第三章 机械波 同步训练（Word版含答案）

第3章机械波
一、选择题（共15题）
1．利用发波水槽得到的水面波形，如图甲和乙。由此可知（　　）
A．甲和乙都是衍射图样
B．甲和乙都是干涉图样
C．甲是衍射图样，乙是干涉图样
D．甲是干涉图样，乙是衍射图样
2．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象
B．机械波和光波都能发生多普勒效应
C．当波源静止，观测者向着波源运动时，观测者接收的波速不变，波长变长
D．观测者静止，波源向着观测者运动时，观测者接收的波长变短，波速不变
3．一列简谐横波沿x轴正方向传播，a﹑b为波上的两个质点，某时刻波形如右图所示，右图是从此时刻开始计时，a﹑b两个质点之一的振动图像，下列判断正确的是（　　）
A．波速为10m/s，右图是质点b的振动图像
B．波速为10m/s，右图是质点a的振动图像
C．波速为12.5m/s，右图是质点b的振动图像
D．波速为12.5m/s，右图是质点a的振动图像
4．一列简谐波沿x轴正方向传播，在t＝0时波形如图所示，已知波速为10m/s，则t＝0.1s时正确的波形应是图中的(　　)
A． B．
C． D．
5．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xP=2.5m处的一个质点。则以下说法中正确的是（　　）
A．质点P的振幅为0.05m
B．波的频率可能为7.5Hz
C．波的传播速度可能为50m/s
D．在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿y轴正方向运动
6．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谱横波在t=0时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像，则下列说法中正确的是（　　）
A．该波沿x轴正方向传播
B．t=1s时，a质点向y轴负方向运动
C．0~2s时间内，质点P沿x轴向左运动了4m
D．从t=0时起，a、b、c三质点中质点b最先回到平衡位置
7．一列向右传播的横波如图所示，A、B、C三个质点先后到达自己的平衡位置，下列叙述中正确的是（　　）
A．A先到达，C最后到达
B．B先到达，A最后到达
C．C先到达，B最后到达
D．B先到达，C最后到达
8．一列波在第一种均匀介质中的波长为，在第二种均匀介质中的波长为，且，那么这列波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为（　　）
A．和 B．和
C．和 D．和
9．下列关于波长的说法正确的是 （ ）
A．在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离
B．波峰与波峰间的距离或波谷与波谷间的距离
C．一个周期内振动传播的距离
D．一个正弦波形的曲线长
10．今年5月底， 云南15头野象向北迁徙的新闻备受关注.研究人员发现大象也有自己的“语言”，某研究小组录下野象“语言”交流时发出的声音，发现以3倍速度快速播放录音时，能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的3倍时，则（ ）
A．播出声波的频率变为原来的3倍 B．播出声波的周期变为原来的3倍
C．播出声波的波速变成原来的3倍 D．播出声波的波长变为原来的3倍
11．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示。经0.6s时间质点a第一次到达波峰位置，则（　　）
A．这列波的波速是m/s
B．b点开始振动的方向沿y轴负方向
C．经过0.6s质点b第一次出现在波峰
D．这列波的周期T=2.4s
12．在t=0时刻一木块在静水面O处开始上下振动，形成各个方向传播的水波．t=1s时，如图所示，水波向西刚好传播到M点（图中只画了东、西方向，其他方向未画出），O、M间的距离为2m，波形的最低点N与原静水的竖直距离为15cm，以下分析正确的是（ ）
A．t=1s时，O点的运动方向向下
B．该水波的波长为2m
C．M点与N点振动后，在某时刻速度不可能相同
D．t=1.25s时刻M点和N点处于同一水平线上
二、多选题
13．对声波的各种现象，以下说法正确的是（　　）
A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象
B．绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象
C．火车驶离远去时，音调变低
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象
14．如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，从振源O起振时开始计时，经t=0.9s，x轴上0至12m范围第一次出现图示波形，则（　　）
A．上图所示波形图中12m处的质点已经振动周期
B．t=0.9s时，x轴上2m处的质点振动方向沿y轴向上
C．波的周期可能为0.4s
D．波的波速可能是15.6m/s
15．如图所示，A、B两点为某简谐横波上的质点，已知波的传播方向由A到B，时刻该波刚好传到A点，且A点的振动方向竖直向上，经时间质点B刚好起振。已知波的传播周期为T、传播速度为v，则下列说法正确的是（　　）
A．振源位于A的左侧，且起振方向竖直向上
B．质点B点振动后，其振动周期一定为T
C．质点B每次经过平衡位置的速度一定为v
D．质点B的起振方向与A、B两点之间的距离有关
E．如果，则质点B振动后，A、B两点的位移以及速度始终相同
三、填空题
