3.1机械波的产生综合训练（word版含答案）

3.1机械波的产生
一、选择题（共15题）
1．关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　）
A．有机械波必有机械振动
B．有机械振动必能产生机械波
C．离波源远的质点振动周期长
D．波源停振时，介质中各质点的振动立即停止
2．如图是一列频率为50Hz的机械波的图像，关于这列波，下列说法正确的是（　　）
A．波长是2m B．振幅是6cm
C．周期是4s D．波速是200m/s
3．在如图所示盛沙的漏斗下面放一木板，让漏斗左右摆动起来，同时其中的细沙匀速流出，经过一段时间后，观察木板上沙子的堆积情况(忽略空气阻力的影响)，则沙堆的剖面应是选项图中的 (　　)
A． B． C． D．
4．机械波在某种介质中传播时，下列说法正确的是（　　）
A．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
B．在一个周期内，某个振动质元走过的路程等于一个波长
C．振幅越大，则波传播的速度越快
D．振幅越大，则波传播的速度越慢
5．如图所示，为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是(　　)
A．向下 B．向上 C．向左 D．向右
6．下列说法正确的是（　　）
A．单摆的振幅越大周期也越大
B．声波可以在真空中传播
C．光从空气进入水中波长变小
D．变化的磁场一定能产生变化的电场
7．将一个小石子扔进平静的湖水中，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶，则树叶将 (　　)
A．渐渐漂向湖心 B．渐渐漂向湖边
C．在原处上下振动 D．沿着波纹做圆周运动
8．如图，S为上下连续振动的波源，振动频率为10Hz，所产生的横波沿x轴向左右方向传播，波速为20m/s， 质点A、B与S的距离分别为SA=11.2m，SB=16.8m。若某时刻波源S正通过平衡位置向上振动，此时A、B均已振动，则（　　）
A．A位于x轴下方，运动方向向下 B．A位于x轴上方，运动方向向下
C．B位于x轴上方，运动方向向上 D．B位于x轴下方，运动方向向上
9．振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的横波波形如图所示。规定绳上各质点向上运动的方向为位移x的正方向，从波传播到细绳上的P点开始计时，下列能表示P点振动图像的是 (　　)
A． B．
C． D．
10．下列关于机械波的说法，其中正确的是（　　）
A．波不但传递能量，而且可以传递信息
B．在一个周期内，介质中的质点所通过的路程等于振幅
C．在一个周期内，介质中的质点向前运动了一个波长的距离
D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
11．关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　）
A．机械波的频率由传播机械波的介质决定
B．机械波在介质中传播的速度大小与介质有关
C．机械波中的质点在一个周期内运动的路程等于一个波长
D．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
12．下列判断正确的是
A．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等
D．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系对电磁波也适用
E．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄
13．美妙的乐音源于发声物体的振动，已知琴弦振动的频率由琴弦质量、长度及其所受张力（沿琴弦方向的弹力）共同决定。小提琴上某根质量为m、长度为L的琴弦，将其两端固定，可以通过拨动使其振动发声，当张力为F时，琴弦振动的频率为f。表中给出了4次实验的结果：
次 琴弦质量 长度 张力 频率
1 0.05 0.900 1.21 1100
2 0.05 0.900 1.44 1200
3 0.05 0.225 1.00 2000
