绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：机械波 章末过关训练（含解析）

机械波
章末过关训练
1．如图所示，a、b、c、……k是弹性介质中等距离分布在一条直线上的若干个质点．t＝0时刻，处在e处的波源从平衡位置开始向上做简谐运动，形成在质点a、b、c、……k所在的直线上传播的横波，其振幅为3cm、周期为0.2s．若沿波的传播方向，后一个质点比前一个质点迟0.05
s开始振动．t＝0.25
s时，直线上距波源e点2m处的某质点第一次达到最高点．则下列判断正确的是
．
A．该机械波的传播速度为8m/s
B．该机械波的波长为2m
C．图中相邻两个质点间距为0.5m
D．当a点经过的路程为12cm时，h点经过的路程为9cm
E.当b点在平衡位置向下运动时，c点位于平衡位置的下方
2．如图甲所示，在均匀介质中相距30m两个振源S1、S2先后起振，以S1起振为零时刻，S1、S2振动情况图乙所示，S1、S2在介质中形成的两列简谐波沿它们的连线相向传播，在t=15.5s时相遇，图中质点P、O与S1分别相距10m、15m。则下列叙述正确的是__________。
A．简谐波的传播速度为1m/s
B．简谐波的波长为4m
C．当S2的简谐波到P质点时，P质点已经振动的路程220cm
D．两列简谐波相遇后能形成稳定的干涉现象
E.
O质点的振幅可以达到15cm
3．如图所示为两列波叠加的示意图，这两列波的振动方向，振幅频率完全相同，M，N，Q为叠加区域的三个点，Q为两个波谷相遇，M为两个波峰相遇，N点为波峰和波谷相遇，波的周期为T，则下列说法正确的是（　　）
A．Q点为振动加强点
B．N点始终静止不动
C．经周期，质点Q传播到N点
D．M点为振动加强点，过，此点振动减弱
4．有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10
Hz.振动方向沿竖直方向，当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时，在其平衡位置右方相距0.6
m处的质点Q刚好到达最高点，由此可知波速和传播方向不可能的是(　　)
A．4.8
m/s，向右传播
B．8
m/s，向左传播
C．24
m/s，向右传播
D．24
m/s，向左传播
5．如图所示是一列波t时刻的图像，图像上有a、b、c三个质点，下列说法正确的是（
　）
A．a、b两质点此时刻速度方向相同
B．a、c两质点此时刻加速度方向相反
C．c质点此时速度方向沿y轴负方向
D．a质点此时速度方向沿y轴正方向
6．已知空气中的声速为340m/s。现有几种声波：①周期为1/20s，②频率为104Hz，③波长为10m。它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是(　
　)
A．①和②
B．②和③
C．①和③
D．都可以
7．有一测速雷达，发射电磁波的频率为f1，用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为f2，则(
)
A．f1>f2
B．f1＝f2
C．f1D．无法确定
8．振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的横波波形如图所示，规定绳上各质点向上运动的方向为位移x的正方向，从波传播到细绳上的P点开始计时，下图的四个图中能表示P点振动图像的是（　　）
A．
B．
C．D．
9．如图所示，为一列周期T=2s的简谐横波沿x轴正方向传播在某时刻的波形图象，关于该波的下列叙述正确的是（　　）
A．该波的传播速度1m/s
B．该波的传播速度2m/s
C．此时波上质点P正向x轴正方向运动
D．此时波上质点P正向y轴负方向运动
10．如图所示，S是水面波的波源，MN是挡板，S1、S2是到S距离相等的两个相同的狭缝，BD为S1S2中垂线上的两点，实线代表波峰、虚线代表波谷，下列说法正确的是（　　）
A．A、C点为振动加强点
B．B、D点为振动加强点
C．当S1、S2两狭缝宽度增加时，D点振动一定更剧烈
D．当S1、S2两狭缝距离减小时，D点振动幅度一定明显降低
