山东省古交市第二高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：机械波 章末复习题（含解析）

机械波
1．两个振幅相同的波源S1、S2在水槽中形成如图所示的波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则
A．在两波相遇的区域中会产生干涉
B．a点此时位移最大
C．a点的振动始终加强
D．a点的振动始终减弱
2．一列向x轴正方向传播的简谐横波，在时的波形如图所示，质点A和C处于平衡位置，质点B处于波峰位置．已知该波周期为4s，则（ ）．
A．质点A此时振动速度为零 B．质点B此时振动速度不为零且方向向下
C．时，质点C向下振动 D．时，质点A到达处
3．声波由甲介质进入乙介质，不可能发生变化的是（ ）．
A．波长 B．频率 C．波速 D．传播方向
4．如图所示为一简谐横波在某时刻的波形图，根据此图可确定该波的（ ）．
A．波长、波速 B．周期、振幅 C．波长、振幅 D．周期、波速
5．如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是(　　)
A．该时刻质点O正处在平衡位置
B．P、N两质点始终处在平衡位置
C．随着时间的推移，质点M向O点处移动
D．从该时刻起，经过二分之一周期，质点M到达平衡位置
6．有一频率为的简谐横波，沿x轴正方向传播，在传播方向上有相距2m的两个质点，它们相继达到正方向最大位移的时间差为0.5s，则波长是（ ）．
A．1m B．2m C．4m D．8m
7．如图所示为一列横波的波形图，该波的波长为（ ）
A． B． C． D．
8．火车的鸣笛声由空气传到铁轨中，则关于其频率和波长的变化情况，描述正确的是
A．频率不变，波长变短 B．频率不变，波长变长
C．频率变小，波长变长 D．频率变大，波长变短
9．图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则（ ）
A．t=0.10s时，质点Q的速度方向向上
B．该波沿x轴的正方向传播
C．该波的传播速度为40m/s
D．从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30 cm
10．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向；t＝0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处，由此可知（ ）
A．此波沿x轴负方向传播
B．此波的传播速度为25m/s
C．从t＝0时起，经过0.04s，质点A沿波传播方向迁移了1m
D．在t＝0.04s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴正方向
11．关于波的认识，下列说法正确的是
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用的是波的反射原理
B．发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化
C．机械波在介质中的传播速度是由介质本身的性质决定的
D．波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象，是波的折射现象
E.医生利用超声波探测病人血管中血流的速度，利用的是多普勒效应
12．一简谐横波在同一介质中沿x轴正向传播。t＝0时的波形如图甲所示，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_________
A．t＝0时质点a的速度比质点b的小
B．t＝0时质点a的加速度比质点b的小
C．t＝时质点b的振动方向沿y轴正方向
D．图乙可以表示质点a的振动
E.图乙可以表示质点b的振动
13．某时刻处质点沿轴向下开始简谐振动，形成沿轴正向传播的简谐横波，处质点开始振动后时，第一次形成的波形图象如图所示，点是轴上距坐标原点处的质点，下列说法正确的是
A．质点经过开始振动
B．该波的波速是
C．该波遇到一个尺寸为的障碍物时可以发生明显衍射
D．时刻质点第二次到达波谷
E.若质点在时停止振动，那么质点在时也将停止振动
14．一列简谐横波在t=0时刻波形图如图甲表示，简谐波上的质点P振动图象如图乙所示，下列说法正确的是____.
