高中物理考题题库练习8机械波

机械波

一、基础与经典

1.介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（）

A.它的振动速度等于波的传播速度

B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向

C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长

D.它的振动频率等于波源的振动频率

答案D

解析由机械振动和机械波的关系可知，质点的振动速度是质点运动的速度，

而波的传播速度是指“振动”这种形式的传播速度，故A错误。波可分为横波

和纵波，在纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，故B错误。

在一个周期内波传播的距离等于波长，而质点运动的路程等于振幅的4倍，故

C错误。介质中所有质点的振动都是由波源的振动引起的，它们的振动频率与

波源的振动频率都相同，故D正确。

2.在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源0在第一个周期内的振

动图象如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是（）

答案D

解析由振动图象可知，在，=T时，波源。的振动方向向下，再结合波形可

知形成的波动图象为D图。故选项D正确。

3.一列简谐横波沿x轴传播，£=0时刻的波形如图甲所示，A、P和。是介质

中的三个质点，A的振动图象如图乙所示，下列判断正确的是（）

A.该波的传播速度是2.5m/s

B.该波沿x轴正方向传播

C.从，=0至h=0.4s,P通过的路程为4m

D.从，=0的时刻开始，P将比。先回到平衡位置

答案C

;20

解析波速彩=亍=菽m/s=25m/s,A错误。由图乙可知£=0时刻A点向上

1U.O

振动，根据同侧法，波上任一点的振动方向与波的传播方向在波形的同一侧,

可推断波向左传播，B错误。0.4s刚好为半个周期，P点的路程为两个振幅,

即4m,C正确。由于波向左传播，。点比P点先到达平衡位置，D错误。

4.（多选）一振动周期为T,位于x=0处的波源从平衡位置开始沿y轴正方向做

简谐运动，该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为小关于在*=苧

处的质点尸，下列说法正确的是（）

A.质点P振动周期为T,速度的最大值为。

B.若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y

轴正方向

C.质点P开始振动的方向沿y轴正方向

D.当P开始振动后，若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷

E.若某时刻波源在波谷，则质点P也一定在波谷

答案BCD

解析质点P振动周期与波源振动周期相同，也为T,但其振动速度与波速不

同，故A错误；*=苧=也，尸与波源是反相点，若某时刻质点P的速度方向

沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y轴正方向，故B正确；根据波的特

点：简谐波传播过程中，质点的起振方向都与波源的起振方向相同，故质点P

开始振动的方向沿y轴正方向，故C正确；P与波源是反相点，故若某时刻波

源在波峰，则质点尸一定在波谷，故D正确，E错误。

5.（多选）如图所示，“、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的

间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，

在£=0时刻到达质点。处，质点。由平衡位置开始竖直向下运动，£=3s时a

第一次到达最高点。下列说法正确的是（）

abcd

••••A

X

A.在£=6s时刻波恰好传到质点d处

B.在£=5s时刻质点c恰好到达最高点

C.质点方开始振动后，其振动周期为4s

D.在4s<£<6s的时间间隔内质点c向上运动

E.当质点d向下运动时，质点方一定向上运动

答案ACD

3

解析由题意知，3s内a振动了*个周期，得丁=4s,又v=2m/s,故4=8mo

/=6s时，s=a=12m,波刚好传到d处，A、C正确。波传到c点的时间/=

詈=3s,故T=4s时c位于最低点，，=5s时位于平衡位置，t=6s时位于最

高点，B错误，D正确。方与d相隔10m,即全，所以d向下运动时，质点方

不一定向上运动，E错误。

