2018学年高中物理第二章机械波章末习题检测（基础篇）教科版选修3_4

《机械波》章末习题检测(基础篇)
一、选择题
1．一列波由波源向周围扩展开去，下列说法正确的是(　　)
A．介质中各质点由近及远地传播开去
B．介质中的振动形式由近及远传播开去
C．介质中振动的能量由近及远传播开去
D．介质中质点只是振动而没有迁移
2．观察者不动，波源迎面而来时，下列说法正确的是(　　)
A．波源的波长发生了改变
B．波源的频率发生了改变
C．观察者收到的波的频率发生了改变
D．波速发生了改变
3．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图1所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动．由此可知(　　)
A．该波沿x轴负方向传播
B．该时刻，c的加速度正在减小
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻，b的速率比c的速率大
4．在水波的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为(　　)
A．10 cm　　　　　　　 B．5 m C．d＞1 cm D．d≤1 cm
5．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波．一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了0.5 m，则这列波(　　)
A．周期是0.2 s B．波长是0.5 m C．波速是2 m/s D．经1.6 s传播了8 m
6．如图所示是某一时刻的波形图象，波沿x轴正方向传播，波速是18 m/s，则波长和频率分别是(　　)
A．3 cm；200 Hz B．6 cm；300 Hz C．9 cm；400 Hz D．12 cm；50 Hz
7．一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ.若在x＝0处质点的振动图象如图所示，则该波在t＝T/2时刻的波形曲线为(　　)
8．如图为同类的机械波1和机械波2在同一种介质中传播时某时刻的波形图，下列说法中正确的是(　　)

A．波2速度比波1速度大
B．波2速度和波1速度一样大
C．波2频率比波1频率大
D．这两列波不可能发生干涉现象
9．如图所示，S为上下振动的波源，振动频率为100 Hz，所产生的横波向左、右两方向传播，波速为80 m／s，已知P、Q两质点距波源S的距离为SP=17.4 m，SQ=16.2 m．当S通过平衡位置向上振动时，P、Q两质点的位置是(　　)

A．P在波峰，Q在波谷 B．都在波峰 C．都在波谷 D．P在波谷，Q在波峰
10．如图，A是波源，各点之间的距离均为l m，当t=0时A开始向上振动，经过0.1 s第一次到达最大位移，此时波传播到C点，则下列说法正确的是(　　)

A．波的传播速度是10 m／s，周期是0.4 s
B．波的频率是2.5 Hz，波长是8 m
C．再经0.2 s，波传到G点，F点达到最大位移
D．波传播到J点共历时0.45 s，这时H点达到最大位移
二、填空题
11．沿x轴负方向传播的简谐波在t=0时刻的波形图如图中实线所示．已知波速是10 m／s，图上质点P的平衡位置为x=17 cm，则质点P至少再经过________s到达波峰．

12．在平衡的介质中，有一列简谐波沿如图所示的直线传来，图中A、B两点相距1.2 m，当波刚好传到其中一点时开始计时，已知在4 s内质点A完成了8次全振动，质点B完成了10次全振动，那么这列波的传播方向是________，周期是________s，波速是_______m／s．

三、解答题
13．四川唐家山堰塞湖导流明渠施工现场，工程兵对巨石实施爆破作业时，在湖面激起一列巨大的水波，建立坐标系，图为此水波沿x轴向右传播时在t=6 s时的波形，位于坐标原点处的记者观测到在4 s内有2个完整的波经过该点．

（1）求该波的振幅、频率、周期和波速；
（2）画出平衡位置在x轴上P点处的质点在0～3 s内的振动图像．
14．甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t=0时的波形图像如图所示，如果两列波的波速都是10 m／s，求：

（1）甲、乙两列波的频率各是多少？
（2）第几秒末两列波相遇，相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？
（3）t=0.3 s末，C、D间（包括C、D两点）有几个点的位移最大？
15．一列简谐横波沿直线传播，在这条直线上相距d=1.8 m的A、B两点，其振动图像分别如图中的甲、乙所示．已知波长符合0.5 m＜＜1.0 m，求这列波的波速v。