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的波速为0. 5m/s
C．在x=1s时刻，质点P移动到x=50cm处
D．在t =3.75s时，质点P沿y轴正方向运动
E.在10s内，质点P运动路程是2cm
15．在x轴坐标原点有一振源，从t=0时刻起开始向y轴正方向做简谐运动，其振动的周期为T=0.4 s、振幅A=2 cm，产生的简谐横波沿x轴向两边传播。当t1=0.5 s时，波刚好传播到x1=5 m的M处。试求：
①该波的波速v和波长λ；
②t2等于多少时处于处的N点第一次到达波峰，在0~t2时间内质点M振动的路程是多少？
16．如下图所示，在坐标轴x＝0和x＝20 m处有两个连续振动的波源，在介质中形成相向传播的两列波，t＝0 时刻两列波刚好传到x＝2 m和x＝16 m处，已知两列波的波速均为2.5 m/s。求：
①从t＝0到t＝2.5 s这段时间内，x＝7 m处质点运动的路程；
②t＝10 s时，x＝12 m处质点的位移。
17．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1=0.1s时刻的波形图，M、N两点的坐标分别为(-2，0)和(-7，0)。已知t2=0.3s时，M处质点第一次出现在波谷位置。
(ⅰ)这列波的传播速度多大？
(ⅱ)当N处质点第一次出现在波峰位置时，M处质点通过的路程为多少？
18．如图所示，在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，频率为2.5 Hz．在t=0时，xP=2m的P点位于平衡位置，速度沿-y方向；xQ=6m的Q点位于平衡位置下方最大位移处．求：
（1）质点P第一次有+y方向最大加速度需经过的时间t；
（2）波的传播速度v．
参考答案
1．B
【解析】
A．从图中看出，两列波的波长不同，而在同一介质中不同的机械波的波速相等，根据v=λf，所以两列水波的频率不同，而只有两列波的频率相同时才能发生干涉现象，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉，故A错误；
B．此时a点为波峰与波峰叠加，a点的位移为这两列波引起位移的矢量和，则此时a点位移最大，故B正确；
CD．从图上可以看成，两列波的波长不同，波速相等，则频率不等，则不会发生干涉现象，不会出现振动始终加强点和减弱点，故CD错误。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
AB．在平衡位置的质点的振动速度最大，处于波峰或者波谷的质点振动速度最小为零，因此质点A速度不为零，质点B速度为零，故A错误，B错误。
CD．由于周期等于4s，当t=0时质点C向上运动，因此经过2s后，C质点经过半个周期向下运动；而质点只能上下运动，不论如何，质点不能随波移动，因此C正确，D错误。
故选C.
3．B
【解析】
【详解】
频率由波本身性质决定，与介质无关，所以波从甲介质进入介质后频率不变；波速变化,根据：
知波长变化；当光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生变化，故选B.
4．C
【解析】
【详解】
根据波长的定义可知相邻两个波峰或波谷间的距离等于波长,由波动图象可读出波长为2m;位移的最大值等于振幅.则可直接读出振幅为2cm.波动图象反映某一时刻质点的位移随空间位置变化的情况,不能读出周期,从而不能求出波速.故选C.
5．B
【解析】
由波的叠加，M点处于波峰，O点处于波谷，A错；PN两点处于波峰与波谷相遇的点，为平衡位置，B对；质点不随波迁移，C错；M点处于波峰位置，再经过四分之一个周期振动到平衡位置，D错
6．D
【解析】
横波的周期：
经过0.5s时间，即，波传播距离为2m，因此经过一个周期波传播的距离为8m，即波长λ=8m，故选D.
