.波速與波長(zhǎng)、頻率的關(guān)系課后訓(xùn)練鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于波速,下列說法正確的是()A.反映了質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢B.反映了振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢C.波速由介質(zhì)和波源共同決定D.波速與波源的頻率成正比答案:B解析:波速反映的是振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度,它與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)快慢無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;波速只由介質(zhì)決定,而與頻率和波長(zhǎng)無關(guān),選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.介質(zhì)中有一列簡(jiǎn)諧機(jī)械波在傳播,對(duì)于其中某個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)()A.它的振動(dòng)速度等于波的傳播速度B.它的振動(dòng)方向一定垂直于波的傳播方向C.它在一個(gè)周期內(nèi)通過的路程等于一個(gè)波長(zhǎng)D.它的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率答案:D解析:機(jī)械波在傳播過程中,波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān),而質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度周期性變化,振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,只是在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;機(jī)械波可能是橫波,也可能是縱波,故振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不一定垂直于波的傳播方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是由波源的振動(dòng)引起的,是受迫振動(dòng),故質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率,選項(xiàng)D正確。3.用手握住較長(zhǎng)軟繩的一端連續(xù)上下抖動(dòng),形成一列簡(jiǎn)諧橫波。某一時(shí)刻的波形如圖所示,繩上a、b兩質(zhì)點(diǎn)均處于波峰位置。下列說法正確的是()A.a、b兩點(diǎn)之間的距離為半個(gè)波長(zhǎng)B.a、b兩點(diǎn)振動(dòng)開始時(shí)刻相差半個(gè)周期C.b點(diǎn)完成全振動(dòng)次數(shù)比a點(diǎn)多一次D.b點(diǎn)完成全振動(dòng)次數(shù)比a點(diǎn)少一次答案:D解析:相鄰的兩個(gè)波峰之間的距離為一個(gè)波長(zhǎng),A錯(cuò)誤;波在一個(gè)周期內(nèi)向前傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng),a點(diǎn)比b點(diǎn)早振動(dòng)一個(gè)周期,完成全振動(dòng)的次數(shù)也比b點(diǎn)多一次,故B、C錯(cuò)誤,D正確。4.男女生二重唱中,女高音和男中音的頻率、波長(zhǎng)和波速分別為f1、λ1、v1和f2、λ2、v2,它們之間的關(guān)系是()A.f1>f2,λ1>λ2,v1>v2B.f1<f2,λ1<λ2,v1<v2C.f1>f2,λ1<λ2,v1=v2D.以上說法都不正確答案:C解析:由于兩聲音是同一種機(jī)械波,因而在空氣中波速相同,A、B錯(cuò)誤;而音調(diào)高即是頻率高,即f1>f2,又v=λf,所以λ1<λ2,C正確,D錯(cuò)誤。5.三條在同一水平面上相互平行的彈性繩,在左端同一地點(diǎn)同時(shí)開始振動(dòng),經(jīng)過一定時(shí)間后出現(xiàn)如圖所示的情況,MN是距起始點(diǎn)相同距離的一條界線,則下列說法錯(cuò)誤的是()A.B波的波長(zhǎng)最大B.A波的振動(dòng)頻率最大C.A、B、C三列波的傳播速度相等D.C與A、B的材料一定不同答案:C解析:由題圖可知,B波的波長(zhǎng)最大,A、B的傳播速度相等,C波的傳播速度最小,由于機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定,所以C與A、B的材料一定不同。在相同時(shí)間內(nèi),A波的波源完成全振動(dòng)的次數(shù)最多,因此A波的振動(dòng)頻率最大。綜上所述,只有選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的。6.在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)0.1s到達(dá)最大位移處,在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了0.5m,則這列波()A.周期是0.2sB.波長(zhǎng)是0.5mC.波速是2m/sD.經(jīng)1.6s傳播了8m答案:D解析:14T=0.1s,T=0.4s;14λ=0.5m,λ=2m;v=λT=20.4m/s=5m/s,Δt=1.6s時(shí),Δx=vΔt=8m,故選項(xiàng)7.如圖所示,O、P、Q是介質(zhì)中一條直線上的三個(gè)質(zhì)點(diǎn),O、P平衡位置之間的距離為30cm,t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)O開始向上振動(dòng),產(chǎn)生一列周期為1s、振幅為4cm的簡(jiǎn)諧橫波,波沿著O、P、Q所在直線向右傳播,當(dāng)波源O第二次位于波峰位置時(shí),質(zhì)點(diǎn)P剛要開始向上振動(dòng),此后再經(jīng)過8s,質(zhì)點(diǎn)Q第一次處于波峰位置。求:(1)質(zhì)點(diǎn)P與質(zhì)點(diǎn)Q平衡位置間的距離;(2)從波源起振到質(zhì)點(diǎn)Q第一次處于波峰,波源運(yùn)動(dòng)的路程。