选修1 第3章 机械波 知识问答式 学案（附章末测试）（有解析）

选修二、 第三章 机械波
3.1 波的形成和传播
[目标定位]　1.理解机械波的形成过程和产生条件. 2.知道波的种类及横波和纵波的概念.
3.明确机械波传播的特点. 4.掌握由传播方向确定质点振动方向的方法．
问题1、波是怎么形成和传播的？
1．波：振动的传播称为波动，简称波．
2．波的形成和传播
当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点。
3．首先振动的那个质点称为波源．各质点的起振方向与波源的起振方向相同．
4．各质点的振动周期都与波源的振动周期相同．
5、波动过程中各质点的运动规律可用四句话来描述：概括起来就是“带动、重复、落后”.
1）、确定波的传播方向 2）、先振动的质点带动后振动的质点.
3）、后振动的质点重复前面质点的振动. 4）、后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点.
问题2、什么是横波和纵波？有什么特点？
1．横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫做横波．
在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷．
2．纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波．声波是纵波．
3.密部和疏部：在纵波中，质点分布最密的位置叫做密部，质点分布最疏的位置叫做疏部．
4．声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播．
深度思考当地震发生时，地面会发生竖直方向的振动，也会在水平方向晃动，你能从波的角度解释这个现象吗？答案　地震波既有纵波又有横波．纵波使地面上下振动，横波使地面水平晃动．
▲质点的振动方向和波的传播方向之间的关系是区分横波和纵波的关键.
问题3、什么是机械波？靠什么传播？
1．介质：波借以传播的物质叫介质．机械振动在介质中传播，形成了机械波．
2．机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式和能量．
3．介质只是在平衡位置上下振动。
3.2波的图像 导学案
问题4、怎么理解波的图象？
答1．波形：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移．规定位移向上时y取正值，向下时y取负值，在xOy坐标平面内，得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)……的点，这些点的集合就是这一时刻波的图象．波的图象有时也称波形图，简称波形．
2．简谐波：如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波．（振动图像是正弦的是简谐振动）
3．由波的图象可获取的信息
(1)直接读出该时刻各质点的位移，间接判断回复力、加速度情况． (2)介质中各质点的振幅．
4．通过波的图象，还可以判断质点的振动方向或波的传播方向
深度思考 波的图象是质点的运动轨迹吗？波的图象的物理意义是什么？
答案　波的图象不是描述质点的运动轨迹．它是描各质点在某一时刻偏离平衡位置位移的物理量．
▲对波的图象的理解：
(1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”，可以将波的图象比喻为某一时刻所有质点的“集体照”．
(2)简谐波的图象是正(余)弦曲线，各个质点振动的最大位移都相等．介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动．
问题5、怎么画波的图象？
1．特殊点法：先找出两点(平衡位置和波峰及波谷等特殊点)并确定其运动方向；然后确定经Δt时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形．该法适用于Δt＝n(n＝1,2,3……)的情况．(填“”或“”或“T”)
2．波形平移法：在已知波的传播速度的情况下，由Δx＝vΔt可得经Δt时间后波向前移动的距离Δx，
把图象沿传播方向平移Δx即得到相对应的图象．
问题6、怎么由传播方向确定质点振动方向？
答：(1)已知波的传播方向，可知质点的振动方向．常用方法有：
①带动法：后面质点依次重复前面质点的振动(如第1讲中所述)．
②上、下坡法：如图1所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C，简称“上坡下，下坡上”．
图1 图2
③同侧法：如图2所示，质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧．
问题7、振动与波动的区别与联系是什么？
答1．区别
(1)研究对象：振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象．
(2)运动成因：振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用．
(3)运动性质：质点的振动是变加速运动，在同一介质中波动的传播速度不变．
2．联系：(1)振动是波动的起因，波是振动的传播；(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动；
(3)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动．
振动图象 波的图象
图象
研究对象 一个质点 介质中的大量质点
坐标 横坐标 时间 介质中各质点的平衡位置
纵坐标 质点的振动位移 各质点在同一时刻的振动位移
物理意义 表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移 表示介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移
随时间的变化 原有图形不变，图线随时间而延伸 原有波形沿波的传播方向平移
显示的主要物理量 振幅和周期 振幅和波长(下节学)
问题8、怎么求解两种图象结合问题的思路
1．波动图象与振动图象外形上很相似，辨别它们时要看图象的横坐标是时间t还是位移x.
