3.2机械波的描述 学科素养提升练（word版含答案）

3.2机械波的描述 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．声波属于机械波。下列有关声波的描述中正确的是（　　）
A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的
B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快
C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射
D．人能辨别不同乐器同时发生的声音，证明声波不会发生干涉
2．在简谐波的传播方向上有相距L的a、b两点，两点间只存在一个波峰的四种情况如图所示，若四种情况波速相同，传播方向都向右，则从图示时刻起开始计时，质点a首先到达波峰的情况是（　　）
A． B．
C． D．
3．一列机械波从甲介质进入乙介质继续传播，下列选项不发生变化的是（　　）
A．波长 B．波速大小 C．频率 D．传播方向
4．下列关于机械波的说法正确的是（　　）
A．波速仅由波源决定 B．波速仅由介质决定
C．波长仅由介质决定 D．周期由振源和介质共同决定
5．如图所示，一列简谐横波向右传播，两质点的平衡位置相距时刻P点运动到平衡位置上方最大位移处，此时Q点正好位于平衡位置且运动方向向上．时P点第一次回到平衡位置，以下说法正确的是（　　）
A．这列波的波长一定是
B．这列波的波速一定是
C．这列波周期一定是
D．时Q点将运动到平衡位置下方最大位移处
6．关于机械波，下列说法正确的是（　　）
A．波传播时各质点随着波的传播而迁移
B．机械波的传播需要介质
C．机械波的波速由波源决定
D．机械波的传播过程中，各质点的运动方向一定和波传播方向垂直
7．如图所示，a、b、c、d是均匀介质中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t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s时a第一次到达最高点。下列说法错误的是（　　）
A．在t=6s时刻波恰好传到质点d处
B．在t=5s时刻质点c恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．在4s8．在某介质中，两列振幅和波长都相等的脉冲波相向传播，如图甲所示。在它们相遇的某一时刻出现两列波“消失”的现象，如图乙所示，该时刻（　　）
A．A、B两质点都向上运动
B．A、B两质点都向下运动
C．A质点向上运动，B质点向下运动
D．A质点向下运动，B质点向上运动
9．在坐标原点的波源产生一列沿轴正方向传播的简谐横波，波速，已知时，波刚好传播到处，如图所示．在处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（　　）
A．波源开始振动时方向沿轴正方向
B．从开始经，处的质点的路程为
C．接收器在时才能接收到此波
D．从开始经，处的质点的路程为
10．关于机械波的传播现象，下列说法正确的是（　　）
A．一列机械波在不同介质中传播时，波长和频率都会发生变化
B．《红楼梦》中王熙凤的出现用“未见其人，先闻其声”来描写，这属于声波的衍射现象
C．波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越小衍射越明显
D．两列波发生干涉时，振动加强点的位移一定大于振动减弱点的位移
11．下表给出30℃时，声波在不同介质中的传播速度．当声波由空气进入铜中时，下列说法正确的是（　　）
介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜
速度 332 1490 1531 30～50 480 3800
A．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
12．如图所示为沿x轴负方向传播的一列简谐横波在t = 0时刻的波形图，其波速为10m/s。振源在x = 5m处。下列说法正确的是（ ）
A．振源的振动频率为4Hz
B．若观察者从x = 2m处沿x轴向负方向运动，则接收到波的频率可能为0.5Hz
C．从t = 0时刻开始，经0.5s时间x = 3m处质点向x轴负方向迁移0.5m
D．从t = 0时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置
13．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是（ ）
A．波速为1m/s
B．波的频率为1.25Hz
C．x坐标为15m的质点在t＝0.6s时恰好位于波峰
