第十二章 机械波+阶段验收评估（六）+Word版含答案

阶段验收评估（六）机械波
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，其中第1～6小题只有一个选项符合题意，第7～10小题有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是(　　)
A．提高波源频率
B．降低波源频率
C．增加波源距桥墩的距离
D．减小波源距桥墩的距离
解析：选B　叶片A之所以不动，是因为水波不能绕过桥墩传过来，也就是说水波衍射不太明显，而发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或差不多，所以要让叶片A动起来，方法只能是减小桥墩的尺寸或增大水波的波长，水波的速度一定，减小频率会增大波长，增大频率会减小波长，A错误，B正确；改变波源与桥墩的距离不会让衍射现象更明显，选项C、D错误。
2.如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则(　　)
A．1 cmB．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向
C．Q处的质点此时正在波峰位置
D．Q处的质点此时运动到P处
解析：选B　画出将Q点的振动状态传到P点，即t′＝T时的波形图(如图虚线所示)，由波的传播方向知，1 cm3．简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是(　　)
解析：选D　根据机械波传播方向与质点振动方向之间的关系可知，A、C选项中的质点a此时刻沿y轴正方向振动，a点要到达波谷至少还需个周期，B、D选项中的质点a此时刻沿y轴负方向振动，只需再经过个周期即可第一次到达波谷。设a、b两质点间的距离为L，则A选项中λ＝2L，B、C选项中λ＝L，D选项中λ＝L，因波速均为v，则由T＝可知，A选项中a点到达波谷最少用时为T＝·＝·＝，B选项中最少用时为T＝·＝·＝，C选项中最少用时为T＝·＝，D选项中最少用时为T＝·＝·＝，经比较可知，D选项中质点a最早到达波谷。
4．如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若此时质点P正处于加速运动过程中，则此时(　　)
A．质点Q和N均处于加速运动过程中
B．质点Q和N均处于减速运动过程中
C．质点Q处于加速运动过程中，质点N处于减速运动过程中
D．质点Q处于减速运动过程中，质点N处于加速运动过程中
解析：选D　质点P正处于加速运动过程中，说明质点P正在向平衡位置运动，故该波是沿x轴负方向传播的，所以此时质点Q处于减速运动过程中，质点N处于加速运动过程中，选项D正确。
5.如图所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4 m/s。图中“A、B、C、D、E、F、G、H”各质点中(　　)
A．沿y轴正方向速率最大的质点是D
B．沿y轴正方向加速度最大的质点是B
C．经过Δt＝0.5 s，质点D将向右移动2 m
D．经过Δt＝2.5 s，质点D的位移是0.2 m
解析：选A　在平衡位置的质点速率最大，又从传播方向可以判断，质点D向上振动，质点H向下振动，所以A项正确；在最大位移处的质点加速度最大，加速度的方向与位移方向相反，B质点的加速度方向向下，B项错误；质点只能在平衡位置两侧上下振动，并不随波迁移，C项错误；波传播的周期T＝＝1 s，经过Δt＝2.5 s＝2.5T，质点D仍位于平衡位置，所以位移为0，D项错误。
6．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T。t＝0时刻的波形如图甲所示，a、b是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是(　　)
　　　　　 甲　　　　　　　　乙
A．t＝0时质点a的速度比质点b的大
B．t＝0时质点a的加速度比质点b的小
C．图乙可以表示质点a的振动
D．图乙可以表示质点b的振动
解析：选D　根据题图甲所示的波动图像，由于波沿x轴正方向传播，t＝0时刻a点速度为零，b点速度最大，即t＝0时刻质点a的速度比质点b的速度小，选项A错误。由于t＝0时刻质点a位移最大，所受回复力最大，加速度最大，质点b处于平衡位置，位移为零，回复力为零，加速度为零，所以t＝0时刻质点a的加速度比质点b的大，选项B错误。根据题图甲所示的波动图像，由于波沿x轴正方向传播，t＝0时刻，质点a从正的最大位移处向下运动，质点b从平衡位置向下运动，所以题图乙可以表示质点b的振动，选项C错误，D正确。
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，已知周期T＝0.2 s，t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两质点，其纵坐标分别为yP＝2 cm，yQ＝－2 cm。下列说法中正确的是(　　)
A．P点的振动比Q点滞后半个周期
B．P、Q在振动的过程中，位移的大小总相等
C．在0.25 s内，P点通过的路程为20 cm
D．该波波速为10 m/s
E．在相等的时间内，P、Q两质点通过的路程相等
