山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：机械波 单元复习题（含解析）

机械波
1．一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则( ).
A．声波频率不变,波长变小 B．声波频率变大,波长不变
C．声波频率变小,波长变大 D．声波频率不变,波长变大
2．声波属于机械波．下列有关声波的描述中正确的是 ( )
A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的
B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快
C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射
D．人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉
3．下列能够反映波的特征的是.
A．波的反射和折射 B．波的直线传播
C．波的干涉和衍射 D．波的传播速度
4．关于波长的概念，下列说法正确的是.
A．在横波中，两个波峰之间的距离等于一个波长
B．在横波中，相邻的两个波谷之间的距离等于一个波长
C．在横波中，波峰与波谷之间的距离等于半个波长
D．在横波中，两个振动情况完全相同的质点之间的距离等于波长
5．a、b是水平绳上的两点，相距，一列正弦横波沿此绳传播，传播方向由a到b，每当a点经过平衡位置向上运动时，b点正好到达上方最大位移处，此波的波长可能是.
A． B． C． D．
6．简谐波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是
A．振幅越大，则波传播的速度越快
B．振幅越大，则波传播的速度越慢
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
7．如图所示为两列频率相同的相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线表示图示时刻的波峰位置，虚线表示同一时刻的波谷位置，已知两列波的振幅均为2cm，且在图中所示范围内振幅不变，波速为2 m/s，波长为0.4m，E点是B、D和A、C连线的交点，下列说法正确的是
A．B、D两点在t=0时刻的竖直高度差为4cm
B．B、D两点在t=0.1s时刻的竖直高度差为4cm
C．E点的振幅为2cm
D．在t=0.05s时刻，A、B、C、D四点相对平衡位置的位移均为0
8．如图所示，沿x轴正方向传播的简谐横波传到A点时，沿x轴负方向传播的简谐横波传到B点，这时A、B两点的速度方向都是竖直向上.已知相距，这两列波的波长都是，各质点的振幅都是，且频率相同，继续传播后，两列波叠加，叠加后（P点距A点，Q点距A点）（ ）.
A．质点P的振幅为零 B．质点P的振幅为
C．质点Q的振幅为零 D．质点Q的振幅为
9．如图所示，在水平面上有两个完全相同的振源和，在和连线的中垂线上有a、b、c三点.已知在某一时刻两列波的波峰在a点相遇，波谷在c点相遇，b为a、c连线的中点，如图所示，下列结论中正确的是（ ）.
A．a、c两点是振动加强点，b点是振动减弱点
B．a点是振动加强点，C点是振动减弱点，b点振动情况不确定
C．a、b、c三点的振幅都为零
D．a、c连线上所有点都为振动加强点
10．如图所示，P和Q是两个相干波源，它们在水池中做同相位振动，使得水面产生波动.图中能正确地描绘由干涉加强点所连成的曲线是（ ）.
A． B． C． D．
11．关于波的干涉，以下说法正确的是（ ）.
A．一列波影响了另一列波，这就叫波的干涉 B．两列波相互叠加时，必定产生干涉
C．两列波发生干涉是波叠加的结果 D．频率不同的两列波也可能发生干涉
12．如图是观察水面波衍射的实验装置，和是两块挡板，是一个孔，是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（ ）
A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．挡板前后波纹间距相等
C．如果将孔扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象
13．关于声波与光波的说法正确的是
A．声波是纵波，光波是横波，声波不能在真空传播，光波可在真空中传播
B．声波由空气进入水中波长变长，波速变大
C．光波由空气进入水中波长变长，波速变大
D．波源与观察者发生相对运动时，声波会出现多普勒效应，光波不会产生多普勒效应
14．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。下列说法正确的是 。
A．该波的周期是0.10s
B．该波的传播速度为40 m/s
C．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P通过的路程为30cm
D．该波沿x轴负方向传播
E.t＝0.10s时，质点Q的速度方向向下