D．x坐标为22m的质点在t＝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
14．如图，平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴正向传播，A、B为x轴上的两个点，A与0的距离，，已知波源自时由平衡位置开始向上振动，波的传播速度为，振幅。当波传到A点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在B处的质点第一次处于波峰位置，在x轴上横坐标处固定有一个波的接收器P（图中未画出），则（　　）
A．波源的位移y随时间t的关系式
B．当B处的质点第一次处于波峰位置，A处的质点则处于波谷位置
C．接收器在时才接收到此波的信号
D．若时刻起波源O沿x轴负向以的速度匀速移动，则P接收到此波时的波长将变小
15．健身市场上有一种时尚的运动器材“战绳”，健身者把两根绳子一端固定在P点上，用双手各自将绳子的另一端分别握住，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来，从而达到健身的目的，某时刻，绳子形成的波形如图所示（还未传到P点），其中a、b是右手绳子上的两个点，下列选项正确的是（　　）
A．健身者左、右两手刚抖动时的方向是相同
B．改变右手抖动绳子的频率，a、b两点的振动步调可能相反
C．如果增大抖动的频率，绳子上的波形传播到P点的时间变短
D．如果改变抖动的幅度，绳子上的波形传播到P点的时间不变
二、解答题
16．甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24 m，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，则此水波的波长为多少？波速为多少？若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
17．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，t=0时刻波刚好传到平衡位置x1=8m的质点P，波形如图所示。再经过s，质点P第一次达到波谷。求：
（1）这列波的波速；
（2）在波从质点P传到平衡位置x2=28m的质点Q（图中未画出）的过程中，质点P通过的路程。
参考答案
1．C
【详解】
A．同一列声波在各种介质中的传播速度不同，波长也不同，选项A错误；
B．声波在空气中的传播速度都相同，与频率高低无关，选项B错误；
C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射，选项C正确；
D．声波也会发生干涉，选项D错误。
故选C。
2．C
【详解】
四个选项图中，C的波长最短，频率最大，周期最短，即质点从平衡位置运动到波峰所需的时间最短。根据波的传播方向与质点振动方向的关系可以判断C中质点a正由平衡位置向上运动，所以C中质点a首先到达波峰，故C正确。
故选C。
3．C
【详解】
机械波从甲介质进入乙介质继续传播，不变的是频率。
故选C。
4．B
【详解】
AB．机械波在介质的传播速度由介质决定，A错误B正确；
CD．波长
v由介质决定，T由波源决定，故波长由介质和振源共同决定，CD错误。
故选B。
5．C
【详解】
A．由题可知两质点的平衡位置的距离
（n=0，1，2，3…）
所以
（n=0，1，2，3…）
n=1时
0.4m是波长的一个可能的值，但不一定是这个值，所以A错误；
C．P点从最大位移处到第一次回到平衡位置需要的时间为四分之一个周期，因此
故C正确；
B．这列波的波速可能是
可不一定是1m/s，B错误；
D．t=0时， Q点正好位于平衡位置且运动方向向上，是，所以Q点经将运动到平衡位置上方最大位移处，D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．波传播时各质点只在平衡位置附近运动，不会随波迁移，故A错误；
B．机械波的传播需要介质，故B正确；
C．对于机械波,波源决定了波动的频率和振幅；波长则与传播解质有关，因此波速是二者的乘积，因此波速不仅取决于波源而且与传播介质有关，故C错误；
D．机械波的传播过程中，横波各质点的运动方向和波传播方向垂直，纵波各质点的运动方向和波传播方向平行，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，t=6s时传播距离为
x=vt=12m
波恰好传到质点d处，故A正确，不符合题意；
BD．设该波的周期为T，由题可得
T=3s
解得
T=4s
波从a传到c的时间为
则在4sC．该波的周期为4s，质点b开始振动后，其振动周期为4s，故C正确，不符合题意。
故选B。
8．C
【详解】
根据波形图可知，两列波相遇时，A质点位于沿着两列波传播方向上波形的“下坡”处，而B质点位于沿着两列波传播方向上波形的“上坡”处，根据“上下坡法”可知A质点向上运动，B质点向下运动，故C正确。