7．C
【解析】
由波形图可知，该波的波长为20cm，故C正确，ABD错误。
8．B
【解析】
波的频率是由波源决定的，所以波从一种介质进入另一种介质时，频率不变．则声波由空气进入铁轨中，波速变大，频率不变，由波速公式v=λf得知，声波的波长变长．故B正确，ACD错误．故选B
9．C
【解析】
AB．由振动图象可知，时刻，点经过平衡位置向下运动，根据波形的平移法可判断出来波沿轴负方向传播，故A、B错误；
C．由图可得：
该波的传播速度为：
故C正确；
D．从到，经过时间为：
位于最大位移处和平衡位置处的质点通过的路程是，质点通过的路程不等于，故D错误；
故选C。
10．ABD
【解析】
A．在t=0时刻质点A向上振动，t=0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处，周期为0.08s，由前带后，后跟前的结论可判断波向负方向传播，A正确；
B．波长为2m，波速的公式：
故B正确；
C．质点不随波迁移，C错误；
D．在t=0.04s时质点B处在平衡位置，速度沿y轴正方向，D正确。
11．ACE
【解析】
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，故A正确；
B. 发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化，相对波源运动的物体接收到的波的频率发生了变化，故B错误；
C. 机械波在不同介质中传播速度不同，传播速度是由介质本身的性质决定的，故C正确；
D. 波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象，是波的衍射现象，故D错误；
E. 医生利用超声波探测病人血管中血流的速度，是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，利用的是多普勒效应原理，故E正确。
12．ACE
【解析】
【详解】
AB. t＝0时，质点a位于最大位移处，故质点a的速度为0，加速度最大；质点b位于平衡位置，故质点b的速度最大，加速度为0，故A正确，B错误；
C. t＝时质点b位于负的最大位移处，故质点b的振动方向沿y轴正方向，C正确；
DE.图乙可以表示的质点从平衡位置向y轴负方向振动，故能表示质点b的振动，D错误，E正确；
故选ACE。
13．BDE
【解析】
B．波在t=0.8s内传播的距离是 x=24cm=0.24m，所以该波的波速是
故B正确。
A．波从O点传到P点的时间
则质点P经过3.2s开始振动，故A错误。
C．由图读出该波的波长为 λ=24cm，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10m的障碍物时，不能发生明显衍射现象，故C错误。
D．该波的周期为：T=0.8s，当x=18cm处的波谷传到P点时P点第一次到达，用时
再过一个周期质点P第二次到达波谷，所以在t=2.6+0.8+0.8=4.2s时刻质点P第二次到达波谷，故D正确。
E．波从O点传到P点的时间是3.2s，则若质点O在t=2s时停止振动，那么质点P在5.2s时也将停止振动。故E正确。
故选BDE。
14．BDE
【解析】
A．在t=0时刻，P沿y轴正方向运动，根据前一质点带动后一质点运动的原理，该波沿x轴负方向传播，选项A错误；
B．这列波λ=100cm=1m，周期T=2s，故波速
＝0.5m/s
选项B正确；
C．质点并不随波迁移，选项C错误；
D．结合图乙，在t =3.75s时，质点P沿y轴负方向运动，选项D正确；
E．振幅A=0.1cm，10s是5个周期，每个周期运动路程是4A， 所以在10s内，质点P运动路程是2cm，选项E正确。
故选BDE
15．①10 m/s 4 m ②2.7 s 44 cm
【解析】①由题得：波速，则波长λ=vT=4m
②波从坐标原点传播到处的N点所用的时间
由于各质点起振方向与振源的相同，所以再经过，N点第一次到达波峰
即时N点第一次到达波峰
当时，M点开始振动，所以时间内质点M振动的时间为2.2s，其振动的路程
16．（1）（4+）cm；（2）-2cm
【解析】（1）左侧波传到x=7m处的时间为；右侧波传到x=7m处的时间为，故从t＝0到t＝2.5 s这段时间内，x＝7 m处质点振动了0.5s，因左侧波的周期 ，0.5s=,运动的路程为；
（2）t＝10 s时，左有两侧波传播的距离均为x=vt=25m，即左侧波传播，右侧波向左传播，此时在x=12m处的质点，由左侧波引起的振动在平衡位置向向振动；由右侧波引起的振动在最低点；故此时此质点的位移为-2cm；
点睛：本题关键明确质点的实际位移等于两列波单独传播时引起位移的矢量和，结合波形的空间周期性和质点振动的时间周期性进行分析即可.
17．(1) (2)
【解析】(ⅰ)M点与最近波谷的水平距离为s=4m，所以波速为
(ⅱ)根据图象可知，该波波长，该波中各质点振动的周期为
t1时刻后经时间M处质点开始振动，则
t1时刻后经时间N处质点第一次出现在波峰位置，则
此时M处质点已振动
则当N处质点第一次出现在波峰位置处，
M处质点通过的路程为
点睛：本题要能由波的传播方向来确定质点的振动方向，运用波形平移法求波速，掌握由质点的振动情况来确定周期．
18．0.1S （n=0，1，2，…… ）
【解析】①P质点经过，达到负向最大位移，此刻有+y方向最大加速度
波的周期
所以
②PQ两点间距离（n=0，1，2，……）
波长（n=0，1，2，……）
波速（n=0，1，2，……）