2．简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同．
3．求解两种图象结合问题的技巧是要从一种图象中找到某一质点的振动信息，再根据该质点的振动信息、题设条件和相应的物理规律推知另一种图象及相关情况.
练习3　(多选)根据图6甲、乙所示，分别判断下列说法正确的是(　　)
（1）．甲是 图象，乙是 图象（2）．甲中A质点向 振，乙中B时刻质点向 振。
答：（1）甲是波动图象，乙是振动图象（2）甲中A质点向上振，乙中B时刻质点向下振
练习5　(多选)一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图4所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点说法正确的是(　　)
A．它们的振幅相同 B．质点D和质点F的速度方向相同
C．质点A和质点C的速度方向相同 D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
练习5答案　AD解析　波中各质点均做受迫振动，不考虑能量损耗，各质点振幅相同，所以选项A正确；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，由此可知选项B、C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项D正确．
3.3 波长、频率 周期的关系 学案
问题9、波长、频率和周期有什么关系？
1．什么是波长？
(1)定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．通常用 λ 表示．
(2)在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于一个波长．在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于一个波长．波长反映了波在空间的周期性．
2．波的周期和频率怎么计算？
(1)在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫做波的周期或频率．
(2)周期、频率的关系：周期T与频率f互为倒数，即f＝.
(3)周期、频率的决定因素：只取决于波源，波的周期和频率就是指波源的周期和频率，与v、λ无任何关系．
3．什么是波速？有什么决定？
(1)决定因素：机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定．
(2)波速、波长、周期的关系：由于波在一个周期内传播的距离等于一个波长，因此三者之间关系为：v＝或v＝fλ.
(3)波速与振动速度：波速与质点的振动速度不同，波速是振动形式匀速向外传播的速度，始终沿传播方向；
振动速度是指质点在平衡位置附近振动的速度，大小和方向都随时间做周期性变化．
深度思考如图1所示，一个高个子人和一个矮个子人并肩行走，哪个人的双腿前后交替更为迅速？
如果拿这两个人与两列波做类比，波长、频率、波速分别可以比做什么？
练习2　周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图2所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波(　　)
A．沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/s B．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s
C．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s D．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s
▲根据质点P的速度方向可运用波形平移法判断波的传播方向，由图读出波长，由v＝求出波速.
练习2解析　已知质点P的运动方向为沿y轴负方向，可知波沿x轴正方向传播；由波的图象可知λ＝20 m，又T＝2.0 s，则波速v＝＝10 m/s.故B选项正确．
问题10、波的多解问题怎么解决？
1．波具有时间和空间的周期性，传播具有双向性，所以关于波的问题更容易出现多解．造成多解的主要因素有：
(1)时间间隔Δt与周期T的关系不明确； (2)波的传播距离Δx与波长λ的关系不明确；
(3)波的传播方向不确定； (4)质点振动方向不确定．
2．在解决波的问题时，对题设条件模糊，没有明确说明的物理量，一定设法考虑其所有的可能性：
(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能；
(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向相反的两种可能；
(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能；
(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能．
练习3　一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005 s时的波形如图3中的实线和虚线所示．
图3
(1)设周期大于(t2－t1)，求波速；(2)设周期小于(t2－t1)，并且波速为6 000 m/s，求波的传播方向．
练习3　解析　当波传播的时间小于周期时，波沿传播方向前进的距离小于一个波长；当波传播的时间大于周期时，波沿传播方向前进的距离大于波长，这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离．
(1)因Δt＝t2－t1＜T，所以波传播的距离可以直接由图读出．
若波向右传播，则在0.005 s内传播了2 m，故波速为v＝＝400 m/s.
若波向左传播，则在0.005 s内传播了6 m，故波速为v＝＝1 200 m/s.
