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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示,t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s,则该波的传播速度可能是

A2m/s

B3m/s

C4m/s

D5m/s

正确答案

B

解析

这类问题通常有两种解法。

解法一:质点振动法

(1)设波向右传播,则在0时刻处的质点往上振动,

设经历时间时质点运动到波峰的位置,则,即

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

(2)设波向左传播,则在0时刻处的质点往下振动,

设经历时间时质点运动到波峰的位置,则,即

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

综上所述,只有B选项正确。

解法二:波的平移法

(1)设波向右传播,只有当波传播的距离为时,实线才会和虚线重合,即0时刻的波形才会演变成时的波形,

所以

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

(2)设波向左传播,只有当波传播的距离为时,实线才会和虚线重合,即0时刻的波形才会演变成时的波形,

所以

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

综上所述,只有B选项正确。

知识点

波的图象波长、频率和波速的关系
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

一列简谐横波沿x轴传播,波长为1.2m,振幅为A。当坐标为x=0处质元的位移为且向y轴负方向运动时,坐标为x=0.4m处质元的位移为。当坐标为x=0.2m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时,x=0.4m处质元的位移和运动方向分别为

A、沿y轴正方向

B,延y轴负方向

C、延y轴正方向

D、延y轴负方向

正确答案

C

解析

题意可画出如图实线所示的波形图,设波向右传播,x=0处的质元正处于y=-A处,x=0.4m处的质元的位移为y=A处,满足题意。当x=0.2m处的质元处在平衡位置向y轴正方向运动时,波形图如图中虚线所示,显然x=0.4m处的质元正处于y=-A处,且沿y轴正方向运动,C对。

知识点

简谐运动的振动图象波的图象
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

介质中坐标原点 O处的波源在t=0时刻开始振动,产生的简谐波沿x轴正向传播,t0时刻传到L处,波形如图所示,下列能描述x0处质点振动的图象是

A

B

C

D

正确答案

C,D

解析

波向右传播,由波形图知t0时刻x=L处的质点向下振动,则各质点开始振动方向向下,选项A、B错误;由波形图还知在t0时刻,x=x0处的质点向下振动,则选项C正确、选项D错误。

知识点

简谐运动的振动图象波的图象
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

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。某一时刻的波形图如图所示,绳上a.b两质点均处于波锋位置。下列说法正确的是

Aa.b两点之间的距离为半个波长

Ba.b两点开始时刻相差半个周期

Cb点完成全振动的次数比a点多一次

Db点完成全振动的次数比a点少一次

正确答案

D

解析

ab两点是波上相邻两波峰,其间距为一个波长,波在传播是在一个周期里传播一个波长,所以波的前端从a到b需要一个周期的时间,a质点比b质点提前一个周期起振,所以b比a完成的全振动少多一次。

知识点

波的图象
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)一列简谐横波沿轴正方向传播,时刻的波形如图所示,介质中质点分别位于处。从时刻开始计时,当时质点刚好第4次到达波峰。

①求波速。

②写出质点做简谐运动的表达式(不要求推导过程) 。

(2)如图所示,一玻璃球体的半径为为球心,为直径。来自 点的光线点射出。出射光线平行于,另一光线恰好在点发生全反射。已知

①玻璃的折射率。

②球心O到BN的距离 。

正确答案

见解析。

解析

(1)①设简谐横波的波速为,波长为,周期为,有图像知,。由题意得

           ①

                ②

联立①②式,代入数据得

                           ③

②质点P做简谐运动的表达式为

                ④

(2)设光线BM在M点的入射角为,折射角为,由几何关系可知,,根据折射定律得

                           ⑤

代入数据得

                            ⑥

光线BN恰好在N点发生全反射,则为临界角C

                           ⑦

设球心到BN的距离为d,由几何关系可知

                          ⑧

联立⑥⑦⑧式得

                          ⑨

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