16．甲、乙两列振幅不等的连续简谐横波在同一绳上相向传播，t＝0时的波形图如图所示，则x＝0.2cm处质点开始振动时的运动方向______（选填“-y”、“+y”、“可能–y或+y”）方向，两列波相遇区域 _______（选填“会”、“不会”、“可能会”）发生干涉现象．
17．机械波
（1）机械波的形成条件
①有发生机械振动的____。
②有传播______，如空气、水等。
（2）传播特点
①机械波传播的只是振动的______和______，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_______。
②波传到任意一点，该点的起振方向都和_____的起振方向相同。
③介质中每个质点都做_____振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和_____的振动频率和周期相同。
18．一列沿着x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示，该波的波速为______m/s，甲图中的质点L从图示位置到第二次到达波峰经过的时间是______s
19．波的周期性
（1）质点振动nT（n=0，1，2，3，…）时，波形___________。
（2）在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ（n=1，2，3，…）时，它们的振动步调总___________；当两质点平衡位置间的距离为（2n＋1）（n=0，1，2，3，…）时，它们的振动步调总 ___________。
四、解答题
20．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x轴-0.2m和1.2m处，两波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x轴0.2m和0.8m的P、Q两质点开始振动。质点M、N的平衡位置分别处于x轴0.5m和0.6m处。求：
（1）平衡位置在x=0处质点的振动方程；
（2）t=1s时，质点M的位移；
（3）0~3s内质点N运动的路程。
21．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其波源的平衡位置在坐标原点，波源在0 ~ 4s内的振动图像如图（a）所示，已知波的传播速度为0.5m/s。
（1）求这列横波的波长；
（2）求波源在4s内通过的路程；
（3）在图（b）中画出t = 4s时刻的波形图。
22．图甲为某一列简谐波t=t0时刻的图象，此时这列波上P质点的坐标为（1.0m，0）。图乙是P质点从这一时刻起的振动图象：
(1)求波的传播方向和波速大小；
(2)画出经过2.3s后波的图象，并求P质点这段时间内的位移和路程。
23．如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波源在O点，波速大小为0.6m/s，P点的横坐标为126 cm，从图中状态开始计时，求：
（1）试判断波源的起振方向
（2）经过多少时间，P质点第一次到达波峰？
（3）以P质点第一次到达波峰开始计时，作出P点的振动图像（至少画出1个周期）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
甲图中水波通过狭缝在挡板后面继续传播，是衍射图样；乙图中两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源，这两个波源形成的波相遇后，在重叠的区域形成了一条条相对平静的区域（即振动减弱区）和激烈振动的区域（即振动加强区），且这两类区域在水面上的位置是稳定不变的，所以是干涉图样。
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象，A正确；
B．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；
CD．根据多普勒效应可知，当波源靠近接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据
波长变短，C错误D正确。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
由图可知：λ=4m，T=0.4s，则波速
v==10m/s
在波动图象上，简谐横波沿x轴正方向传播，由“逆向爬坡法”可知，a点经平衡位置沿y轴正方向运动，b点经平衡位置沿y轴负方向运动，由振动图象读出，t=0时刻质点经平衡位置沿y轴正方向运动，故图乙是质点a的振动图象．
故选B．
考点：本题考查波长、频率和波速的关系、横波的图象，意在考查考生识别、理解振动图象和波动图象的能力和把握两种图象联系的能力．
4．A
【解析】
【详解】
由题图知，波长λ＝4.0m，得周期；由波的传播方向与质点振动方向的关系可判断，时，x＝0处的质点由平衡位置向下振动，经过t＝0.1s＝，x＝0处的质点则振动到最大负位移处。
故选A。
5．C
【解析】
【详解】
A．振幅为质点离开平衡位置的最大距离，由题图知，质点P的振幅为0.1m，故A错误。
B．波沿x轴正方向传播，则
t=nT+（n=0，1，2，3，…）
周期为
T==s（n=0，1，2，3，…）
频率为
f==Hz=（10n+2.5）Hz（n=0，1，2，3，…）
所以波的频率可能为2.5Hz、12.5Hz、…，不可能为7.5Hz，故B错误；
C．波速为
v=λf=4×（10n+2.5）m/s=（40n+10）m/s（n=0，1，2，3，…）
当n=1时，v=50m/s，故C正确。
