高二物理选择性必修一第三章 机械波 复习练习（前三节）（含答案）

高二物理选择性必修一第三章《机械波》复习练习（前三节）
一、选择题：
1、一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点叙述正确的是(　　)
A.它们的振幅相同 B.质点D和F的速度方向相同
C.质点A和C的速度方向相同 D.从此时算起，质点C比B先回到平衡位置
2、在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图示可知，下列说法中正确的是（　　）
A．每个质点均在其平衡位置附近自由振动
B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动
C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同
D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒
3、振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波形如图所示，在波传播到细绳上一点P时开始计时，则下列各图中能表示P点振动图像的是(　　)
4、如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可左右移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点振动，为了能观察到A点的振动，可采用的方法是（　　）
A．将N板向右移 B．将N板向左移 C．增大波源的频率 D．增大波源的振幅
5、一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2cm，周期为T。已知在t=0时刻波上相距50cm的两质点a、b的位移都是cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，下列说法不正确的是（　）
A．在t=T/3时刻质点b速度最大
B．该列简谐横波波长可能为12cm
C．质点a﹑质点b的速度在某一时刻可以相同
D．当质点b的位移为+2cm时，质点a的位移为负
6、一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5 m的a、b两处的质点振动图像如图中a、b所示，下列说法不正确的是 （　　）
A．该波的振幅可能是20 cm B．该波的波长可能是14 m
C．该波的波速可能是1.5 m/s D．该波由a传播到b可能历时11 s
7、如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻质点间距离相等，其中0处为波源，设波源的振动周期为T，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过T/4，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中不正确的是(　　)
A.介质中所有点的起振方向都是竖直向下的，但图中9点起振最晚
B.图中所画的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振方向是不相同的
C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间比质点7通过相同位置落后T/4
D.只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动
8、干涉和衍射都是波特有的现象。图甲为水波的衍射实验，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。图乙为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波蜂，虚线表示波谷。下列说法正确的是（　　）
A．甲图中P点为振动加强点 B．甲图中水波发生明显的衍射现象
C．乙图中M点为振动加强点 D．乙图中N点为振动加强点
9、一列横波沿x轴正方向传播到坐标原点O时的波形如图所示，当波到达N点时，处于x=2cm处的质点通过的路程和该时刻的位移是（　　）
A．2.5cm，0cm B．5cm，0cm C．2.5cm，-1cm D．5cm，-1cm
10、一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。t=0时振子的位移为-0.1m，t=1s时位移为0.1m，则（　　）
A．若振幅为0.1m，振子的周期可能为0.6s
B．若振幅为0.1m，振子的周期可能为0.8s
C．若振幅为0.2m，振子的周期可能为4s
D．若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s
11、在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况，图（一）是保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况变化；图（二）是实验时拍摄波长不同的水波通过宽度一定的狭缝的照片，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的7/10、5/10、3/10，对比这三张照片观察衍射现象与波长、狭缝宽度的关系。该实验现象表明（ ）
A．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长小，才能观察到明显的衍射现象
B．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，才能观察到明显的衍射现象
C．图（二）丙图可以得出，波长比狭缝小太多就不会发生衍射现象
D．图（一）甲可以看出，狭缝宽度再增加就不会发生衍射现象
12、一列水波由深水区进入浅水区，入射波与界面夹角为45°，折射波与界面夹角为60°，则下列说法正确的是（　　）
A．波在深水区与浅水区的波速相同，频率不同，波长不同
B．波在浅水区与深水区中传播时，波速、频率、波长都相同
C．深水区中的波速、波长比浅水区中小
D．深水区中的波速、波长比浅水区中大
二、解答题：
13、如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，t时刻的波形图如图甲所示，质点A从t＋0.3s时刻开始计时，振动图像如图乙所示，若设＋y方向为振动正方向，则该简谐横波沿x轴 方向传播；该简谐横波波速为 m/s；若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸应该 ；在t＋0.5s时刻，质点A的加速度比质点B的 。
则下列说法中正确的是（ ）
14、某地区地震波中的横波和纵波的传播速率分别约为4 km/s 和9 km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图所示)。在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5 s开始振动，求：
(1)观测中心首先观察到的是上下振动还是左右振动？
(2)震源到该地震观测中心的距离为多少？
15、一列声波在空气中的波长为0.2 m，当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的声速是340 m/s.求：
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度；
(3)若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4 s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少
16、图甲为波源的振动图像，图乙是该波源产生的横波在某时刻t的波形图，已知波沿x轴正向传播，乙图中的O点表示波源。求：
(1)这列波的波速；
(2)从时刻t开始，到图乙中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P经过的路程。
17、甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，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20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)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？
(3)若该波经过一跨度为30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
参考答案
一、选择题：
1、 A 2、 C 3、 C 4、 B 5、D 6、A
7、 B 8、 C 9、 D 10、 D 11、B 12、D
波由深水区进入浅水区，频率不变，而波与界面的夹角由45°变为60°，如图所示。当波线a到达界面A点，设b波线刚好到达B点，此时AB与波线垂直，刚好在同一波面上，设经Δt，b光线也刚到达界面上B′点，此时a波已在浅水区传到A′处，B′A′刚好也是波面，且与波线垂直，由波线与界面的夹角知BB′>AA′，设该波在深水区的波速为v1，在浅水区波速为v2，则BB′=v1·Δt，AA′=v2·Δt 所以有v1>v2
由v=λf知λ1>λ2故选D。
二、解答题：
13、由图乙可知t＋0.3s时刻，质点A位于y轴正方向最高点，质点振动周期为0.4s，可知A处于平衡位置且速度沿y轴负方向，根据同侧法可知，波沿x轴负方向传播；由图可知波长为4m，故v=λ/T=10m/s ‘’根据衍射条件可知，当障碍物或孔的尺寸根波长差不多时，或者比波长更小时才能看到明显衍射现象，；从t到t＋0.5s时刻，经历时间△t=0.5s=5T/4。在t＋0.5s时刻，质点A到达波谷，质点B到达平衡位置，可知质点A的位移较大，加速度较大。
14、 (1)由于纵波传播得快，故地震发生时纵波先到达观测中心，即先观察到的是上下振动。
(2)设震源到观测中心的距离为x，则有
－＝5 s，解得x＝36 km。
15、(1)声波在空气中传播时，由v＝λf得：
声波在空气中传播时的频率f＝＝ Hz＝1 700 Hz。
由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz。
(2)由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s。
(3)声波经＝0.2 s传至介质Ⅱ底部，故介质Ⅱ的深度h＝v2·＝1 020×0.2 m＝204 m。
16、(1)由图像可知：T＝0.2 s，λ＝0.2 m，波速v＝＝＝1 m/s
(2)由图乙知：在t时刻，P的振动状态为到达平衡位置且向上运动
此振动状态由P传至Q的时间Δt＝＝ s＝0.4 s＝2 T，由图知，振幅A＝5 cm，则质点P经过的路程l＝8A＝0.4 m
17、(1)由题意知：周期T＝ s＝3 s。
设波长为λ，则5λ＋＝24 m，λ＝ m。
由v＝得，v＝ m/s＝ m/s。
(2)由于λ＝ m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。
(3)(4)由于λ＝ m>3 m，所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生明显衍射现象。