高中物理 加強練習第八章　80.機械波及其圖像

80.機械波及其圖像(分值：25分)1~3題每題5分1.(2024·廣東湛江市一模)湛江瀕臨南海，擁有眾多優良海水浴場。在金沙灣海濱浴場，某同學測得一波源位于坐標原點處的海水水波(視為簡諧橫波)，某時刻沿x軸正方向傳播到20cm處，此時x軸上10cm處的質點已振動0.2s，質點P離O處60cm，如圖所示，取該時刻為t=0。下列說法正確的是()A.質點P開始振動時的速度方向沿y軸正方向B.該波的傳播速度為1m/sC.經過0.9s，質點P第一次到達波谷D.在0~0.1s時間內，x=20cm處的質點振動的速度逐漸增大答案C解析波沿x軸正方向傳播，可知質點A起振方向沿y軸負方向，各個質點的起振方向均相同，故質點P起振時的速度方向沿y軸負方向，故A錯誤；根據題圖可知波長為20cm，此時x軸上10cm處的質點已振動0.2s，則周期為0.4s，可知波的傳播速度為v=λT=0.20.4m/s=0.5m/s，故B錯誤；根據波形圖可知，質點P第一次到達波谷經過的時間t=Δxv=(60-15)×10-20.5s=0.9s，故C正確；在0~0.1s2.位于坐標原點的質點從t=0時開始沿y軸振動，形成一列沿x軸傳播的簡諧波，t=0.5s時的波形如圖所示，此時x=0處的質點位于波峰位置。圖中能正確描述x=2m處質點振動的圖像是()答案A解析根據波形圖可得14T=0.5s，解得周期T=2s，由14λ=1m，解得波長為λ=4m，該波的波速為v=λT=2m/s，所以波傳到x=2m經過的時間為t1=xv=1s，根據波形圖可知，振源的起振方向向上，則經過1s波傳到x=23.(多選)(2025·湖南長沙市檢測)如圖所示，實線是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，虛線是這列波在t=0.2s時刻的波形圖。已知該波的波速是v=0.8m/s，振幅A=4cm。則下列說法正確的是()A.這列波的傳播方向一定為x軸的負方向B.t=0時刻x=8cm處的質點向下振動C.經過t=1s，x=2cm處的質點位于平衡位置D.t=0.2s時刻x=4cm處的質點位移為-23cm答案ACD解析由題圖可知波長λ=12cm=0.12m，波在0.2s內傳播的距離x=vt=0.16m=λ+0.04(m)，故波形應向左平移，波沿x軸負方向傳播，故A正確；波沿x軸負方向傳播，根據波形平移法可知，t=0時，x=8cm處質點向上振動，故B錯誤；該波的波速為v=0.8m/s，經過t=1s時間，波傳播的距離為x=vt=0.8m=6λ+23λ(m)，所以根據波形平移法可知，經過t=1s，x=2cm處的質點位于平衡位置，故C正確；由v=λT可得，周期T=λv=0.15s，x=4cm處的質點振動方程為y=-Asin2πTt=-4sin2π0.15t(cm)=-4sin40π3t(cm)，當t=0.2s時，代入解得y=-24.(10分)一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示，此時波剛好傳播到平衡位置為x1=1.0cm的P點，Q點是波上平衡位置為x2=6.0cm的質點，在t1=23s時刻，Q點(在t=0時刻后)求：(1)(2分)該列波的傳播速度v；(2)(5分)質點Q的振動方程；(3)(3分)t=0時刻后，質點P和質點Q第三次位移相同的時刻tx。答案(1)0.15m/s(2)0.04sin(5π2t+5π6)(m)(3)解析(1)t=0時刻，質點Q右端最近的波峰的平衡位置為x3=16cm0~t1時間內，x3=16cm處的振動形式傳播至Q點，則v=x解得v=0.15m/s(2)質點Q的振幅A=0.04m設簡諧橫波的周期為T，則T=λ質點Q的圓頻率ω=2πT=5π2rad設質點Q的初相位為φ，根據題意有φ=ω(x2則質點Q的振動方程為y=0.04sin(5π2t