上海市龙柏高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：2.1机械波的产生 配套作业（含解析）

2.1机械波的产生
1．如图所示，在四个完全相同的玻璃杯内装有质量不等的水，用湿润的手指以相同的方式分别沿四个被扣边缘摩擦，会发出不同的声音。这“不同的声音”主要是指声音的（ ）
A．音调
B．振幅
C．音色
D．响度
2．一根粗细均匀的较长绳子，右侧固定。现使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻第一次形成了如图所示的波形。下列说法中正确的是(　　)
A．该波的频率逐渐增大
B．该波的频率逐渐减小
C．此时S点向下运动
D．S点的起始振动方向是向下的
3．关于振动和波，下列说法正确的是（　　）
A．没有机械振动，就一定没有机械波
B．一个物体在做机械振动，就一定会产生机械波
C．振源的振动速度跟波速一定相同
D．由某振源产生的波，它的频率跟振源的频率不一定相同
4．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（　　）
A．因为“随波逐流”木块将被推至远处
B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况
C．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动
D．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关
5．如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波的部分波形图,若该波波速v=40m/s,在t=0时刻波刚好传播到x=13m处,下列关于波在t=0.45s时的运动情况分析,其中正确的是（?）
A．该波x=9m处的质点的位移为-5cm
B．该波x=11m处的质点的位移为5cm
C．该波x=7m处的质点速度方向沿y轴负向
D．该波刚好传播到x=31m处
6．一列沿x轴传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，此时质元P恰在波峰，质元Q恰在平衡位置且向上振动．再过0.2s，质点Q第一次到达波峰，则下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴负方向传播
B．波的传播速度为30m/s
C．1s末质点P的位移为-0.2m
D．0-0.9s时间内P点通过的路程为（）m
7．如图所示，一列简谐横波在x轴上传播．图甲和乙分别是在x轴上a、b两质点的振动图象，且xab＝6m．下列判断正确的是(　　)
A．波一定沿x轴正方向传播
B．波可能沿x轴负方向传播
C．波长可能是8m
D．波速一定是6m/s
E. 波速可能是2m/s
8．平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动.测得两小木块每分钟都上下30次.甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，这列水面波(　　)
A．频率是0.5 Hz
B．波长是3 m
C．波速是1 m/s
D．周期是0.1 s
E. 周期是2 s
9．一列声波从空气传入水中，则(　　)
A．声波频率不变
B．声波波长变大
C．声波频率变小
D．声波波长不变
E. 声波波速变大
10．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是波传播到的质点M时的波形图，图乙是质点从此时刻开始计时的振动图象，Q是位于处的质点，则下列说法正确的是　　
A．这列波的波长是4m
B．这列波的传播速度是
C．M点以后的各质点开始振动时的方向都沿方向
D．从此时刻开始经过8s，质点Q第一次到达波峰
11．如图所示，实线是一列简谐横波在t1= 0时的波形图，虚线为t2=0.5s时的波形图，已知0＜t2－t1＜T，t1= 0时，x=2m处的质点A正向y轴正方向振动．
①波速大小为_______；
②从t2时刻计时，x=1m处的质点的振动方程是_____．
12．一列横波以15 m/s的速度沿水平方向向右传播，波源的平衡位置在图乙图处，波源的振动图象如图甲图所示，若时波源刚开始振动，请在乙图中画出这列波在时的波形图_______（要标出坐标轴的物理量、单位、数值）
13．一列简谐波沿x轴方向传播，t0=0时刻波的图象如图所示，此刻波刚好传播至x1=10m处，在此后2s时间内x1=10m处的质点通过的总路程是20cm。求：
①波沿x轴传播速度v；
②x轴上x2=16m处的质点何时开始振动?开始振动时的方向如何?