(2)因Δt＝t2－t1＞T，所以波传播的距离大于一个波长，在0.005 s内传播的距离为Δx＝vΔt＝6 000×0.005 m＝30 m，＝＝3，即Δx＝3λ＋λ.因此，可得波的传播方向沿x轴的负方向．
3.4 波的干涉和衍射 学案
问题11、什么是波的衍射？
答1．定义——波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射．
2．发生明显衍射的条件——缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小．
3．对衍射现象的理解——(1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．
(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件．
(3)衍射现象与观察的矛盾：当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到．
(4)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．
练习1　(多选)下列关于波的衍射的说法正确的是(　　)
A．衍射是机械波特有的现象 B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D．声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大
解析　衍射是一切波特有的现象，所以A、C错；发生明显衍射的条件是缝、孔或障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显，B、D对．答案　BD
问题12、什么是波的叠加
1．波的独立传播：几列波相遇时能够保持各自的波长、频率等运动特征，继续传播．
2．在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．
3．叠加区域质点的位移可能增大，也可能减小．
4．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．
1．定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小，这种现象叫做波的干涉，形成的图样常常叫做干涉图样．
2．产生干涉的两个必要条件是：两列波的频率必须相同和两个波源的相位差必须保持不变．满足这两个条件的一切波都能发生干涉，干涉是波所特有的现象．
3．产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显．
4．干涉图样及其特点
(1)干涉图样：如图3所示．(2)特点①加强区和减弱区的位置固定不变．
②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)．
③加强区与减弱区互相间隔．
问题13、什么是振动加强点和减弱点？
(1)加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，A＝A1＋A2.
(2)减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A＝|A1－A2|.
(3)加强点和减弱点的判断
①条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点到两波源的路程差为Δx，当Δx＝|x2－x1|＝kλ时为振动加强点；当Δx＝|x2－x1|＝(2k＋1)时为振动减弱点(k＝0,1,2…)．
若两波源振动步调相反，则上述结论相反．
②现象判断法：若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
不管是加强点，还是减弱点，还是一般位置的质点都在振动，其位移都在随时间做周期性变化，位移均可为0.若两个振幅相等的两个波减弱点是始终静止的。
练习4　两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图4所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________．
▲根据条件判断法来确定加强点和减弱点时，一定要注意两波源的振动情况是相同还是相反.
练习4　解析由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点．答案　A、B　C
3.5 多普勒效应、惠更斯原理
问题14、什么是多普勒效应？
1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象叫做多普勒效应．
2．成因
(1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率．
(2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小．
练习2　(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比(　)
A．波速变大 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变
练习2　解析　在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，根据多普勒效应可知，频率变高，所以B、C正确．
▲多普勒效应的判断方法：
1 确定研究对象. 波源与观察者
2 确定波源与观察者是否有相对运动.若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生.
3 判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的频率变大，但波源的频率不变.
问题15、什么是惠更斯原理？
1．波面和波线(1)波线：与质点振动方向垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线．
(2)波面：在波的传播过程中，任何振动状态相同的质点所组成的面．波面为球面的波叫球面波(如图2甲所示)，波面为平面的波叫平面波(如图乙所示)．
图2 甲乙
2．惠更斯原理
