机械波练习题
一、单选题
1.弹簧振子做简谐运动的图象如图所示,在t1到t2这段时间内( )
A.振子速度方向不变,加速度方向不变
B.振子速度方向不变,加速度方向改变
C.振子速度方向改变,加速度方向不变
D.振子速度方向改变,加速度方向改变
2.有一个天体半径为地球半径的2倍,平均密度与地球相同,在地球表面走时准确的摆钟,移到该天体的表面,秒针走一圈的实际时间为( )
A. B. C. D.
3.如图所示是某波源振动一个周期形成的波动图像,下列说法中正确的是( )
A.若P是波源,开始时向上振动
B.若P是波源,Q点将向上振动
C.若P是波源,a已振动
D.若Q是波源,P将向上振动
4.已知在单摆a完成10次全振动的时间内,单摆b完成6次全振动,两摆长之差为,则两单摆摆长与分别为( )
A., B.,
C., D.,
5.如图所示,一根长绳上有两列波,波峰A向右传播,波谷B向左传播,它们的振幅、波长相同,当它们完全相遇时,质点a、b、c、d的振动方向( )
A.a、b向下,c、d向上
B.a、d静止,b向下,c向上
C.a、b向上,c、d向下
D.a、b、c、d都静止
6.如图是某绳波形成过程示意图,1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点,绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4……各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。时质点1开始竖直向上运动,质点振动周期为T。经过四分之一周期,质点5开始运动,此时质点1的位移为x。下列判断正确的是( )
A.时质点5的运动方向向下 B.时质点7的加速度方向向上
C.时质点5运动的路程为3x D.时质点9向下运动
7.一列简谐横波某时刻的波形如图中实线所示, 经过的波形如图中虚线所示,已知波的周期大于,波沿x轴正方向传播,则波的传播速度大小是( )
A. B. C. D.
8.如图所示,两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙物块束缚在光滑水平面上,已知甲的质量大于乙的质量,当细线突然断开后,两物块都开始做简谐运动,在运动过程中( )
A.甲的振幅大于乙的振幅 B.甲的振幅小于乙的振幅
C.甲的最大速度小于乙的最大速度 D.甲的最大速度大于乙的最大速度
9.在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源.某人从图中A点走到墙后的B点,在此过程中, 如果从声波的衍射来考虑,则会听到( )
A.声音变响,男声比女声更响
B.声音变响,女声比男声更响
C.声音变弱,男声比女声更弱
D.声音变弱,女声比男声更弱
10.在同一地点,单摆甲的周期是单摆乙的周期的4倍。则下列说法正确的是( )
A.单摆甲的频率是单摆乙的4倍 B.单摆甲的摆长是单摆乙的16倍
C.单摆甲的振幅是单摆乙的4倍 D.单摆甲的振动能量是单摆乙的4倍
11.甲、乙两个单摆在同一地点做简谐运动,在相等的时间内甲完成10次全振动,乙完成20次全振动,已知甲摆摆长为,则乙摆摆长为( )
A.2m B.4m C.0.25m D.0.5m
12.a、b是一水平绳上相距为L的两点,一列简谐横波沿ab方向传播,其波长等于.当a点经过平衡位置向上运动时,b点( )
A.经过平衡位置向上运动 B.处于平衡位置上方最大位移处
C.经过平衡位置向下运动 D.处于平衡位置下方最大位移处
13.一个做简谐运动的质点,先后以同样的速度通过相距的A、B两点,历时,如图所示。过B点后再经过质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点,则质点振动的周期是( )