6.（多选）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在£=0时刻的波形如图所示，质点

P的x坐标为3mo已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4

so下列说法正确的是（）

A.波速为4m/s

B.波的频率为1.25Hz

C.x坐标为15m的质点在，=0.6s时恰好位于波谷

D.x坐标为22m的质点在/=0.2s时恰好位于波峰

E.当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷

答案BDE

解析任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s,可知振动周期

T=0.8s,频率/=4=L25Hz,B正确。从题图中可以看出波长4=4m,根据

"得。=5m/s,A错误。由于波在传播过程中具有空间周期性，x坐标为

3

15m处的质点运动规律与x=3m处相同，从，=0时刻经过0.6s,即经历工周

期，质点应位于平衡位置，C错误。用同样的方法可判断出D、E正确。

7.一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为3周期为几£=0时刻的波形

如图1所示，“、方是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图象。下列

说法中正确的是（

A.£=0时质点a的速度比质点方的大

B.，=0时质点。的加速度比质点方的小

C.图2可以表示质点”的振动

D.图2可以表示质点方的振动

答案D

解析由图1可知，£=0时，4在正向最大位移处，v=0,加速度最大；方在平

衡位置，速度最大，加速度为0,且振动方向沿y轴负向，图2可以表示质点方

的振动，选项A、B、C都错误，选项D正确。

8.（多选）图a为一列简谐横波在£=0.10s时刻的波形图，尸是平衡位置在*=

1.0m处的质点，。是平衡位置在x=4.0m处的质点；图b为质点。的振动图

象。下列说法正确的是（）

A.在，=0.10s时，质点。向y轴正方向运动

B.在£=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同

C.从£=0.10s到£=0.25s,该波沿x轴负方向传播了6m

D.从，=0.10s到£=0.25s,质点P通过的路程为30cm

E.质点。简谐运动的表达式为y=0.10sinl（hT，（国际单位制）

答案BCE

解析由图a得4=8m,由图b得T=0.2s,所以0=^=4Om/s。由图b知,

在，=0.10s时，质点。通过平衡位置向y轴负方向运动，A错误。结合图a,

由“同侧法”判得波沿x轴负方向传播，画出£=0.25s时的波形图，如图，标

出P、。点，此时尸点在x轴下方，其加速度向上，B正确。Xt=0.25s-0.10s

=0.15s,Xx=v\t=6m,C正确。P点起始位置不在平衡位置或最大位移处,

故D错误。由图知A=0.10m,0=亍=10兀rad/s,所以。点简谐运动表达式

为y=0.10sinl0M国际单位制），E正确。

9.（多选）一列简谐横波沿x轴正方向传播，，时刻波形图如图中的实线所示，

此时波刚好传到尸点，£+0.6s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q

是介质中的质点，则以下说法正确的是（）

A.这列波的波速可能为50m/s

B.从2+0.6s时刻开始，经过0.5T,质点方沿x轴正方向运动20m

C.质点c在这段时间内通过的路程可能为60cm

D.若T=0.8s,则当，+0.5s时刻，质点从尸的位移相同

E.若T=0.8s,当/+0.4s时刻开始计时，则质点c的振动方程为y=

（5）

O.lsinE吗（m）

答案ACD

解析由题意可知波沿x轴正方向传播，4=40m,在0.6s时间内质点。完成

了〃+彳次全振动，则［〃+4|7=0.6s,T=4〃+3s,根据0=亍=m/s,

波速可能为50m/s,A正确；振动质点不随波发生迁移，B错误；振动经;传到

c点，故在0.6s时间内质点c振动了因此质点c振动的路程可能为60

cm,C正确；若T=0.8s,经过0.5s波沿x轴前进25m,，时刻x=25m与x

=35m处质点的振动形式将在0.5s后传到从P处，故/+0.5s时刻，质点儿

P的位移相同，D正确；若T=0.8s,从f+0.4s时开始计时，此时c点处在波

峰位置，其振动方程为y=0.1cos3q（m）,E错误。

