机械波
第三节 机械波的传播现象
A组·基础达标
1．如图甲所示为某款采用了主动降噪技术的汽车宣传海报，汽车主动降噪技术是指通过消音扬声器发出与噪音源相位相反、幅度相同的降噪声波，与外界噪音叠加以达到汽车降噪．如图乙所示为理想情况下的降噪过程，实线表示噪音声波，虚线表示降噪声波，假设两声波均为简谐波，下列说法正确的是( )
A．主动降噪技术应用了波的衍射原理
B．噪音声波和降噪声波的波速大小一定相等
C．图乙中噪音声波和降噪声波的频率可以不相等
D．图乙中噪音声波和降噪声波相遇的P点的振幅增大
【答案】B 【解析】主动降噪技术应用了波的干涉原理，A错误；声波在同种介质中波速大小相等，B正确；两声波频率相等时才能产生稳定干涉，C错误；降噪声波与噪音声波相位相反，频率相同，干涉相消，P点的振幅为零，D错误．
2．(多选)晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，则( )
A．树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率
B．飘落到水面上的树叶会被水波推向岸边
C．若有两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
D．当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能发生明显的衍射现象
【答案】AD 【解析】根据做受迫振动的物体，其振动频率等于驱动力的频率，可知树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率，A正确；飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边，而是在自身的平衡位置上下振动，B错误；若有两列水波在水面上相遇叠加时，不一定产生干涉图样，因还与两列水波的频率有关，C错误；根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射现象最明显．所以当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能够发生明显的衍射现象，D正确．
3．(2024年河北唐山模拟)机械波在深度不同的A、B两部分水中传播某时刻的波形如图所示，图中明亮区域中间位置为波峰，A部分中波峰间距是B部分中波峰间距的2倍，已知B部分中波速为0.6 m/s，则该机械波( )
A．在B部分中更容易发生衍射现象
B．在A部分中的波速为0.3 m/s
C．由A部分中进入B部分频率变大
D．在两部分交界面发生了折射现象
【答案】D 【解析】因A部分中波峰间距是B部分中波峰间距的2倍，可知波在A部分中的波长等于B部分的波长的2倍，λA＝2λB，则A部分中更容易发生衍射现象，A错误；波在两部分中传播时周期和频率不变，则λA＝vAT，λB＝vBT，在A部分中的波速为vA＝1.2 m/s，B、C错误；波在两种介质中的传播速度不相等，则在两部分交界面发生了折射现象，D正确．
4．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为( )
A．170 m B．340 m
C．425 m D．680 m
【答案】C 【解析】由d＝v·＋v·，可得山谷的宽度约为d＝425 m，故C正确．
5．物体振动时，除了固有频率的基频波，还会产生频率为固有频率整数倍的倍频波．当如图所示的两种波同时在介质中传播时，物体振动形成的实际波形应为( )
A B C D
【答案】B 【解析】根据波的叠加，两列波叠加后，位移为两列波位移的矢量合．把倍频波的位移与基频波的位移叠加，如图所示．B正确，A、C、D错误．
6．(多选)以下关于波的认识，正确的是( )
A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的反射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
【答案】BCD 【解析】A、B、C选项中应用了波的反射现象，故A错误，B、C正确；D选项是波的折射现象， 深水区域和浅水区域视为不同介质，故波的传播方向发生改变，故D正确．
7．发波水槽中产生一列水波，用一支圆珠笔插入水中，如图所示，笔对波的传播( )
A．有影响，水波发生明显衍射现象
B．有影响，水波不发生明显衍射现象
C．无影响，水波发生明显衍射现象
D．无影响，水波不发生明显衍射现象
【答案】C 【解析】由波的衍射现象可知，当圆珠笔插入水中，笔尖的长度远小于水波的波长时，水波会发生明显的衍射现象，即笔对波的传播没有影响，故C正确，A、B、D错误．
B组·能力提升
8．(2024年盐城期中)某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 、、， 如下图所示，下列说法正确的是( )
A．水波通过狭缝后波长变短
B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象
C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显
D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
【答案】D 【解析】水波通过狭缝后波长不变，A错误；这是水波的衍射现象，衍射是波特有的性质，任何波都能发生衍射现象，B错误；该实验的狭缝宽度相等，波长不等，则此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显，C错误，D正确．故选D．
9．(多选)(2024年绵阳段考)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位．某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则( )
A．该波的波速为1.5×103 m/s
B．该波沿x轴负方向传播
C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1 500 m
D．此超声波遇到大小为0.01 m的孔会发生明显的衍射
【答案】AD 【解析】由图甲可知，该波的波长λ＝1.5×10-2 m，由图乙可知周期T＝1.0×10-5 s，该波的波速为v＝＝ m/s＝1.5×103 m/s，A正确；由图乙可知，在t＝0时刻，P质点速度沿y轴正方向，根据“上下坡法”可知该波沿x轴正方向传播，B错误；质点P在平衡位置上下附近振动，不会随波迁移，C错误；当波的波长大于或接近障碍物的尺寸大小时，将发生明显衍射现象，此超声波遇到大小为0.01 m的孔会发生明显的衍射，D正确．
