第三章 机械波 综合复习和测试（Word版含答案）

第三章 机械波 综合复习和测试
一.选择题
关于振动和波的关系，下列说法正确的是(　　)
A．有机械波必有振动 B．有机械振动必有波
C．离波源远的质点振动周期长 D．波源停止振动时，介质中的波动立即停止
在波的传播方向上有A、B两点，相距1.8m，它们的振动图象如图所示，波的传播速度的大小不可能是(　　)
A．18m/s B．12m/s
C．6m/s D．3.6m/s
上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列的判断正确的是(　　)
A．旋转时蜂鸣器发出的频率变化了
B．由于旋转，改变了同学们听到的声音频率
C．蜂鸣器音调变高时，一定是向远离观察者的方向运动
D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
如图所示，在均匀介质中S1和S2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源，它们发出的简谐波相向传播。在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点，已知S1a＝ab＝bc＝cS2＝(λ为波长)，则下列说法中正确的是(　　)
A.b点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱
B.b点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强
C.a、b、c三点的振动都总是最强
D.a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱
(多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图2实线所示，从此刻起，经0.1 s波形图如图2虚线所示，若波传播的速度为10 m/s，则(　　)
A．这列波的周期为0.4 s
B．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动
C．从t＝0时刻开始质点a经0.2 s通过的路程为0.4 m
D．x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝0.2sin(5πt＋π) m
(多选)如图表示两列同频率相干水波在t＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm(且在图中所示范围内振幅不变)，波速为2m/s，波长为0.4m，E点为BD连线和AC连线的交点。下列叙述正确的是(　　)
A．A、C两点都是振动加强的
B．振动加强的点只有B、E、D
C．直线BD上的所有点都是振动加强的
D．B、D两点在该时刻的竖直高度差为8cm
一列简谐横波沿某一直线传播，A、B是该直线上相距1.2 m的两点，从波到达其中一点开始计时，4 s内A完成8次全振动，B完成10次全振动，则该波的传播方向及波速分别为(　　)
A．方向由A向B，v＝0.3 m/s B．方向由B向A，v＝0.3 m/s
C．方向由B向A，v＝1.5 m/s D．方向由A向B，v＝1.5 m/s
一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是(　　)
A.2 m/s B.3 m/s C.4 m/s D.5 m/s
(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是(　　)
A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
C．挡板前后波纹之间距离相等
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，一定能明显观察到衍射现象
一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1＝1m和x2＝2m的两质点A、B的振动图象如图所示。由此可知(　　)
A．波长为m
B．波速为1m/s
C．3s末A、B两质点的位移相同
D．1s末A质点的振动速度大于B质点的振动速度
(多选)如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2 m，b点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，波速为20 m/s，波长大于2 m．某时刻b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动，则这列波的周期可能是(　　)
A．0.12 s B．0.28 s C．0.168 s D．0.84 s
波源固定的一列自右向左传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示。已知在t1＝0.3 s时刻，P质点首次位于波峰，Q点的坐标是(－3，0)，则以下说法正确的是(　　)
A.这列波的传播速度为0.2 m/s
B.在t＝0时刻，质点P向上运动
C.站在x＝－10 m处的人，接收到此横波的频率大于2.5 Hz
D.在t2＝0.5 s时刻，质点Q首次位于波峰
(多选)沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，则t＝s时(　　)
A．质点M对平衡位置的位移一定为负值
B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
(多选)某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t＝0.25 s时的波形图，图乙为质点P(x＝1.5 m处的质点)的振动图象，那么下列说法正确的是(　　)
A．该波向右传播，速度为2 m/s
B．质点L与质点N的运动方向总是相反
C．t＝0.75 s时，质点M处于平衡位置，并正在往正方向运动