10.（多选）一条水平的细绳静置于水平地面上，其中细绳的两端A、8各有一振

源，其中。点为细绳A5的中点。某时刻两振源同时开始起振，产生了两列简

谐波，经过一段时间后，空间形成的波形图如图所示，则在以后的振动过程中，

A.两振源A、5产生的两列简谐波同时到达。点

B.两振源产生的两列简谐波的速度之比为2：1

C.点O为振动加强点

D.在以后的运动过程中O点可能位于平衡位置

E.两振源A、3的起振方向相同

答案ADE

解析由题意可知，虽然波形不同，但波速相同，由于距离相同，所以两波同

时到达。点，A正确；波速由介质决定，与波长和频率无关，B错误；由于波

的频率不同，故两列波并不能干涉，。点并不是振动加强点，0点的位移大小

在某时刻可能为零，即处在平衡位置，C错误，D正确；根据质点振动方向与

波传播方向的关系知，两振源A、8的起振方向相同都是向上，E正确。

11.（多选）某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海

滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身

下的时间间隔为15s。下列说法正确的是（）

A.水面波是一种机械波

B.该水面波的频率为6Hz

C.该水面波的波长为3m

D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去

E.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波

迁移

答案ACE

解析水面波是机械波，选项A正确。根据第1个波峰到第10个波峰通过身

下的时间间隔为15s可知，该水面波的周期为s=1s,频率为片==0.6

7JJL

Hz,选项B错误。该水面波的波长为m=3m,选项C正确。

水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时介质中的质点只在平衡位置附

近振动，不随波迁移，但能量会传递出去，选项D错误，E正确。

12.（多选）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20Hz,波速为16m/s。已知介质中P、。两质点位于波源S的两侧，且

P、。和S的平衡位置在一条直线上，尸、。的平衡位置到S的平衡位置之间的

距离分别为15.8m、14.6mo尸、。开始振动后，下列判断正确的是（）

A.P、。两质点运动的方向始终相同

B.P、。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、。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，。在波峰

答案BDE

解析由可知，波的波长为2=1=0.8m,Xps—（19+：＞,XQS=（18+；》,

根据波传播的周期性可知，P、。两质点的振动情况正好相反，即运动方向始终

相反，A项错误，B项正确；距离相差半波长整数倍的两点，同时通过平衡位

置，而P、。两质点与S的距离不为半波长的整数倍，C项错误；由波的传播

特点知，波源经过平衡位置向上运动时，距其［〃+般的点在波峰位置，D项正

确；波源经过平衡位置向下运动时，距其，+"｝的点在波峰位置，E项正确。

13.（多选）简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、。是传播方向上相距10m

的两质点。波先传到P,当波传到。开始计时，P、。两质点的振动图象如图

所示。贝!1（）

A.质点。开始振动的方向沿y轴正方向

B.该波从P传到。的时间可能为7s

C.该波的传播速度可能为2m/s

D.该波的波长可能为6m

答案AD

解析由振动图象可知，=0时,。点沿y轴正方向起振,A正确。机械波由Pf0,

波形如图所示，P点可能出现的位置分别为Po,Pl,P2,…，PnoP"与。点间

24o15m一.,

距=不,当〃=0时，xo=示=10m,^o—15m,—仲=n・

Vo1os—25m/s,

则击=也=4s。当〃=1时，xi=i+%=10m,2.1=6m,Vi=^=lm/s,ti=~

215215x

当〃时,。2=亍=三『2==

~~10So=2*2=27+^s2=10m,~=4m,i/q7m/s,V2

16So由规律可知B、C错误，D正确。

14.(多选)在均匀介质中坐标原点。处有一波源做简谐运动，其表达式为)=

5sin[&),它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到

x=12m处，波形图象如图所示，贝！1()