(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面．
(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向．
3．利用惠更斯原理：可以解释平面波和球面波的传播、波的衍射、干涉和折射现象，但无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系．
深度思考在波的传播过程中，只有介质中某些特殊的质点可以看做是新的波源吗？子波是真实存在的波吗？
答案　在波的传播过程中，介质中所有参与振动的质点都可以看做是新的波源，子波是为了解释波动现象而假想出来的波．
练习3　(多选)关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是(　　)
A．同一波面上的各质点振动情况完全相同 B．同一波面上的各质点振动情况可能不相同
C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直
练习3　解析　按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A正确，B错；由波面和波线的概念，不难判定C、D正确．答案　ACD
问题16、怎么理解波的反射与折射？
1．波的反射：反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同．(填“相同”或“不同”)
2．波的折射：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变．(填“不变”或“发生改变”)
3．波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同的介质中的传播速度不同．
练习4　(多选)下列说法正确的是(　　)
A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短
B．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变
C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化
D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
练习4　解析　波发生反射时，波在同一种介质中传播，频率、波长和波速均不变，选项A错误，B正确；波发生折射时，是从一种介质传播到另一种介质，波速发生变化，波的频率由波源决定，所以波的频率不变，由公式v＝λf可知，波长发生变化，选项C正确，D错误．答案　BC
第12章 机械波 单元检测(时间：45分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共8个小题，每小题5分，共40分)
1．如图1所示，有一条均匀的弹性绳，0、1、2、3、……、16是绳上一系列等间隔的点．现有一列简谐横波沿此绳传播．某时刻，绳上点9的位移向上且达到最大值、点12的位移为零且向上运动．则再经过个周期，下面所给的弹性绳上某些质点的位置和振动方向(只画出其中一段绳上某四个质点的情况)的四个图中可能正确的是(　　)
图1
2．下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是(　　)
A．介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B．介质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等
C．波的传播方向一定和介质中质点振动的方向一致 D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍
图2
3．如图2所示，沿x轴正向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，则可推出(　　)
A．再经过0.01 s，图中质点a的速度方向与加速度方向相同 B．图中质点b此时动能正在减小，其加速度正在增大
C．若发生稳定干涉现象，该波所遇到的波的频率为50 Hz D．若发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸不大于2 m
4．下列说法中正确的是(　　)
A．若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率减小 B．声波击碎玻璃杯的实验原理是共振
C．超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多 D．“闻其声不见其人”是声波的干涉现象
5．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
6．图4所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6 s时的波形图，波的周期T＞0.6 s，则(　　)
A．波的周期为2.4 s B．在t＝0.9 s时，P点沿y轴正方向运动
C．经过0.4 s，P点经过的路程为4 m D．在t＝0.5 s时，Q点到达波峰位置
7．一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图5甲所示，此后，若经过周期开始计时，则图乙描述的是(　　)
A．a处质点的振动图象 B．b处质点的振动图象 C．c处质点的振动图象 D．d处质点的振动图象
7题图 8题图 图6
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8．一列波长大于1 m的横波沿着x轴正方向传播．处在x1＝1 m和x2＝2 m的两质点A、B的振动图象如图6所示．由此可知(　　)
A．波长为 m B．波速为1 m/s C．3 s末A、B两质点的位移相同 D．1 s末A点的振动速度大于B点的振动速度
二、填空题(本题共1个小题，每空4分，共20分)
9.(12分)2008年5月12日14时28分，在四川省汶川地区发生了8.0级地震．已知地震波分三种：横波(S波)，波速vS＝4.5 km/s；纵波(P波)，波速vP＝9.9 km/s；面波(L波)，vL＜vS.面波在浅源地震中破坏力最大．图8
位于震源上方的某中学地震测报组有单摆A与竖直弹簧振子B(如图8甲所示)，地震发生时最先明显振动的是________(选填“A”或“B”)．