解析：选BDE　由波的图像可知，P、Q两点相差半个波长，波沿x轴正方向传播，Q点的振动比P点滞后半个周期，选项A错误；P、Q两点相差半个波长，在振动过程中，其位移总是大小相等，方向相反，在相等的时间内通过的路程相等，选项B、E正确；在一个周期内P点通过的路程为4个振幅，即4A＝16 cm，质点P在题图位置向上运动时，在1/4周期内运动路程小于1个振幅，所以在0.25 s内，P点通过的路程小于20 cm，选项C错误；由波的图像可知，该波的波长λ＝2 m，传播速度为v＝λ/T＝10 m/s，选项D正确。
8．对于波的折射现象，下列说法正确的是(　　)
A．当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线
B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变
C．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变
D．波发生折射时一定不会发生反射现象
解析：选AC　当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线，A对。当波垂直界面入射时，传播方向尽管不改变，但由于介质发生改变，波速和波长都改变，但周期、频率不变，B错，C对。波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象，D错。
9．一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是(　　)
A．1 m/s　　　　　　 　B．3 m/s
C．4 m/s D．6 m/s
解析：选AB　因为t＜T，故：若波向右传播，则波传播的距离x1＝0.02 m，
则波速v1＝＝ m/s＝1 m/s；若波向左传播，则波传播的距离x2＝0.06 m，
则波速v2＝＝ m/s＝3 m/s，故正确的选项为A、B。
10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图中实线所示，t＝0.1 s时刻的波形如图中的虚线所示。波源不在坐标原点，P是传播介质中离坐标原点2.5 m处的一个质点。则以下说法正确的是(　　)
A．波的频率可能为12.5 Hz
B．波的传播速度可能为50 m/s
C．质点P的振幅为0.1 m
D．在t＝0.1 s时刻与P相距5 m处的质点也一定向上振动
E．在t＝0到t＝0.1 s，质点Q通过的路程为0.1 m
解析：选ABC　波沿x轴正方向传播，则t＝nT＋，周期为T＝ s，频率为f＝＝ Hz，(n＝0,1,2,3，…)，所以波的频率可能为12.5 Hz(n＝1)，选项A正确；波速为v＝＝4(10n＋2.5)m/s(n＝0,1,2，3，…)，波的传播速度可能为50 m/s(n＝1)，选项B正确；由题图可知振幅A＝0.1 m，选项C正确；波沿x轴正方向传播，t＝0.1 s，P速度沿y轴正方向，左侧与P相距5 m处的质点的速度沿y轴负方向，选项D错误；在t＝0到t＝0.1 s，质点Q通过的路程为×4A，因为周期不确定，故路程不确定，选项E错误。
二、计算题(本题共3小题，共40分)
11．(10分)一列波先后通过相距为4 m的A、B两点，用时为0.01 s，已知A、B两质点运动方向始终相反，问：
(1)这列波的波速是多少？
(2)这列波的最小频率可能是多少？
解析：(1)v＝＝ m/s＝400 m/s。
(2)A、B两质点的振动方向始终相反，即属于振动步调始终相反的点，因此两点平衡位置间的距离：s＝4 m＝＋nλ＝λ(n＝0,1,2，…)。
所以λ＝ m(n＝0,1,2，…)。
因为v＝λf，所以当取n＝0时，λ最大，f最小，fmin＝＝ Hz＝50 Hz。
答案：(1)400 m/s　　(2)50 Hz
12．(14分)一列简谐横波在t＝0.6 s时刻的图像如图甲所示。该时刻P、Q两质点的位移均为－1 cm，平衡位置为15 m处的A质点的振动图像如图乙所示。
(1)求该列波的波速大小；
(2)求从t＝0.6 s开始，质点P、Q第一次回到平衡位置的时间间隔Δt。
解析：(1)由图像可得波长λ＝20 m，周期T＝1.2 s
据v＝得：v＝ m/s。
(2)法一：t＝0.6 s时，P质点的振动方向沿y正方向，经过t1＝回到平衡位置，Q质点的振动方向沿y负方向，经过t2＝＋回到平衡位置，
所以两质点回到平衡位置的时间间隔为Δt＝t2－t1
得Δt＝0.4 s。
法二：由图像可知：质点P的平衡位置为xP＝ m
质点Q的平衡位置为xQ＝ m
时间间隔Δt＝＝0.4 s。
答案：(1) m/s　(2)0.4 s
13．(16分)如图所示，实线表示一列横波在某时刻的波形图线，虚线是经过0.2 s时的波形图线。
(1)若波向左传播，求它在这段时间内传播的距离。
(2)若波向右传播，求它的最大周期。
(3)若波的传播速度为115 m/s，试判断波的传播方向。
解析：由波的图像可知，波长λ＝4 m。
(1)波在空间上具有周期性，向左传播的可能距离：
Δx＝3＋nλ＝(4n＋3)m　(n＝0，1，2，…)。
(2)若波向右传播时，传播的可能距离为Δx＝1＋nλ＝＋nλ　(n＝0，1，2，…)
由波的时空周期性，可知波传播Δx的距离需时间
Δt＝＋nT
T＝(n＝0，1，2，…)
当n＝0时，周期有最大值Tm＝4Δt＝0.8 s。
(3)当v＝115 m/s时，波在0.2 s时间内传播的距离为
Δx＝v·Δt＝23.0 m＝λ＝5λ＋λ
可知波沿x轴负方向传播。
答案：(1)(4n＋3)m　(n＝0，1，2，…)　(2)0.8 s
(3)沿x轴负方向传播