A.此后再经6s该波传播到x=24m处

B.M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向

C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向

D.此后M点第一次到达y=-3m处所需时间是2s

答案AB

解析由题中波的图象可知，该波的波长4=8m,由波源简谐运动的表达式y

7TJT27T入

=5siir/（m）可知，co=^rad/s,周期T=-=4s,波速o=亍=2m/s。此后再

经6s,该波再向前传播的距离s=°£=2X6m=12m,即再经6s,该波传播到

x=12m+12m=24m处，选项A正确。题中波的图象上此时M点向下振动,

在此后的第3s末（即经过半的振动方向沿y轴正方向，选项B正确。由题图为

某时刻波刚好传播到x=12m时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y

轴正方向，选项C错误。题图中M点振动方向向下，此后M点第一次到达y

=—3m处所需的时间小于半个周期，即小于2s,选项D错误。

15.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，“、方两质点的横坐标分别为右

=2m和*=6m,图乙为质点方从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确

的是（）

甲乙

A.该波沿+x方向传播，波速为lm/s

B.质点“经4s振动的路程为4m

C.此时刻质点”的速度沿+y方向

D.质点”在，=2s时速度为零

答案D

解析由题图乙可知，该时刻质点方在平衡位置沿+y方向运动，根据“上下

坡法”可知，波沿一x方向传播，A项错误；由题图乙可知，波的振动周期为8

s,则质点。经4s振动的路程为2A=lm,B项错误；由“上下坡法”可知，

此时刻质点”的速度沿一y方向，C项错误；经过2s即四分之一周期，质点”