(2)地震观测台记录到的地震曲线如图乙所示，由图可知三种波形各对应的地震波类型：a为________波，b为________波，c为________波(选填“S”、“P”或“L”)．
(3)若在地震曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6 s，则地震台距震源约为________km.
三、计算题(本题共4个小题，共40分)
10．(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图9所示．
从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3 m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)．
(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．
11．(8分)一列横波沿直线传播，某时刻的波形如图10所示，质点A与原点O相距2 m．此时刻A点速度方向如图所示，若A再经过0.2 s后将第一次达到最大位移，求这列波的波长、波速和频率．
12.(12分)如图11(a)所示，是一列简谐横波在t＝0.2 s时的波形图，其中O是波源；图(b)
是波上某一点P的振动图象．求：
求波速，并说明P质点的位置．
(2)画出t＝0.4 s和t＝0.55 s的波形图．
13．(12分)一列简谐波在x轴上传播，图12中实线波形与虚线波形对应的时刻分别是t1＝0，t2＝0.05 s．则：
图12
若波沿＋x方向传播，波速多大？
若波沿－x方向传播，波速多大？
若波速的大小是280 m/s，波速方向如何？
第三章 机械波 答 案
1．C　[依题意，波向右传播，点9到点12之间为四分之一波长，此时，点3在波谷处，再过个周期，点3运动到
平衡位置且向下运动，点6运动到正向最大位移处，图示波形A、B错误；点12运动到波谷处，点15运动到平衡位置且向下运动，所以图示波形C正确，D错误．]
2．AD
3．BC　[由图象可知λ＝4 m，所以T＝＝ s＝0.02 s，因波沿x正向传播，故经0.01 s即T/2，质点a位于负位移处且向下运动，速度方向与加速度方向相反，A错．而b点此时向下运动，动能正在减小，加速度在增大，B对．由于波的频率f＝＝50 Hz，若发生稳定干涉，所遇波的频率也须为50 Hz，C项对．据发生明显衍射的条件，需障碍物的尺寸比4 m小或与4 m差不多，不一定小于2 m，D项错．故B、C正确．]
4．BC　[由多普勒效应可知，若声波波源向观察者运动，则接收到的声波频率增大，A错误；声波击碎玻璃杯是因为声波频率与玻璃杯的固有频率相同，发生共振导致玻璃杯破碎，B正确；由于水对光波和无线电波的吸收比对声波吸收得多，所以超声波在水中传播的距离比光波和无线电波在水中传播的距离远得多，C正确；“闻其声不见其人”是声波的衍射现象，D错误．]
5．B
6．D　[波向x轴负方向传播，T＞0.6 s，由波形图可知λ＝Δx.t＝0.6 s＝T，T＝0.8 s，A错；0.9 s＝T＋0.1 s，P点沿y轴负方向运动，B错；经过0.4 s，P点运动半个周期，经过的路程为0.4 m，C错；t＝0，x＝10 m处质点处在波峰，经0.5 s，波峰向左传播了Δx'＝5 m，故D正确．]
7．B　本题考查机械振动和机械波知识及由某时刻波形图确定质点的振动图象．把波动图象向前推周期，得到的图象如图所示，可得周期开始，四个点中b点开始向下振动，与乙图相符，B项正确．]
8．A　　[由A、B两质点的振动图象及传播方向可画出t＝0时刻的波动图象如图，由此可得λ＝ m，A选项正确；由振动图象得周期T＝4 s，故v＝＝ m/s＝ m/s，B选项错误；由振动图象得3 s末A点位移为－2 cm，B点位移为0，故C选项错误；由振动图象知1 s末A点处于波峰，振动速度为零，B点处于平衡位置，振动速度最大，故D选项错误．]
9．(1)B　(2)P　S　L　(3)62.7
解析　(1)因为纵波的传播速度最大，而B摆反映的是纵波，故B摆最先振动．
(2)因为纵波的传播速度最大，所以先记录的a是纵波(P波)．同理，b是横波(S波)，c是面波(L波)．
(3)设地震台距震源的距离为x，则－＝t，解得x＝，代入数值解得，x＝62.7 km.
10．解析　(1)如图所示．
(2)由波形图读出波长λ＝15×10－3 m 由波速公式得v＝λf① 鱼群与渔船的距离为x＝vt② 联立①②式，代入数据得x＝3 000 m
11．8 m　10 m/s　1.25 Hz
解析　由图知波长λ＝2×4 m＝8 m　0.25T＝0.2 s 得周期T＝0.8 s； v＝＝ m/s＝10 m/s f＝＝1.25 Hz
12．(1)20 m/s　P点横坐标x＝0　(2)见解析图
解析　由图可直接读出波长λ，周期T，便可算出波速，可选用特殊点振动法或平移法来确定t＝0.4 s和t＝0.55 s时的波形，本题以平移法来说明．
(1)由(a)图知波长λ＝4 m，由(b)图知周期T＝0.2 s，所以波速v＝＝20 m/s.由(b)知0.2 s时P质点经过平衡位置正向上运动，且它已振动了一个周期，所以它应是(a)图中的波源O，其横坐标x＝0.
(2)t＝0.4 s时，从(a)图算Δt1＝0.2 s＝T，波形正好向右平移了一个波长，因此0～4 m之间的波形与t＝0.2 s时波形相同，此时波形如图实线所示．
t＝0.55 s时，从(a)图算Δt2＝0.35 s＝1T，由画图的一般做法：去整取零法，只需把t＝0.2 s时的波形向右平移λ即可，结果如图中虚线所示．
13．(1)40(4n＋1) m/s，(n＝0、1、2…) (2)40(4n＋3) m/s，(n＝0、1、2…) (3)波沿－x方向传播
解析　(1)若波向右传播，由图象知在Δt＝t2－t1内波向右传播的距离为Δx1＝＋nλ，(n＝0、1、2…)
波速v1＝＝λ代入λ＝8 m、Δt＝0.05 s得
v1＝40(4n＋1) m/s，(n＝0、1、2…)
(2)若波向左传播，由图象知在Δt内，波向左传播的距离为Δx2＝λ＋nλ，(n＝0、1、2…)，
波速v2＝＝λ＝40(4n＋3) m/s，(n＝0、1、2…)
(3)已知波速v＝280 m/s，故Δt内波传播的距离Δx＝vΔt＝(280×0.05) m＝14 m．将Δx与λ相比，得Δx＝λ，故Δx符合(2)中的Δx2在n＝1时的情况，所以波沿－x方向。