10．(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是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长．则( )
A．水面波经过孔后波速不变
B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C．若波源频率增大，衍射现象更明显
D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象
【答案】AD 【解析】根据波速由介质来决定，可知水面波经过孔后波速不变，故A正确；水面波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故B错误；如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据λ＝知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故C 错误；如果将孔AB扩大，孔的尺寸远大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故D正确．
11．渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位．已知某超声波频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示．
(1)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像(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).
【答案】(1)见解析 (2)3 000 m
【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＝fλ，①
鱼群与渔船的距离为x＝vt，②
联立①②式，代入数据得x＝3 000 m．机械波
第三节 机械波的传播现象
A组·基础达标
1．如图甲所示为某款采用了主动降噪技术的汽车宣传海报，汽车主动降噪技术是指通过消音扬声器发出与噪音源相位相反、幅度相同的降噪声波，与外界噪音叠加以达到汽车降噪．如图乙所示为理想情况下的降噪过程，实线表示噪音声波，虚线表示降噪声波，假设两声波均为简谐波，下列说法正确的是( )
A．主动降噪技术应用了波的衍射原理
B．噪音声波和降噪声波的波速大小一定相等
C．图乙中噪音声波和降噪声波的频率可以不相等
D．图乙中噪音声波和降噪声波相遇的P点的振幅增大
2．(多选)晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，则( )
A．树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率
B．飘落到水面上的树叶会被水波推向岸边
C．若有两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
D．当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能发生明显的衍射现象
3．(2024年河北唐山模拟)机械波在深度不同的A、B两部分水中传播某时刻的波形如图所示，图中明亮区域中间位置为波峰，A部分中波峰间距是B部分中波峰间距的2倍，已知B部分中波速为0.6 m/s，则该机械波( )
A．在B部分中更容易发生衍射现象
B．在A部分中的波速为0.3 m/s
C．由A部分中进入B部分频率变大
D．在两部分交界面发生了折射现象
4．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为( )
A．170 m B．340 m
C．425 m D．680 m
5．物体振动时，除了固有频率的基频波，还会产生频率为固有频率整数倍的倍频波．当如图所示的两种波同时在介质中传播时，物体振动形成的实际波形应为( )
A B C D
6．(多选)以下关于波的认识，正确的是( )
A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的反射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
7．发波水槽中产生一列水波，用一支圆珠笔插入水中，如图所示，笔对波的传播( )
A．有影响，水波发生明显衍射现象
B．有影响，水波不发生明显衍射现象
C．无影响，水波发生明显衍射现象
D．无影响，水波不发生明显衍射现象
B组·能力提升
8．(2024年盐城期中)某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 、、， 如下图所示，下列说法正确的是( )
A．水波通过狭缝后波长变短
B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象
C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显
D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
9．(多选)(2024年绵阳段考)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位．某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则( )
A．该波的波速为1.5×103 m/s
B．该波沿x轴负方向传播
C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1 500 m
D．此超声波遇到大小为0.01 m的孔会发生明显的衍射
10．(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是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长．则( )
A．水面波经过孔后波速不变
B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C．若波源频率增大，衍射现象更明显
D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象
11．渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位．已知某超声波频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示．
(1)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像(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).