4 0.05 0.100 1.00 3000
下列判断正确的是（　　）
A．由表中数据可知，可能存在关系：随琴弦质量m增大，振动的频率f变大
B．由表中数据可知，可能存在关系：随张力F增大，振动的频率f变大
C．分析物理量的量纲，可能存在关系式 （k为无单位常量）
D．分析物理量的量纲，可能存在关系式 （k为无单位常量）
14．下列判断正确的是（　　）
A．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等
D．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系对电磁波也适用
E．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄
15．关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　）
A．机械振动在介质中的传播形成机械波
B．做简谐振动的物体，其振动周期与振幅无关
C．当波从一种介质传播到另一种介质中时，频率改变
D．当两列波产生干涉现象时，这两列波的频率一定相同
E．当观察这远离波源时，观察者感觉到波源的频率变大
二、填空题
16．粗细均匀的轻绳一端固定，另一端用手握住连续上下抖动，形成一列沿水平方向向右传播的横波，某一时刻的波形如图所示。根据这些信息，得知波在绳子中的传播速度　 　，手抖动绳的频率　 　。（均选填“变大”、“变小”、“不变”或“无法判断”）
17．一根均质绳，右端固定，一人拿着左端的S点上下振动，t＝0时刻起振，产生一列向右传播的机械波，某时刻该波的波形如图所示。已知波源的振动周期为T，分析可知波源已振动的时间为　 　，波源的起振方向　 　（选填“向上”或“向下”）
18．如图所示为两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅均为5cm，波速和波长分别为1m/s和0.5m，则图示时刻A、B两质点的竖直高度差为　 　cm，从图示时刻起经0.5s，E质点通过的路程为　 　cm 。
19．如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T0经过时间内，小球从最低点向上运动的距离　 　 （填“大于” “小于”或“等于”）；在时刻，小球、弹簧和地球组成的系统的势能　 　（填“最大”或“最小”）。
三、综合题
20．如图所示，图甲是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像。试求：
（1）该简谐横波的传播方向；
（2）该简谐横波的波速为多少；
（3）比较t=0.1s时质点Q与质点P的加速度的大小；
（4）Q处于波谷时，其右方与其平衡位置相距9m的质点的位置及运动方向。
21．均匀介质中质点P、Q的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和 。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速 ，波长大于 ，振幅为 ，且传播时无衰减。 时刻P、Q偏离平衡位置的位移大小相等、方向相反，运动方向相同，此后经 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相反。已知在 时刻（ ），质点P位于波峰。求：
（1）该列波的波长；
（2） 时刻质点Q偏离平衡位置的位移大小。
22．将一倾角为q、上表面光滑的斜面体固定在水平地面上，一劲度系数为k的轻弹簧的上端固定在斜面上，下端与质量为m的小滑块连接且弹簧与斜面平行，如图所示。用外力控制小滑块使弹簧处于原长，某时刻撤去外力，小滑块从静止开始自由运动。已知：斜面足够长，重力加速度为g。
（1）求：小滑块运动到平衡位置时的加速度大小；
（2）若小滑块在斜面上振动的周期为T，沿斜面向下运动经过平衡位置时开始计时，请写出小滑块振动过程中位移x随时间t变化的函数关系式；
（3）爱钻研的小明同学思考能否将重力势能和弹性势能这两个势能等效地看成一个势能。试帮助小明论述是否可以引进“等效势能”。若可以，以小滑块运动的平衡位置为坐标原点O，平行斜面向上建立一维坐标系Ox，求出“等效势能”的表达式（规定坐标原点为“等效势能”的零点）；若不可以，请说明理由。