运动到波谷，速度为零，D项正确。

16.简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为外若某时刻在波

的传播方向上，位于平衡位置的两质点。、力相距为“。、办之间只存在一个波

谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点。最早到达波谷的是（）

答案D

—22v

===

解析从图中可得：AA2S92B=2C=S,周期分别为TA~~9TBTC

s2s....3SS3用3SS

=1a=豆，所以有益=4八=五，£B=WTB=诟，左=4々=而，拈=4%=石,

所以D项正确，A、B、C项错误。

17.平静湖面传播着一列水面波（横波），在波的传播方向上有相距3m的甲、

乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙

在波峰，且两木块之间有一个波峰。这列水面波（）

A.频率是30HzB.波长是3m

C.波速是lm/sD.周期是0.1s

答案C

解析两小木块每分钟上下30次，即每分钟完成30个周期性运动，周期7=第

13

s=2s,频率/=7=0.5Hz,波长m=2m,波速0="=2X0.5m/s=l

m/s,C正确，A、B、D错误。

18.（多选）两列振动方向相同、振幅分别为小和4的相干简谐横波相遇。下列

说法正确的是（）

A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|AI—A2|

B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为出+人

C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移

D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅

答案AD

解析根据简谐波叠加规律可知波峰与波谷相遇处的振幅为以1-4|,质点离开

平衡位置的位移在0〜4一4|之间不断变化，A项正确；波峰与波峰相遇处的

振幅为4+4，质点离开平衡位置的位移在。〜4+A2之间变化，B、C两项

错误，D项正确。

19.（多选）如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源

Si、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚

线）。&的振幅4=4cm,S2的振幅A2=3cm,则下列说法正确的是（）

A.质点O是振动减弱点

B.质点A、曾在该时刻的高度差为14cm

C.再过半个周期，质点8、C是振动加强点

D.质点。的振幅为1cm

E.质点。此刻以后将向下振动

答案BDE

解析由图象可知，。点为两波谷相遇，应该是加强点，选项A错误；此时A

点在加强后的最高点，。点在加强后的最低点，由波的叠加可知AO的高度差

为14cm,选项B正确；由于两波的频率相等，叠加后会形成稳定的干涉图象,

所以A、。点始终是加强点，3、。点始终是减弱点，选项C错误；质点。为

减弱点，振幅为两振幅之差，为1cm,选项D正确；由题意可知此时质点C

将向下振动，选项E正确。

20.（多选）一列沿x轴传播的简谐横波，£=0时刻的波形如图所示，此时质点P

恰在波峰，质点。恰在平衡位置且向上振动。再过0.2s,质点。第一次到达波

峰，则下列说法正确的是（）

A.该波沿x轴负方向传播

B.该波的传播速度为30m/s

C.Is末质点P的位移为零

D.质点P的振动位移随时间变化的关系式为

x=0.2sin（2加+方m

E.0〜0.9s时间内质点尸通过的路程为0.9m

答案BC

解析因为，=0时刻质点Q恰在平衡位置且向上振动，所以该波沿x轴正方向

传播，选项A错误；根据再过0.2s,质点。第一次到达波峰可知，该波的周期

T=0.8s,则波的传播速度o=〃T=30m/s,选项B正确；因为Is为1.25个周

27r

期，所以1s末质点P回到了平衡位置，其位移为零，选项C正确；(0=爷=

7T

2.5n(rad/s),所以质点P的振动位移随时间变化的关系式为x=0.2sin(2.5nZ乙

A

m,选项D错误；0〜0.9s时间内质点P通过的路程小于4A+不=0.9m,选项

E错误。

21.一列横波的波源在坐标原点。处，经过0.4s振动从。处向右传播20cm,

如图所示。尸点到。点的距离是70cm。求：

(1)P点振动时起振方向如何？

(2)该波从原点向右传播开始计时，经多长时间质点P第一次到达波峰？

答案(1)向下(2)1.7s

解析(1)P质点的起振方向与x=20cm处的A质点的起振方向相同，该点起

振方向向下，波传播到P点，P质点的起振方向也一定向下。

(2)由题意知，波的传播速度为0=彳=与詈=50cm/s,波从波源传播到70

-LU•—5

V70

cm处的传播时间为人=石=而s=1.4s,此时，P质点振动方向向下，P点从平

衡位置处到第一次形成波峰的时间/2=§T=0.3S,所以该波从原点向右传播开

始计时，质点P第一次到达波峰的时间为t=h+t2=lAs+0.3s=1.7So

22.如图所示是一列简谐横波上A、区两点的振动图象，A、3两点相距8

mo求:

(1)这列波可能的波长；

(2)这列波可能的波速。

答案见解析

解析若波由A传向5时，由图有：

,3

m(〃=0,l,2,3,,,,)

32

解得：”=4〃+3m(〃=0,l,2,3,…)

；80

此时的波速0=7=薪百m/s(〃=O,1,2,3,…)

当波由3向A传播时有：

%+成=8m(〃=0,l,2,3,,,,)

32

可得波长幺=4〃+1m(〃=0,l,2,3,…)

280

此时的波速0=亍=71；m/s(〃=O,1,2,3,…)。

14n~rL

23.(1)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的

超声波与发出的超声波相比。

A.波速变大B.波速不变

C.频率变高D.频率不变

(2)用2X106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石胆汁中的波速分别

为2250m/s和1500m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的倍。

用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时(选填“容

易”或“不容易”)发生衍射。

答案(1)BC(2)1.5不容易

解析(1)超声波的波速由介质决定，是不变的，选项A错误，选项B正确；根

据多普勒效应的原理，频率变高，选项C正确，选项D错误。

(2)波长和波速成正比，所以波长之比为高=1.5；波长越短，越不容易发

JLOUU

生衍射。

24.一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm。。和A是介

质中平衡位置分别位于x=0和x=5cm处的两个质点。，=0时开始观测，此时

质点。的位移为y=4cm,质点A处于波峰位置；t=\s时，质点。第一次回

到平衡位置，£=ls时，质点A第一次回到平衡位置。求：

(1)简谐波的周期、波速和波长；

(2)质点O的位移随时间变化的关系式。

答案见解析

解析(1)设振动周期为T,由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到

平衡位置，经历的是:个周期，由此可知T=4s①

由于质点。与A的距离5cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，。在

12

时回到平衡位置，而在，时回到平衡位置，时间相差可两质点

JA=lsJSo

平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度。=7.5cm/s②

利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长

4=30cm③

(2)设质点O的位移随时间变化的关系为

(Int.V

j=Acosry_+吗⑷

将①式及题给条件代入上式得

"4=Acos°o

,加)⑤

0=Acos%十0o

IW7

解得°0=可，A=8cm⑥

质点。的位移随时间变化的关系式为

或

j=0.08sinmo

25.甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为

v=25cm/so两列波在，=0时的波形曲线如图所示。求：

(1)/=0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标；

(2)从，=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为一16cm