答案:(1)186cm(2)148cm解析:(1)由題意知,O、P兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離與波長(zhǎng)λ之間滿足OP=54λ=解得λ=24cm波速為v=λT=在t=8s的時(shí)間間隔內(nèi),波傳播的路程為s=vt=192cm由題意有PQ=s-14解得PQ=186cm。(2)從波源起振到質(zhì)點(diǎn)Q起振所用的時(shí)間t1=OQv=30+18624從波源起振到質(zhì)點(diǎn)Q點(diǎn)第一次處于波峰所用的時(shí)間t2=t1+14T=9T+1波源從平衡位置開始運(yùn)動(dòng),故t2時(shí)間內(nèi),波源運(yùn)動(dòng)的路程為s=9×4A+A=148cm。能力提升1.(多選)一振動(dòng)周期為T、位于x=0處的波源從平衡位置開始沿y軸正方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),該波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,波速為v。關(guān)于在x=3vT2處的質(zhì)點(diǎn)P,下列說法正確的是(A.質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)周期為T,速度的最大值為vB.若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸負(fù)方向,則該時(shí)刻波源速度方向沿y軸正方向C.質(zhì)點(diǎn)P開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向D.當(dāng)P開始振動(dòng)后,若某時(shí)刻波源在波峰,則質(zhì)點(diǎn)P一定在波谷答案:BCD解析:質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)周期與波源的振動(dòng)周期相同,均為T,但其振動(dòng)速度的最大值不一定為v,故A錯(cuò)誤;x=3vT2=32λ,P與波源是反相點(diǎn),若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸負(fù)方向,則該時(shí)刻波源速度方向沿y軸正方向,故B正確;根據(jù)波的特點(diǎn),簡(jiǎn)諧波傳播過程中,質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源的起振方向相同,故質(zhì)點(diǎn)P開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向,故C正確;當(dāng)P開始振動(dòng)后,若某時(shí)刻波源在波峰,則質(zhì)點(diǎn)P2.下表給出30℃時(shí),聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度。顯然當(dāng)聲波由空氣進(jìn)入純水中時(shí),波速增大,則下列說法正確的是()介質(zhì)空氣純水鹽水橡膠波速/(m·s-1)3321490153130~50介質(zhì)軟木銅鐵波速/(m·s-1)48038004900A.頻率增大,波長(zhǎng)不變B.頻率不變,波長(zhǎng)增大C.頻率和波長(zhǎng)都不變D.頻率和波長(zhǎng)都變大答案:B解析:波在傳播過程中頻率不變,一列波從空氣進(jìn)入水中時(shí),頻率f不變,波速v增大,則由公式v=λf知波長(zhǎng)增大。3.(改編題)(多選)如圖所示,a、b、c、…、k是彈性介質(zhì)中等距離分布在一條直線上的若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)。t=0時(shí)刻,處在e處的波源從平衡位置開始向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),形成在質(zhì)點(diǎn)a、b、c、…、k所在的直線上傳播的橫波,其振幅為4cm、周期為0.4s。若沿波的傳播方向,后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動(dòng)。t=0.3s時(shí),直線上距波源e點(diǎn)2m處的某質(zhì)點(diǎn)第一次達(dá)到最高點(diǎn)。則下列判斷正確的是()A.該機(jī)械波的傳播速度為5m/sB.圖中相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距為0.5mC.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為12cm時(shí),質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過的路程為8cmD.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)c位于平衡位置的上方答案:BC解析:后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲0.05s開始振動(dòng),所以t=0.3s時(shí)e點(diǎn)后面的第6個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng),即質(zhì)點(diǎn)k開始振動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)k前面的質(zhì)點(diǎn)i第一次到達(dá)波峰,相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距為24m=0.5m,所以t=0.3s時(shí)波傳播了3.0m,波速為v=3.00.3m/s=10m/s,故波長(zhǎng)為λ=vT=4m,故A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過的路程為12cm時(shí),質(zhì)點(diǎn)a的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1216×0.4s=0.3s,則質(zhì)點(diǎn)k的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為4×0.05s+0.3s-6×0.05s=0.2s,質(zhì)點(diǎn)k經(jīng)過的路程為0.20.4×16cm=8cm,故C正確;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)歷的時(shí)間為3×0.05s+2×0.1s=0.35s,質(zhì)點(diǎn)c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.35s-2×0.05s=0.4.從甲地向乙地發(fā)出頻率為50Hz的聲波,若波速為330m/s時(shí),在甲、乙兩地間有若干個(gè)完整波形的波