23．如甲图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅为10cm，从波传到 处的P点开始计时。已知波的传播周期 ，则：
（1）请在乙图中画出P质点一个周期内的振动图像；
（2）求出这列波从A点传到B点所需要的时间t
答案部分
1．A
【解答】A项：机械振动在介质中才能形成机械波，所以有机械波时一定有拓动，A符合题意；
B项：如果机械振动，但没有介质，则没有波，B不符合题意；
C项：介质中所有的质点都做受迫振动,所以所有质点的振动周期与波源的振动周期相同，C不符合题意；
D项：波源停止振动时，介质中的波动仍然继续传播，D不符合题意。
故答案为：A
2．D
【解答】A．由图可知波长为
A不符合题意；
B．由图可知振幅为
B不符合题意；
C．周期
C不符合题意；
D．波速为
D符合题意。
故答案为：D。
3．B
【解答】不考虑空气阻力，漏斗在从最左端向最右端运动和从最右端向最左端运动时，到达最低点时运动速度最快，此处正下方的沙子最少。
故答案为：B。
4．A
【解答】A.频率是周期的倒数，所以振动的频率越高，振动周期越短，波传播一个波长的距离所用时间越短，A符合题意；
B.振动质元只在平衡位置上下振动，不会沿波方向前进，所以路程不等于一个波长，B不符合题意；
CD.波传播的速度是由介质决定的，与振幅大小无关，C不符合题意，D不符合题意。
故答案为：A
5．B
【解答】AB．图示时刻B振动方向向上，则A点刚开始的振动方向向上。B符合题意，A不符合题意。
CD．绳子上向右传播的横波，质点的振动方向与传播方向垂直，不可能沿水平方向。CD不符合题意。
故答案为：B
6．C
【解答】A．单摆的周期为 与振幅无关，A不符合题意；
B．声波传播需要介质，不可以在真空中传播，B不符合题意；
C．光从空气进入水中，频率不变，波速减小，由公式
知波长变小，C符合题意；
D．变化的磁场不一定产生变化的电场，比如均匀变化的磁场产生稳定的电场，D不符合题意。
故答案为：C。
7．C
【解答】一个小石子投向投向平静的湖水中央，激起圆形的水波向外传播，而水波是横波，传播过程中水面各质点上下振动，既不向外移动，也不向圆心移动，更不会沿波纹作圆周运动.
故答案为：C。
8．B
【解答】由题激起的横波沿x轴向左右传播，波源 正通过平衡位置向上振动时，
由 得，波长
由题 ，相当于 ，波源 正通过平衡位置向上振动， 位于 轴上方，运动方向向下；
，相当于 ，波源 正通过平衡位置向上振动， 位于 轴上方，运动方向向下，B符合题意。
故答案为：B
9．A
【解答】由波形得知，波向右传播，开始计时时P点在平衡位置且将向下振动，A符合题意。
故答案为：A
10．A
【解答】A．机械波是振动在在介质中的传播，它可以传递能量，也可以传递信息。A符合题意；
B．介质中振动的质点在一个周期内所通过的路程等于四倍振幅，B不符合题意；
C．介质中振动的质点只在自己的平衡位置两侧振动，不随波向前传播。C不符合题意；
D．机械波中各质点的振动频率与波源频率相同，与介质无关。D不符合题意。
故答案为：A。
11．B
【解答】A．机械波的频率等于波源的振动频率，由波源决定，A不符合题意；
B．机械波在介质中传播的速度大小与介质有关，B符合题意；
C．振动的质点只是在平衡位置附近做周期性振动，在一个周期内通过的路程并不等于一个波长，C不符合题意；
D．横波的质点振动方向与波的传播方向垂直，而纵波的质点振动方向平行于波的传播方向，D不符合题意；
故答案为：B。
12．B,C,D
【解答】A、机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波；A不正确.
B、干涉和衍射是波的特有性质，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象；B符合题意.
C、波在传播过程中，介质中质点在波源驱动力作用下做受迫振动，振动周期都等于波的振动周期；C符合题意.
D、机械波的频率、波长和波速三者满足的关系v=λf适用于一切波，对电磁波也适用；D符合题意.
E、光的干涉条纹间距 ，若仅将入射光由绿光改为红光，由于波长变大，故条纹间距变大；E不符合题意.
故答案为：BCD.