11．波速相等的两列简谐波在x轴上相遇，一列波（虚线）沿x轴正向传播，另一列波（实线）沿x轴负向传播。某一时刻两列波的波形如图所示，两列波引起的振动在x=8m处相互__________（填“加强”或“减弱”），
在x=10m处相互__________（填“加强”或“减弱”）；在x=14m处质点的振幅为________cm。
12．一列简谐横波沿直线从A向B传播，A、B间的距离为20m，A处的质点起振方向向上，波从A传播到B所用的时间为4s，波传播到B后再经0.6s，B处质点第一次到达波谷，则这列波的波速为_________m/s，波长为_________m。
13．将一枚石子投入静水中，圆形波纹沿水面向外传播。t=0时刻，第一个波峰传到离石子入水处3m时，第6个波峰恰好位于石子入水处，则水波波长为____m。若水波传播速度为1.2
m/s．t=0
-7.8
s内，水面上离石子入水处9m的点____次经历波峰。
14．如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速大小为0.6
m/s，P质点的横坐标为66
cm，从图中状态开始计时，求：
（1）经过多长时间，P质点开始振动，振动时方向如何？
（2）经过多长时间，P质点第一次到达波峰？
15．一列简谐横波沿x轴传播，其波长为6m，如图中实线和虚线分别表示t时刻和时刻的波形图，已知，图中P、Q是位于x轴上的两点，间距为1m，求：
(1)波的周期；
(2)若波的传播速度为34m/s，判断波的传播方向。
16．如图所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2
s
后的波形图线。
(1)若波向左传播，求它传播的最小距离。
(2)若波向右传播，求它的最大周期。
(3)若波速为55
m/s，求波的传播方向。
参考答案
1．BCE
【解析】
ABC．后一个质点比前一个质点迟0.05s振动，所以t=0.25s时，e后面的第五个质点开始振动，即质点j开始振动，所以j质点前面的质点i第一次到达波峰，即从e到i相距2m，所以相邻质点间的距离为
故t=0.25s时波传播到了2.5m处，所以波速为
故波长为
A错误BC正确；
D．因为质点h到e点的距离小于质点a到e点的距离，所以质点h先振动，故h的路程大于质点a的路程，故D错误；
E．波从e点向左右两侧传播，根据波的传播方向知，当b点在平衡位置向下振动时，c点位于波谷即平衡位置下方，故E正确．
故选BCE。
2．ACD
【解析】
A项：两波在t=15.5s相遇，故S1传播时间为t，S2传播时间为t-1；根据两波传播总路程为两振源的距离可得：vt+v（t-1）=30m，所以，，故A正确；
B项：由图可得简谐波周期T=2s，故波长λ=vT=2m，故B错误；
C项：波源S1振动传播到O所需时间，，波源S2振动传播到O所需时间，，故当S2的简谐波到P质点时，P质点已经振动了11s；质点P振动的振幅与波源S1振动相同，周期T=2s，振幅A=10cm，所以，当S2的简谐波到P质点时，P质点完成个全振动，路程，故C正确；
D项：两列波的周期相同，两波源的距离为波长的整数倍，故可形成稳定的干涉现象，故D正确；
E项：O到两波源的距离相等，那么，波传播到O的时间相同，故质点O的振动为两波源同一时刻的振动叠加形成，所以，由两振动在O点叠加时的相位差为π，那么，O质点的振幅为10cm-5cm=5cm，故E错误。
3．AB
【解析】
A．Q点是波谷和波谷叠加，为振动加强点，且始终振动加强，故A正确；
B．N点为波峰与波谷叠加，因振幅相同，则位移总是为零，故B正确；
C．质点不会随着波迁移而迁移，故C错误；
D．M点为振动加强点，经过半个周期此点振动仍加强，故D错误。
故选AB。
4．D
【解析】
若波向右传，其最简波形如图(a)．若波向左传，其最简波形如图(b)．
波向右传：s＝nλ＋
(n＝0、1、2、…)
①
波速v＝λf
②
由①②得：(n＝0、1、2…)
将n＝0、1代入可得A、C可能；
若波向左传：s＝nλ′＋λ′(n＝0、1、2、…)
③
波速v＝λ′f
④
由③④得：v＝(n＝0、1、2…)
将n＝0代入得选项B可能；当波速为24
m/s时无对应的n值，选项D错误．此题选择不可能的选项，故选D.