D．波沿x轴正方向传播，在t=0.1s时刻与P相距5m处即7.5m质点和与P相距1m的质点振动情况完全相同，而距原点3.5m的质点在t=0.1s时刻的速度方向沿y轴正方向，但-2.5m处的质点与1.5m处振动情况相同，速度沿y轴负方向，D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．由质点P的振动图像可知，在t=0时刻，质点P沿y轴正向运动，可知波沿x轴负向传播，选项A错误；
B．t=1s时，即经过，a质点在平衡位置，向y轴负方向运动，选项B正确；
C．质点只能在自己平衡位置附近上下振动，不随波迁移，选项C错误；
D．在t=0时刻，b点向下振动，c点向上振动，a点将要向下振动，可知a、b、c三质点中质点c最先回到平衡位置，选项D错误。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
波向右传播，根据平移法可知，A向波峰运动，B向平衡位置运动，C向波谷运动，故B最先到达平衡位置，而C距平衡位置的距离小于A距平衡位置距离，故C最后到达，故D正确ABC错误。
故选D。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
波的频率等于波源的振动频率，由波源决定，则当一列机械波从一种介质进入另一种介质时，其频率保持不变。即
f1：f2=1：1
由
v=λf
可得
v1：v2=λ1：λ2=3：1
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．C
【解析】
【详解】
A．应是相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离等于波长，选项A错误；
B．相邻的波峰与波峰间的距离或波谷与波谷间的距离等于波长，选项B错误；
C．振动在一个周期内传播的距离等于一个波长，选项C正确；
D．一个正弦波形的曲线长度大于波长，选项D错误。
故选C。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
ABD．波经过录制再次播放，并不改变波的波长，播放速度变为原来的3倍时，则播出声波的周期
周期与频率是倒数关系，所以播出声波的频率变为原来的3倍，故A正确，BD错误；
C．播出声波的波速取决于传播的介质所以，速度不变，故C错误。
故选A。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．经0.6s时间质点a第一次到达波峰位置，则
这列波的波速是
故AD错误；
B．据质点的振动方向与波的传播方向关系，利用平移法可知波源的振动方向沿y轴正方向，简谐波传播过程中，介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同，b点开始振动的方向沿y轴正方向，故B错误；
C．质点b与相邻波峰间距离为3m，质点b第一次出现在波峰的时刻为
故C正确。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
A项：、当t=1s时水面波向西刚刚只传到M点，由图可知，0点振动了半个周期，则T=2s，t=0时刻，O点向下振动，经过半个周期O点向上振动，故A错误；
B项：根据可知，，故B错误；
C项：根据波的传播可知：M点振动比N点振动超前那么，根据质点振动的对称性知M点和N点有可能对称分布在水平面的上下且振动方向相同，故C错误；
D项：t=1s时M点向下振动，N点向上振动，经过一定的时间，M、N肯定可以处于同一水平线上，故D正确．
13．BC
【解析】
【详解】
A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的反射现象，故A错误；
B．绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，是由于路程差为半个波长的偶数倍为振动加强，若为奇数倍则为振动减弱，这声音的干涉结果，故B正确；
C．根据多普勒效应，火车驶离远去时，笛声音调变低，故C正确；
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的直线传播，故D错误。
故选BC。
14．BCD
【解析】
【详解】
A．若振源起振方向沿方向，当波刚传播到12m处的质点时，质点沿方向振动，经过到达负的最大图示位置，故图中12m处的质点已经振动周期；若振源起振方向沿方向，当波刚传播到12m处的质点时，质点沿方向振动，经过到达负的最大图示位置，故图中12m处的质点已经振动周期，故A错误；
B．波沿轴正方向传播，时，根据平移法可知轴上2m处的质点振动方向沿轴向上，故B正确；
C．若振源起振方向沿方向，则有
可得周期为
若振源起振方向沿方向，则有
可得周期为
故C正确；
D．由图可得波长为
若振源起振方向沿方向，波速为
若振源起振方向沿方向，波速为
故D正确；
故选BCD。
15．ABE
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为质点A刚起振时的振动方向竖直向上，因此振源的起振方向竖直向上，又由于波的传播方向由A到B，因此振源位于A的左侧，故A正确；
B．B点振动的周期等于振源的振动周期，则一定为T，故B正确；
C．波的传播速度与质点的振动速度是两个不同的概念，则B点经过平衡位置的速度不一定为v，故C错误；
D．之间各点在振源的带动下做受迫振动，则开始振动的方向与波源开始起振的方向相同，与A、B两点之间的距离无关，故D错误；
E．若（n为正整数），则质点B与振源A平衡位置之间的距离为波长的整数倍，则质点B开始振动后，其位移与A点的位移以及速度始终相同，故E正确。
故选ABE。
16． +y 会
【解析】
【详解】
x＝0.2cm处质点开始振动时乙波刚传到该点，故振动方向为y轴正向；由于两列波的波长相同，波速相同，故频率相同，则两列波相遇区域会发生干涉现象.