14．在平静的湖面上停着一条船，由船上的人在水面激起一列持续的水波，水波频率一定，另一人站在岸边计量出水波经过50s到达岸边，并估测出两相邻波峰间的距离约为0.5m，这个人还测出5s内到达岸边的波数为20个，试计算船离岸约有多远？
参考答案
1．A
【解析】
用大小相同的力敲击四个玻璃杯，说明发出声音的响度基本相同；而由于杯内水的体积不同，导致玻璃杯的振动快慢不同，水少的玻璃杯振动快，振动的快慢影响声音的音调，故发出声音不同是音调不同；故选A。
2．A
【解析】
波速是由介质的性质决定的，与波长无关．由图读出波长的变化，由波速公式v=λf分析频率的变化．根据波传播方向判断出S点的振动方向．介质中各个质点的起振方向与波源的起振方向相同，由波最前列的质点振动方向判断．
【详解】
A、B、波速是由介质的性质决定的，与波长无关，所以该波的波速保持不变；由图看出，该波的波长逐渐减小，而波速一定，由波速v=λf分析得知频率逐渐增大；故A正确，B错误。
C、波向右传播，波形向右平移，则知此时S点向上运动，故C错误。
D、图示时刻波最右端的质点振动方向向上，则S点的起始振动方向是向上的，故D错误。
故选A。
【点睛】
本题关键要抓住波速是由介质决定，保持不变，再由波速公式分析频率的变化情况．能熟练运用波形平移法进行判断质点的振动方向．
3．A
【解析】
A、有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要传播振动的介质．故A正确．
B、机械波是机械振动在介质中传播的过程，所以有机械波必有机械振动，而有机械振动不一定有机械波．故B错误．
C、波在同一均匀介质中是匀速传播的，而振源振动的速度在周期性变化，两者没有直接关系．故C错误．
D、由某振源产生的波，它的频率跟振源的周期相同，则频率一定相同．故D错误．
故选A
【点睛】
本题注意机械波的产生条件。
4．C
【解析】
波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置运动，不随波向前移动，所以无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动，故ABD错误，C正确；
故选C．
5．AD
【解析】
A. 由图可知,波长为8m,波速为v=40m/s,由T=λ/v=8/40s=0.2s,则t=0.45s时,波向前传播了波形，所以x=9m处的质点，此时处于波谷，则质点的位移为?5cm，故A正确；
B. 由图可知,波长为8m,波速为v=40m/s,由T=λ/v=8/40s=0.2s,则t=0.45s时,波向前传播了波形，所以x=11m处的质点处于平衡位置沿y轴负方向运动，则的位移0，故B错误；
C. 由图可知,波长为8m,波速为v=40m/s,由T=λ/v=8/40s=0.2s,则t=0.45s时,波向前传播了波形，所以x=7m处的质点处于平衡位置沿y轴正方向运动，故C错误；
D. 由图可知,波长为8m,波速为v=40m/s,由T=λ/v=8/40s=0.2s,因在t=0时刻刚好传播到x=13m处,则t=0.45s时,波向前传播了波形，所以波向前传播的距离为18m，因此该波刚好传播到x=31m处，故D正确.
故选：AD
6．BD
【解析】
由题意可知，质元Q恰在平衡位置且向上振动，则知波沿x轴正方向传播，故A错误；图示时刻再过0.2s，质元Q第一次到达波峰，则周期T=4t=0.8s。由图读出波长为λ=24m，则波速为，故B正确；t=1s=1.25T，则1s末质元P到达平衡位置，其位移为零，故C错误；t=0.9s时，，又有，所以0至0.9s时间内P点通过的路程为，故D正确。所以BD正确，AC错误。
7．BCE
【解析】
波的传播方向可能向＋x或－x方向传播，A错，B对．ab之间的距离可能是或，周期为4 s，波长可能为8 m，波速可能为2 m/s，D错，C、E正确．故选BCE.
【点睛】本题通过两个质点的振动图象，读出同一时刻两质点的状态，根据波形，得出两点间距离与波长的关系，是典型的多解问题．
8．ACE
【解析】
由题意知波形图如图所示：
甲、乙两小木块间的距离，故波长λ＝2 m．又知两小木块都是每分钟振动30次，故周期T＝2s，频率f＝0.5Hz，则波速.故选项A、C、E正确．则选ACE.
【点睛】解决本题的关键要理解波长和频率的含义，得到波长和频率，记住波速公式v=λf，再进行求解．
9．ABE
【解析】
由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变；又因波在水中速度较大，由公式v＝λf可得，波在水中的波长变大，故A、B、E正确．则选ABE.
【点睛】本题考查对声波在介质中传播速度的了解．波速公式v=λf适用于一切波．
10．ACD
【解析】
试题分析：由波形图可知，这列波的波长是4 m，选项A正确；这列波的传播速度是，选项B错误；因M点起振的方向是-y方向，则M点以后的各质点开始振动时的方向都沿-y方向，选项C正确；x=2m处的波峰传到Q点的时间，故从此时刻开始经过8s，质点Q第一次到达波峰，选项D正确；故选ACD.
考点：振动图像及波动图像；机械波的传播.
11．（1）2m/s． （2）y=-5sinπt（cm）．
【解析】
（1）根据t1=0时的波形图上x=2m处的质点A正向y轴正方向振动，运用波形平移法可判断出波的传播方向沿着x轴的正方向．已知0＜t2-t1＜T，则根据波形的平移得知，波传播的时间为：t2-t1=T，得到：T=4（t2-t1）=4×0.5s=2s．
由图知，波长λ=4m，则波速．
（2）t2时刻x=1m处的质点y=0，正经过向下运动，则其振动方程为
12．如图所示：
【解析】
由图象得，，由得，故经过，波传播的位移为，故图象为：
13．4m/s；1.5s；+y
【解析】①根据波形图可知，波长λ=8m，2s时间内x1=10m处的质点通过的总路程是20cm，而20cm=4A，所以T=2s，则；
②波从x1=10m传到x2=16m处的时间，波沿+x轴方向传播，则xl=10m处质点开始振动是沿y轴正方向，所以x2=16m处的质点开始振动时沿y轴正方向．
14．约100m
【解析】由题，5s内到达岸边的波数为20个，周期： ．相邻波峰间的距离是0.5m，则波长为λ=0.5m，波速为：
船到岸边的距离：x=vt=2×50=100m