点睛：本题要特别注意波的多解性，波的多解包括传播方向、空间和时间的多解性，在解题时要充分明确本题究竟涉及几个多解的可能性，要全面分析才能得出正确结论．
5．A
【解析】
A．无论波向左传播还是向右传播，a、b两质点此时刻速度方向相同，A正确；
B．a、c两质点此时刻加速度方向都竖直向上，因此加速度方向相同，B错误；
CD．若波沿x轴正方向传播，
c质点此时速度方向沿y轴正方向，a质点此时速度方向沿y轴负方向；若波沿x轴负方向传播，c质点此时速度方向沿y轴负方向，a质点此时速度方向沿y轴正方向。由于不知道波的传播方向，因此无法确定它们的振动方向，CD错误。
故选A。
6．C
【解析】
由公式v，得周期为s的声波的波长为：λ1＝vT＝340；发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大，故①能产生显著的衍射现象；由公式v＝λf得频率为104Hz的声波的波长为：，发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大，故②不能产生显著的衍射现象；波长为10m的声波，障碍物宽度为13m与该声波长相差不大，故③能产生显著的衍射现象；因此能产生显著的衍射现象的是①和③，故C正确，A、B、D错误；
7．C
【解析】
由于是测量一迎面开来的汽车的车速，根据多普勒效应，因而接收的频率应高于发射的频率，f18．B
【解析】
由于波源起振方向沿y轴负方向，因此当波传到P点时，P点首先从平衡位置向下振动，即0时刻处于平衡位置，下一时刻向下运动，B正确，ACD错误。
故选B。
9．B
【解析】
AB．由图可知
根据
解得
故A错误，B正确；
CD．由图可知，该波沿x轴正方向传播，则此时波上质点P正向y轴正方向运动，故CD错误。
故选B。
10．B
【解析】
A．A、C点是波峰和波谷叠加，为振动减弱点，故A错误；
B．B点是波谷和波谷叠加，为振动加强点，D点是波峰和波峰叠加，为振动加强点，故B正确；
C．当S1、S2两狭缝宽度增加时，如果缝的宽度大于波的波长，衍射现象不明显，故C错误；
D．当S1、S2两狭缝距离减小时，D点可能不是振动加强点，这时振动幅度降低，但如果S1、S2两个狭缝关于BD对称的减小时，D点是振动加强点，此时振动幅度不变，故D错误。
故选B。
11．加强
减弱
2
【解析】
两列波在x=8m处引起的振动都是方向向下，可知此位置的振动是加强的；在x=10m处是峰谷相遇，可知此位置振动减弱；在x=14m处也是峰谷相遇，振动减弱，则质点的振幅为。
12．5
4
【解析】
[1]这列波的波速
[2]B处质点起振的方向也是向上，从波传播到B至B处质点第一次到达波谷，经过了四分之三周期，即
解得
T=0.8s
这列波的波长
13．
6
【解析】
由题意可知5λ=3m，则λ=0.6m；
t=0时刻，第一个波峰传到离石子入水处3m，则传到水面上离石子入水处9m的点时经历的时间为，则再经过7.8s-5s=2.8s
=5.6T，则还有5个波峰经过该点，则t=0
-7.8
s内，水面上离石子入水处9m的点6次经历波峰。
14．（1）0.7s
P开始振动时方向向下；（2）1.0s
【解析】
（1）图示时刻，这列波的最前端的质点坐标是24
cm，据波的传播方向可知这一质点沿y轴负方向运动，因此在波前进方向的每一个质点，开始振动的方向都是沿y轴负方向，故P点开始振动时的方向是沿y轴负方向，即P开始振动时方向向下。P质点开始振动的时间为
（2）质点P第一次到达波峰，即初始时刻这列波的波峰传到P点，因此所用的时间是
15．(1)或；(2)左
【解析】
(1)若波向右传播，则内传播了，。则
，
若波向左传播，则内传播了，。则
，
(2)若波的传播速度为34m/s，则传播距离为
代入数据解得
即个周期，由(1)分析可知，波向左传播。
16．（1）3m；（2）0.8s；（3）x轴负方向
【解析】
(1)若波向左传播,它传播的距离为
x=kλ+3m(k=0,1,2,…)
当k=0时，传播的距离为最短
xmin=3m
(2)若波向右传播,则
0.2s=kT+
(k=0,1,2,…)
当k=0时,周期最长
Tmax=0.8s
(3)若波速为55m/s，由
Δx=vΔt=55×0.2m=11m=2λ
可知，波的传播方向应向x轴负方向.