故选C。
【点睛】
“上下坡法”可以简记为如下口诀：沿着传播方向看，上坡质点往下“跑”，下坡质点往上“钻”。
9．B
【详解】
A．质点的起振方向和波源初始时刻的振动方向一致．时，波刚好传播到处，由质点振动的滞后性可以断定，处的质点的起振方向是沿轴负向的，这显然也是波源初始时刻的振动方向，故A错误；
BD．由题意得
则从开始经0.15s，处的质点振动了，通过的路程为
故B正确，D错误；
C．此波传到接收器所需时间为
故C错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．一列机械波在不同介质中传播时，频率不会发生变化，选项A错误；
B．“未见其人，先闻其声”说明声波波长较长，遇到障碍物时有明显的衍射现象，选项B正确；
C．波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越长衍射越明显，选项C错误；
D．振动加强点的位移和振动减弱点的位移都在做周期性的运动，所以加强点的位移不一定大于减弱点的位移，选项D错误。
故选B。
11．B
【详解】
波在传播过程中频率不变，一列波从空气进入铜中时，频率不变，波速增大，则由公式
知波长增大。
故选B。
12．B
【详解】
A．由波速、波长、周期和频率的关系有
，
得
T = 0.4s，f = 2.5Hz
A错误；
B．波源不动，观察者沿x轴负方向运动，与波的传播方向相同，所以他接收到波的频率可能小于波的频率，B正确；
C．质点在平衡位置往复运动，不随波移动，C错误；
D．t = 0时刻，质点a回到平衡位置，由波的平移法可知需要将2m处的振动形式传递过来，距离为，同理b回到平衡位置传递的距离为，因，因此a先回到平衡位置，D错误。
故选B。
13．BDE
【详解】
A．任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则该波的周期为T＝2×0.4s＝0.8s。由题图可知，该波的波长是λ＝4m，所以波速
v＝＝s＝5m/s
故A错误；
B．该波的周期是T＝0.8s，则频率
f＝＝Hz＝1.25Hz
故B正确；
C．x坐标为15m的质点到P点的距离为
Δx1＝15m－3m＝12m＝3λ
所以x坐标为15m的质点与P点的振动情况始终相同。P质点经过t＝0.6s＝T时间恰好经过平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t＝0.6s时恰好位于平衡位置，故C错误；
D．x坐标为22m的质点到x＝2质点的距离为
Δx2＝22m－2m＝20m＝5λ
所以x坐标为22m的质点与x＝2m的质点的振动始终相同。t＝0时刻x＝2m的质点向上振动，经过t＝0.2s＝T时间恰好到达波峰，所以x坐标为22m的质点在t＝0.2s时恰好位于波峰位置，故D正确；
E．x坐标为17m的质点到P点的距离为
Δx3＝17m－3m＝14m＝3λ
所以x坐标为17m的质点与P点的振动情况始终相反，当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷，故E正确。
故选BDE。
14．AC
【详解】
A．由题意，O、A两点间的距离与波长之间满足
可得波长
由波速
得周期
波源的位移y随时间t的关系式
故A正确；
B．在的时间间隔内，波沿x轴正向传播的路程为
由题意有
得
则
故B错误；
C．处的接收器P与O点的距离为，接收器P接收到此波的时间
故C正确；
D．当波源沿x轴负向以匀速移动，波源与接收器间的距离增大，接收器接收到此波的频率将变小，那么，周期变大，由波速不变可得：波长变大，故D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
A．质点的起振方向与波源起振方向相同，由上下坡法可知健身者右手刚抖动时的方向是向上，左手是向下的，选A错误；
B．改变右手抖动绳子的频率，因波速不变，由v=λf可知波长改变，a、b两点间可能出现半个完整的波形，则a、b两点的振动步调相反，B正确；
CD．波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，如果增大抖动的频率或者改变抖动的幅度，绳子上的波形传播到P点的时间不变，C错误，D正确。
故选BD。
16．λ=16m，v=，会发生明显的衍射现象
【详解】
水波的振动周期为
由题意可知，甲、乙两船间距为
解得水波的波长为
波速为
由于竖立的电线杆宽度比波长小得多，会发生明显的衍射现象。
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由图可知
质点P第一次达到波谷，经，可知振动周期
因此波速
（2）波从P点传到Q点所需时间
由于质点每经过一个周期，运动的路程为4倍振幅，这段时间内，P点经过的路程