A. B. C. D.
14.一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.质点振动频率是
B.在内质点经过的路程是
C.第末质点的速度为零
D.在和两时刻,质点位移大小相等、方向相同
15.关于机械波的概念,下列说法中正确的是( )
A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B.简谐波沿长绳传播,绳上相距半个波长的两质点振动位移相同
C.任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
D.相隔一个周期的两时刻,简谐波的图象相同
二、多选题
16.如图所示,一列简谐横波在X轴上传播.图甲和图乙分别是在X轴上a、6两质点的振动图象,且。下列判断正确的是( )
A.波一定沿X轴正方向传播
B.波长可能是
C.波速一定是
D.波速可能是
17.一列简谐横波,在时波形如图所示,P、Q两点的坐标分别为、,波的传播方向由右向左,已知,P点第二次出现波峰,则( )
A.,Q点第一次出现波峰
B.,Q点第一次出现波峰
C.振源起振方向一定向上
D.质点Q位于波峰时,质点P位于波谷
18.如图所示,一个弹簧振子在A、B两点间做简谐运动,O点为平衡位置,下列说法中正确的有( )
A.它在A、B两点时动能为零
B.它经过O点时加速度方向要发生变化
C.它远离O点时做匀减速运动
D.它所受回复力的方向总跟它偏离平衡位置的位移方向相反
19.如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移-时间图
象,下列关于该图象的说法正确的是 ( )
A.该图象的坐标原点建立在弹簧振子小球的平衡位置
B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的
C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移,让底片沿垂直于x轴方向匀速运动
D.图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同
20.一列简谐横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状,P点为波源,对此绳上A、B、C、D、E这5个质点,以下说法正确的是( )
A.5个质点的振幅相同
B.5个质点的位移相同
C.5个质点的振动周期都等于P点的振动周期
D.D点的振动落后于C点的振动
三、计算题
21.某时刻的波形图如图所示,波沿x轴正方向传播,质点P的坐标。从此时刻开始计时。
(1)若P点经第一次达到最大正位移,求波速。
(2)若P点经到达平衡位置,波速又如何
22.有一弹簧振子在水平方向上的BC之间做简谐运动,已知BC间的距离为,振子在内完成了10次全振动.若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时,经过周期振子有正向最大加速度.
(1)求振子的振幅和周期;
(2)在图中作出该振子的位移—时间图象;
(3)写出振子的振动表达式.
23.一列简谐波沿x轴方向传播,已知x轴上x1 = 0和x2 = 1m两处质点的振动图像分别如图甲、乙所示,求此波的传播速度。
24.一列横波在x轴上传播,在时刻波形如图实线所示,时刻波形如下图虚线所示.若周期大于,则最小波速和最大波速分别是多少?方向如何?
25.一列横波在x轴线上传播,在时和时的波形图如图,所示,
(1)这列波的传播速度多大?
(2)若波速,则波向哪个方向传播?
(3)若波向左传播,且,则这列波的波速多大?
参考答案
1.B
【解析】从振动图象可以看出在t1到t2这段时间内,振子从正最大位移向负最大位移运动,速度方向不变,加速度方向改变,选项B正确,选项ACD错误。
2.B
【解析】摆钟的周期可以借助单摆的周期公式:来讨论.由于是同一单摆,其摆长可认为不变,则其周期与重力加速度的平方根成反比.由万有引力定律得,,即由以上的推理可知,则,.
3.D
4.B
【解析】设两个单摆的周期分别为Ta和Tb,由题意可知10Ta = 6Tb,得Ta:Tb = 6:10.根据单摆周期公式,可知,由此得,则,.
5.A
【解析】波峰A已过a点,a点的振动由波谷B引起,由波谷的传播方向可知,a点振动方向向下,波谷B已通过d点,d点的振动由波峰A引起,由波峰的传播方向可知,d点的振动方向向上,根据波的叠加原理可知,b、c两点的位移等于两列单独引起位移的矢量和,由图可以得出b点的振动方向向下,c点的振动方向向上,选项A正确,选项BCD错误。
6.D
【解析】 选项A,由题意知时波传到了质点5,即质点5振动方向为起振方向,即运动方向向上,故选项A正确;
选项B,时,质点5位于最高点,波传到质点9,故质点7处于平衡位置上方,位移为正,加速度方向与位移方向相反,故加速度向下,选项B错误;
选项C,波从质点1传到5用时,故时,质点5振动了,故质点5振动的路程为2x,故选项C错误;
选项D,波从质点1传到9用时,当时质点9振动了,结合起振方向向上知质点9位于平衡位置,方向向下,故选项D正确;
7.C
【解析】根据图像和波的传播方向可知实线经过变为虚线图形,又因为周期大于,所以,由图得出波长为,所以波速为,C项正确,ABD项错误,综上本题选C。
8.C
9.D
10.B
【解析】单摆甲的频率是单摆乙的频率的,故A选项错误;由单摆的周期公式可知,故B选项正确;虽然甲、乙两单摆的摆长有,但两个单摆的摆角不确定,两摆球质量不确定,故CD选项错误。
11.C
【解析】设时间为t,则甲摆振动的周期为:,乙摆振动的周期为:,由单摆的周期公式可得:,解得:,选项C正确,选项ABD错误。
12.C
【解析】因a、b间的距离为L,为个波长,故此时b也在平衡位置,再在水平绳子上作出a、b之间的波形,如图所示.因波沿ab方向传播即向右传播,而质点b在离它最近的波峰的左边,由“右左下”得,质点b的振动方向向下.故选项C正确.