13．B,C
【解答】A．数据关系的推导需要控制变量，即推测质量和频率的关系时其它量相同，表中没有这样的数据对比，由表中数据无法看出，琴弦振动的频率与质量的关系，A不符合题意；
B．由第一次和第二次实验可以看出，随张力F增大，振动的频率f变大，B符合题意；
CD．分析物理量的量纲可知 ，其中 是力的单位，kg是质量的单位，m是长度的单位，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
14．B,C,D
【解答】解：A、机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波，A不符合题意；
B、干涉和衍射是波的特有性质，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B符合题意；
C、波在传播过程中，介质中质点在波源驱动力作用下做受迫振动，振动周期都等于波的振动周期，C符合题意；
D、机械波的频率、波长和波速三者满足的关系v＝λf适用于一切波，对电磁波也适用，D符合题意；
E、在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，根据△x＝ λ，因波长变长，则相邻干涉条纹间距变长，E不符合题意；
故答案为：BCD
15．A,B,D
【解答】机械振动在介质中的传播形成机械波，A符合题意；做简谐振动的物体，其振动周期与振幅无关，B符合题意；当波从一种介质传播到另一种介质中时，波速变化，但频率不变，C不符合题意；当两列波产生干涉现象时，这两列波的频率一定相同，D符合题意；根据多普勒效应可知，当观察者远离波源时，观察者感觉到波源的频率变小，选项E错误；
故答案为：ABD.
16．不变；变小
【解答】机械波的波速是由介质决定的，则波在绳子中的传播速度不变；根据相邻波峰之间或波谷之间的距离等于波长，由图看出波长越来越大，波速不变，由波速公式v＝λf可知，频率越来越小。
17．1.5T；向上
【解答】由波形图可知，波向前传播了1.5个波长，则可知波源已振动的时间为1.5T；
根据“同侧法”可知，波源的起振方向上。
18．20；40
【解答】因A点为峰峰相遇点，则振动加强，此时的位移为2A=10cm；B点为谷谷相遇点，则振动加强，此时的位移为-2A=-10cm；则图示时刻A、B两质点的竖直高度差为20cm；
周期为
因E点振动加强，则从图示时刻起经0.5s=T，E质点通过的路程为4×2A=8A=40cm。
19．小于；最小
【解答】小球由静止开始运动，在的平均速度小于的平均速度，小球运动的路程为A，故小球在的路程小于。
在时刻，小球回到平衡位置，速度最大，动能最大，因系统机械能守恒，故势能最小。
20．（1）由图可知t=0时质点P的振动方向沿y轴负方向，简谐横波沿x轴正方向传播；
（2）由图甲得波长为λ=4m，由图乙得周期为T=0.4s，依据v=
可得波速为v=10m/s
（3）t=0.1s时质点运动了四分之一周期，质点Q离开平衡位置的位移小于质点P离开平衡位置的位移，故质点Q的加速度小于质点P的加速度aQ﹤aP；
（4）当质点Q处于波谷时，其右方与其平衡位置相距9m的质点与Q相距2 λ，因此处于平衡位置且向下运动。
21．（1）由 时刻P、Q偏离平衡位置的位移大小相等、方向相反，运动方向相同，此后经 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相反，可知
又
故彼长为
（2）由于
故Q的振动状态滞后于P的相位
已知在 时刻，质点P位于波峰
故Q点位移
t1时刻质点Q偏高平衡位置的位移大小为1cm
22．（1）解：小滑块的回复力由重力分力与弹簧弹力的合力提供。在平衡位置时，回复力为零，有
得小物块加速度：
（2）解：假设在运动过程中任意时刻小滑块相对平衡位置的位移为x，如下图所示。 则小滑块受到的回复力为 联立以上方程得
并且回复力方向与位移x方向相反，故物体做简谐运动
所以位移x随时间t变化的函数关系式为
（3）解：可以引入，因为重力和弹簧弹力合力做功和路径无关。由（2）可见：力F与位置坐标的函数关系为： ，作出 图象如下图所示：
由图象的物理意义可知：小滑块从O点运动到任意点x的过程中，力F做负功，且做功的数值等于图中带阴影三角形的面积，即：
设“等效势能”为Ep，由功能关系得: 由于规定坐标原点为“等效势能”的零点，即 由以上方程得：
23．（1）解：由波形图可知，波传到A点时，质点A向下振动，可知波刚传到P点时，P点也开始向下振动，则画出P质点一个周期内的振动图像如图；
（2）解：由图像可知，简谐波波长为λ=4m，AB距离为x=40m-5m=35m
波的传播速度
从A点传到B点所需时间为