D．t＝1.25 s时，质点向右运动了2 m
二.填空题
下列现象属于声波的什么现象或利用了声波的什么性质，请填在横线上。
A．夏日雷声，有时轰鸣不绝________。
B．闻其声而不见其人 ________。
C．围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱 ________。
D．在较大的空房子里讲话，有时会余音缭绕 ________。
E．有经验的战士可以从炮弹飞行的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去，这是利用了声波的 ________。
F．用超声波探伤仪探查金属内部的缺陷，是利用了它的 ________。
G．用声呐可以确定潜艇、鱼群的位置或海水深度 ________。
某实验室中悬挂着一弹簧振子A和一单摆B，弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上。某次地震中观察到静止的振子A开始振动4.0 s后，单摆B才开始摆动。此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 m和5.0 m，频率为1.0 Hz，假设该实验室恰好位于震源的正上方，则震源离实验室的距离为________m。
图为某一简谐横波在t＝0时刻的波形图，由此可知该波沿__________传播，该时刻a、b、c
三点中加速度最大的是__________点，若从这一时刻开始，第一次最快回到平衡位置的是__________点，若t＝0.02 s时，质点c第一次到达波谷处，则此波的波速为________m/s。
在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图(a)所示。一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形。
则该波的周期为________，波长为________，波速为________。
三.计算题
如图所示的横波正在沿x轴正方向传播，波速为0.5 m/s.请回答下列问题：
(1)质点P此时速度方向如何？加速度方向如何？
(2)质点和P哪个先回到平衡位置？
(3)经过半个周期，质点L的位移和路程分别等于多少？波传播的距离是多少？
(4)请画出此波经过1 s后的波形曲线．
一列简谐横波在t1＝0时刻的波形图如图所示，已知该波沿x轴正方向传播，在t2＝0.7 s末时，质点P刚好第二次出现波峰，求：
(1)波速v；
(2)x＝6 m处的Q点第一次出现波谷的时刻t3。
第三章 机械波 综合复习和测试 参考答案：
一.选择题
答案：A解析：一个质点的振动会带动邻近质点振动，使振动这种运动形式向外传播出去而形成机械波，但在缺少介质的情况下，波动现象就无法发生，故A选项对，B选项错；波动形成以后，各质点的振动都先后重复波源的振动，故各质点的振动周期是一样的，C选项错；大量质点的振动所形成的波动不会因波源停止振动而立即消失，因为能量不会无缘无故地消失，故D选项错．
答案：B解析：由振动图象可看出：T＝0.2s A、B间隔距离为半波长的奇数倍，Δx＝(2n＋1)＝1.8m(n＝0,1,2…)∴λ＝m(n＝0,1,2…)由v＝得v＝m/s(n＝0,1,2，…)将n＝0,1,2…代入得ACD选项正确。B选项错误。
答案：B解析：旋转过程中，声源(蜂鸣器)与观察者(同学们)的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，故D错。蜂鸣器发出声波的频率不变，只是同学们感觉到的声音频率变化了，故A错，B对。当其远离观察者时，听到声音的频率变小即音调变低，故C错。
答案：C解析：根据加强点的条件当某点到两波源距离Δx＝×2n时，该点加强，当Δx＝(2n＋1)时(n＝0，1，2…)，该点减弱。a点Δxa＝λ，b点Δxb＝0，c点Δxc＝λ，所以a、b、c三点都是振动加强点。
答案：ACD解析：从题图可以看出波长等于4 m，由已知得波速等于10 m/s，周期T＝0.4 s；经0.1 s波传播的距离x＝vΔt＝1 m，说明波沿x轴负方向传播；t＝0时刻质点a沿y轴负方向运动；从t＝0时刻开始质点a经0.2 s，即半个周期通过的路程为0.4 m；由y＝Asin (ωt＋φ)易得E正确．
答案：CD解析：A、C两点是振动减弱点，A错误；直线BD上的所有点都是振动加强点，B错，C对；B点是波谷与波谷相遇，D点是波峰与波峰相遇，所以B、D两点该时刻竖直高度相差8cm，D正确。
答案：C
解析：由于4 s内B完成的全振动次数大于A完成的全振动的次数，所以波由B向A传播．周期T＝ s＝0.4 s，A、B在4 s内完成的全振动次数相差2次，即A、B间相距两个波长：2λ＝1.2 m，λ＝0.6 m．则v＝＝1.5 m/s.
答案：B
解析：由图知波长λ＝8 cm，若波向右传播，则T＝0.02 s，波速v＝＝＝1 m/s。若波向左传播，则T＝0.02 s，波速v＝＝＝3 m/s，选项B正确。
答案：ABC
解析：由图可看出孔的尺寸跟波长差不多，所以能明显观察到波的衍射现象，A、C对；如将孔扩大到跟波长相差很多，则观察不到明显的衍射现象，B对；若增大波源频率，则波长减小，有可能观察不到明显的衍射现象，D错。
答案：A
解析：波从A向B传播，AB间的距离Δx＝(n＋)λ，n＝0,1,2，…由题，波长大于1m，则n只能取0，即有Δx＝λ，波长λ＝m，波速为v＝＝m/s，故A正确，B错误；3s末A、B两质点的位移分别为yA＝－2cm，yB＝0，位移不同，故C错误；由振动图象读出，1s末A质点的位移yA＝2cm，处于波峰，速度最小，B质点的位移yB＝0，处于平衡位置，速度最大，所以1s末A质点的速度小于B质点的速度，故D错误。
答案：AB
解析：a点向上运动，b点达到波峰且在a点的右方，满足这一条件的关系式为Δx＝λ(n＝0,1,2，3，…)，则λ＝ m．当n＝0时，λ1＝5.6 m，当n＝1时，λ2＝2.4 m．波长只有这两个数值能满足大于2 m的条件．由T＝，解得T1＝0.28 s，T2＝0.12 s.