13.C
【解析】质点先后以同样的速度通过A、B两点,说明A、B两点关于平衡位置对称,即质点从平衡位置到B点历时,又过B点后再经过再次通过B点,故从B点到最大位移处的时间为,则,质点振动的周期,C正确。
14.B
【解析】如图所示,可读出周期T为4s,所以频率,选项A错误;即,所以在内质点经过的路程是,选项B正确;如图可知第4s末,质点恰好经过平衡位置,位移为0,但速度最大,选项C错误;由图可知在和两时刻,位移分别为和,选项D错误。
15.D
16.BD
【解析】波的传播方向可能向或方向传播,A错.ab之间的距离可能是或 ,周期为4s ,波长可能为8m ,波速可能为,C错,B、D正确.
17.ACD
【解析】波向左传播,P点的起振方向向上,设波的周期为T,由题意有,则得周期.波速为:,当图中x = 2处的波峰传到Q点时,Q点第一到达波峰,用时,故A正确,B错误.根据波形平移法得,图中处质点的起振方向向上,则振源的起振方向一定向上,故C正确. Q、P相距1.5个波长,振动情况总是相反,则质点Q位于波峰时,质点P位于波谷,故D正确.故选:ACD.
18.ABD
【解析】在A、B两点振子的速度为零,其动能也为零,选项A正确;在O点左侧弹簧弹力方向向右,在O点右侧弹簧弹力方向向左,在O点弹簧弹力为零,因此经过O点时振子的加速度方向要发生变化,选项B正确;由于弹簧弹力不断变化,因此振子做变加速运动,选项C错误;根据简谐运动的回复力的特点可知选项D正确.
19.ACD
【解析】从图象中可以看出坐标原点在平衡位置,选项A正确;横轴虽然是由底片匀速运动得到的位移,但已经转化为对应的时间轴,小球只在x轴上振动,所以选项B错误,C正确;因图象中相邻小球之间时间间隔相同,疏处说明小球位置变化快,而密处说明小球位置变化慢,选项D正确.
20.ACD
【解析】对于简谐波,各个质点的振幅相同,选项A正确;从波形图可以看出,5个质点的位移不同,选项B错误;传播波的质点振动的周期相同,都等于波源的周期,选项C正确;由于质点D离波源比质点C远,所以D点的振动落后于C点的振动,选项D正确。
21.【解析】(1)依题意,经时间,波向右传播的距离
此时P点恰好第一次达到最大正位移,波速
(2)波向右传播0.32 m,P点恰好第一次到达平衡位置,由波的周期性可知,波可能传播的距离 (n = 0,1,2,3,…),波速 (n = 0,1,2,3,…)
22.【解析】(1)振子的振幅,振子的周期
(2)如图所示.
(3)表达式为
23.【解析】由所给出的振动图象可知周期,由题图可知,时刻,的质点在正向最大位移处,的质点在平衡位置向y轴负方向运动
所以当简谐波沿x轴正向传播时,两质点间距离为,当波沿x轴负方向传播时,两质点间距离为,其中n = 0,1,2…
因为,所以
因为,所以
波沿x轴正方向传播时的波速,(n = 0,1,2…)
波沿x轴负方向传播时的波速,(n = 0,1,2…)
24.【解析】当波沿x轴正方向传播时,可能的周期为:,n = 0或1;
当波沿x轴负方向传播时,可能的周期为:,且n = 0或1,
由波速公式可知,当速度v最小时,周期T最大.分析上面两类情况可知
当周期最大时,波沿x轴正方向传,且在中取n = 0,即,则
最小速度,方向沿x轴正向;
当v最大时,周期T最小,由上面分析可知周期最小时,波沿x轴负方向传,且在中取n = 1,即,
则最大速度,方向为沿x轴负方向;
25.【解析】(1)当波向右传播时,由于振动的周期性,波向前传播的距离,波的传播速度(n = 0,1,2,3…)
若波向左传播,波向前传播的距离,波的传播速度(n = 0,1,2,3…)
(2) 若波速v = 68m/s,则波在△t时间内移动的距离,故波向右传播.
(3) 若波向左传播,且3T<△t<4T,则在这段时间内波传播的距离为3λ<△x<4λ,故n = 3,则波速为