17． 波源 介质 形式 能量 迁移 波源 受迫 波源
【解析】
【分析】
【详解】
(1)①[1]有发生机械振动的波源。
②[2]有传播介质，机械波的传播需要介质。
(2)①[3][4][5]机械波传播的只是振动的形式和能量，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。
②[6]波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
③[7][8]介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
18． 0.5 5
【解析】
【详解】
由甲图得到波长为2m，由乙图得到周期为4s，故波速为：=0.5m/s；
波沿x轴正方向传播，则质点L开始振动的方向向上，所以L经过四分之一个周期即可第一次到达波峰，考虑周期性可知：
质点L从图示位置到波峰的时间为：t==（4n+1）s（n=0、1、2、3…），当n=1时，质点L从图示位置第二次到波峰，t=5s．
19． 不变 相同 相反
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 质点振动nT（n=0，1，2，3，…）时，波形不变；
（2）[2][3] 波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ（n=1，2，3，…）时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为（2n＋1）（n=0，1，2，3，…）时，它们的振动步调总相反。
20．（1）；（2）-4cm；（3）4cm
【解析】
【详解】
（1）由图像可得，波长为
周期为
，
平衡位置在x=0处质点的振动方程为
（2）由图像可得，两列波同时到达M点，有
t=1s时，有
则两列波，同时到达波谷，则质点M的位移为-4cm。
（3）右波传到N点的时间
左波传到N点的时间
1.0s后，N点始终处于振动减弱状态，静止不动，所以N点实际振动时间为0.5s，即半个周期，则N点的路程为
21．（1）λ = 2m；（2）s = 16cm；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题知图（a）为波源的振动图像，则可知
A = 4cm，T = 4s
由于波的传播速度为0.5m/s，根据波长与速度关系有
λ = vT = 2m
（2）由（1）可知波源的振动周期为4s，则4s内波源通过的路程为
s = 4A = 16cm
（3）由题图可知在t = 0时波源的起振方向向上，由于波速为0.5m/s，则在4s时根据
x = vt = 2m
可知该波刚好传到位置为2m的质点，且波源刚好回到平衡位置，且该波沿正方向传播，则根据“上坡、下坡”法可绘制出t = 4s时刻的波形图如下图所示
22．(1)波沿x轴正向传播，5.0m/s；(2)图象见解析，位移为10cm，路程为2.3m。
【解析】
【分析】
本题考查通过振动图像和波的图像分析机械波传递过程。
【详解】
(1)根据振动图象可以判断P质点在t=t0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动，由此根据同侧法可确定波沿x轴正向传播。
由t=t0时该波的图象可知
λ=2.0m
根据v=λf，波传播的频率与波源振动频率相同，而波源振动的频率与介质中各质点振动频率相同，由P质点的振动图象可知
f =2.5Hz
所以
v=2.02.5m/s=5.0m/s
(2)由于T=0.4s，所以波形重复5次再沿x轴正向推进个波长，经过2.3s后的波的图象如图所示，P质点的位移为10cm，路程
s=4A×5+3A=23A=2.3m
23．（1）沿y轴负方向 （2）3.0 s （3）
【解析】
【详解】
(1) 开始计时时，这列波的最前端的质点坐标是24 cm，根据波的传播方向，可知这一点沿y轴负方向运动，因此在波前进方向的每一个质点开始振动的方向都是沿y轴负方向运动，
故P点开始振动时的方向是沿y轴负方向，P质点开始振动的时间是
；
(2) 波形移动法：质点P第一次到达波峰，即初始时刻这列波的波峰传到P点，因此所用的时间是
；
(3) 由波形图知，振幅A=10 cm，，则P点自最大位移开始的振动图象有：
答案第1页，共2页
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