【答案与解析】
一、选择题
1．【答案】BCD.
【解析】波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，A错，D对．波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也即传播了能量，B、C对．
2．【答案】C.
【解析】由多普勒效应现象可知，观察者相对波源靠近时，他接收到的波的频率变大了，但波源发出波的性质未变，即机械波的波长、频率、波速均未变，所以A、B、D错误，C项正确．
3．【答案】C.
【解析】由a向上振动可确定波沿x正方向传播，A错．从而可以确定b向上、c向下振动，所以c的加速度正在增大，B错．b比c先回到平衡位置，C对．图象所示时刻b距离平衡位置较远，在该时刻b点比c点的速率要小，D错．
4．【答案】D.
【解析】本题考查波发生明显衍射的条件，一般直接比较孔的直径d与水波波长λ的关系即可，当d＜λ时肯定发生明显的衍射，由题知水波的波长.即孔直径d应与1 cm差不多或比它还小．故选项D正确．
5．【答案】D.
【解析】由于在平衡位置的质点经0.1 s第一次到达最大位移处，故周期T＝0.1×4 s＝0.4 s，A错．波的传播速度，C错．
波长λ＝v·T＝5×0.4 m＝2 m，B错．经1.6 s波传播的距离为x＝v·Δt＝5×1.6 m＝8 m，D对．
6．【答案】B.
【解析】由波形图可知该波的波长λ＝6 cm.由于v＝λ·f，所以.故正确选项为B.
7．【答案】A.
【解析】根据振动图象，可知x＝0处的质点，在t＝T/2时刻在平衡位置，向下振动，只有选项A中波的图象在x＝0处的质点满足条件，故选A.
8．【答案】BCD.
【解析】机械波的传播速度由介质决定，同类机械波在同一介质中的波速相同，A错，B对．由图可看出λ1＝2λ2，v1＝v2.由知f2＝2f1，故波1与波2不能发生干涉现象，C、D正确．
9．【答案】A
【解析】由得=0.8 m，即依题意可得，，当S在平衡位置向上振动时，Q、P都应在最大位移处，画出最简波形图如图所示．

故P在波峰，Q在波谷，A正确，B、C、D错．
10．【答案】B、D
【解析】由题意可知：T=0.4 s，=8 m，所以f=2.5 Hz，v=20 m／s，B项正确，A项错误．
再经0.2 s，波又向前传播的距离x=vt=4 m，到达G点，E达到最大位移处，C项不正确．
当波传到J点时，所用时间，此时H点达到最大位移处，D项正确．
二、填空题
11．【答案】1.3×10－2
【解析】由可知，若使相邻波峰传到P点，则．
12．【答案】B→A 0.4 1.5
【解析】由题意知：波由B传到A，其振动周期，且AB之间的距离为2=1.2 m，所以波速．
三、解答题
16．【答案】见解析
【解析】（1）由波的图像可知振幅A=0.5 m，根据4 s内有2个完整的波过原点，可求周期、频率．
即，．
由公式v=f=4×0.5 m／s=2 m／s．
（2）由周期T=2 s可知，t=0时刻与t=6 s时刻的波形图应相同，由质点振动方向和波的传播方向关系．可知所要画的质点P在t=0时刻，从y轴正方向0.4 m处向下振动，按正弦曲线画出3 s即1.5个周期的波形即可，如图所示．

17．【答案】见解析
【解析】（1）由图知：两列波的波长相等，即=4 m．又因V=10 m／s，所以由得，故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz．
（2）设经t两波相遇，则：2vt=4 m，所以。又因，故波分别向前传播个波长相遇．此时两列波的图像如图（a）中的虚线所示．故在t=0.2 s末．CD间有x=5 m和x=7 m处的点位移最大．
（3）两波经0.3 s传播的距离为：v·t=10×0.3 m=3 m，其波的图像如图（b）中的虚线所示：
由图像可知，位移最大的点为x=6 m处的点，即只有一个点的位移最大．

18．【答案】见解析
【解析】由题中振动图像知A、B两质点的振动情况正好相反，即它们之间的距离与波长的关系符合
（n=0，1，2，3，…）． ①
又0.5 m＜＜1.0 m． ②
联立①②两式解得n=2，n=3．
所以，．
再由振动图像知周期T=1.0 s，
根据得v1=0.72 m／s，v2=0.51 m／s．