答案：D
解析：波向左传播，所以t＝0时刻，P点向下振动，t1＝0.3 s时刻，P质点首次位于波峰，可得周期为T＝0.4 s，根据图象可知，波长λ＝4 cm＝0.04 m，所以波速v＝＝ m/s＝0.1 m/s，故A、B错误；该波的频率f＝＝ Hz＝2.5 Hz，波源固定，站在x＝－10 m处的人，看到波源不动，所以频率不变，仍为2.5 Hz，故C错误；当x＝2 cm 处的波峰传到Q点时，Q点第一次到达波峰，所需时间t＝＝ s＝0.5 s，所以在t2＝0.5 s时刻，质点Q首次位于波峰，故D正确。
答案：CD
解析：由波形图可知，波长为λ＝4 m，波动周期为T＝λ/v＝0.1 s。根据题图，t＝0时刻，质点M向上运动，在t＝ s＝T/4时，质点M对平衡位置的位移为正值，其速度方向沿y轴负方向，与位移方向相反，选项A、B错误；质点M的加速度方向向下，沿y轴负方向，与速度方向相同，选项C正确；质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反，选项D正确。
答案：ABC
解析：波长为4 m，周期2 s，该波向右传播，波速为2 m/s，选项A正确；质点L与质点N相距半个波长，运动方向总相反，选项B正确；t＝0.75 s 时，质点M处于平衡位置，并正在往正方向运动，选项C正确；质点不随波迁移，选项D错误．
二.填空题
答案：A．反射；B．衍射；C．干涉；D．反射；E.多普勒效应；F.穿透本领；G.超声波波长短，直线传播，反射性好。
答案：40
解析：设地震纵波和横波的传播速度分别为vp和vs，则vp＝fλp ①vs＝fλs ②
式中，f为地震波的频率，λp和λs分别表示地震纵波和横波的波长。设震源离实验室的距离为s，纵波从震源传播到实验室所需时间为t，则s＝vpt ③ s＝vs(t＋Δt) ④式中，Δt为单摆B开始摆动的时刻与振子A开始振动的时刻之差。由①②③④式得s＝ ⑤代入数据得s＝40 m。
答案：x轴正方向　c　c　100
答案：Δt　8L　
解析：由(b)图可知，λ＝8L，因t＝0时质点1开始向下运动，经过Δt时图(b)中的质点1经过平衡位置向上振动，则Δt＝nT＋，又因Δt内第一次发现图(b)的波形，则Δt＝T，T＝Δt；由v＝得v＝。
三.计算题
解析：(1)由于波沿x轴正方向传播，可判断质点P向上振动，即质点P速度方向向上；加速度方向与位移方向相反，指向y轴负方向．(2)质点P向上振动，回到平衡位置的时间大于，而质点经回到平衡位置，故质点先回到平衡位置．(3)质点L经过半个周期，回到平衡位置，位移为0；路程为2A＝0.2 m．波传播的距离为λ＝1.0 m．(4)T＝＝ s＝4 s，而Δt＝1 s＝，在内波传播，经后的波形如图中虚线所示．
答案　见解析
解析：(1)由波形图可直接读出波长λ＝2 m。根据带动法可判断t1＝0时刻P质点应向y轴负方向运动。
由题意可知t2－t1＝T，即0.7 s＝T，则T＝0.4 s。根据v＝得v＝ m/s＝5 m/s。
(2)根据波形平移法，t1＝0时刻x＝2 m的质点第一次到达波谷，到t3时刻波谷沿波的传播方向平移至x＝6 m的Q质点处，此时Q质点第一次出现波谷，由Δx＝vΔt得t3＝ s＝0.8 s。
答案：(1)5 m/s　(2)0.8 s