15．在某介质中波源A、B处在同一水平线上，它们相距d=20m，t=0时二者同时开始上下振动，A只振动了半个周期，B连续振动，它们的振动图象分别如图甲、乙所示，两波经过10s相遇，求
①波源乙振动的表达式；
②在t=0到t=16s时间内从A发出的半个波在前进的过程中所遇到的乙波波峰的个数。
16．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示．该时刻质点A振动的方向沿y轴负方向，且A经0.25s第二次位于波谷位置．求：
①这列波的周期、波速和传播方向．
②以t=0开始计时，写出质点P的振动方程．
③面出t=0.55s时OB间的波形图．
17．某波源S发出一列简谐横波，S的振动图象如图所示．在波的传播方向上有P、Q两质点，它们到S的距离分别为=45m、=55m.已知P、Q两质点开始振动的时间差Δt=1s.求：
①该波的波速大小和波长λ；
②波从波源传播到质点P的时间和波从P传播到Q的过程中质点P振动的路程s．
18．一列横波沿x轴传播，图中实线表示某时刻的波形，虚线表示从该时刻起0.005 s后的波形．
①如果周期大于0.005 s，则当波向右传播时，波速为多大？
②如果周期小于0.005 s，则当波速为6 000 m/s时，求波的传播方向．
参考答案
1．D
【解析】
声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式v=λf得知，声波的波长变大。故D正确，ABC错误。
2．C
【解析】
AB．波速由介质决定，v=λf可知同一列声波在各种介质中的波长是不同的，A错误；B错误；
C．只要是波都能发生衍射现象，C正确；
D．人能辨别不同乐器同时发出的声音，是由于音色不同，D错误；
故选C。
3．C
【解析】
波的典型特征包括干涉和衍射。
A. 波的反射和折射与分析不符，故A错误。
B. 波的直线传播与分析不符，故B错误。
C. 波的干涉和衍射与分析相符，故C正确。
D. 波的传播速度与分析不符，故D错误。
4．B
【解析】
【详解】
A. 横波的两个波峰之间的距离等于若干个波长，只有相邻两个波峰之间的距离等于一个波长。故A错误。
B. 在横波中，相邻的两个波谷之间的距离等于一个波长，故B正确。
C. 相邻的波峰与波谷平衡位置间的距离等于半个波长，故C错误。
D. 两个振动情况完全相同的相邻质点间的距离等于波长。故D错误。
5．D
【解析】
方向从a到b，每当a点经过平衡位置向上运动时，b点正好到达上方最大位移处，得到ab间距离与波长的关系是
得到波长
当n=0时，波长最大为56cm；当n=1时，波长为24cm；
A. 与分析不符，故A错误。
B. 与分析不符，故B错误。
C. 与分析不符，故C错误。
D. 与分析相符，故D正确。
6．D
【解析】
【详解】
AB．简谐波的波速由介质决定和振幅无关，故AB错误；
C．在一个周期内质点振动走过的路程等于4个振幅的长度，故C错误；
D．波传播一个波长的距离所用时间为一个周期，频率高则周期小，故D正确，
故选：D。
7．D
【解析】
【详解】
A．由题图可知，t=0时，B、D两点分别处于波峰与波峰相遇处，波谷与波谷相遇处，所以此时两点的位移为两列波在两点的位移矢量和，因此竖直高度差为8cm，A错误；
B．由，，得
所以t=0.1s时经过半个周期，B处于波谷与波谷相遇处，D处于波峰与波峰相遇处，竖直高度差为8cm，B错误；
C．B、D两点分别处于波峰与波峰相遇处，波谷与波谷相遇处，B、D两点都处于振动加强区，B、D的连线上也是加强区，E点在B、D的连线上，故E点的振动也加强，振幅大于2 cm，C错误；
D．当t =0.05s时，即经过时，A、B、C、D四点均处于平衡位置，D正确。
8．C
【解析】
【详解】
AB．质点P到A、B的路程差为
△xP=2.5m-0.5m=2m=λ
所以质点P的振动加强，振幅为
A=2×2m=4m
故AB错误。
CD． 质点Q到A、B的路程差为
△xQ=2m-1m=1m=0.5λ
所以质点Q的振动减弱，振幅为
A=2m-2m=0
故C正确D错误。
9．D
【解析】
【详解】
两个完全相同的振源和，a、b、c三点在连线的中垂线上，则a、b、c到两个波源的距离都相等，路程差都为零，三点的振动都加强，但振动加强点也仍在周期性振动，故振幅并非都为零。
A． a、c两点是振动加强点，b点是振动减弱点与分析不符，故A错误。
B． a点是振动加强点，C点是振动减弱点，b点振动情况不确定与分析不符，故B错误。
C． a、b、c三点的振幅都为零与分析不符，故C错误。
D． a、c连线上所有点到两个波源的距离都相等，路程差都为零，都为振动加强点与分析相符，故D正确。
10．B
【解析】
【详解】
相干结果相同点振动步调一致，与波源的路程差为0或半波长的偶数倍，P、Q的中垂线到P、Q的路程差为0，为振动加强点，与波源的路程差为半波长的偶数倍点的轨迹是中垂线上下两条曲线。
A． 图像与分析不符，故A错误。
B． 图像与分析相符，故B正确。
C． 图像与分析不符，故C错误。
D． 图像与分析不符，故D错误。
11．C
【解析】
【详解】
AB． 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。这种现象叫做波的干涉。一列波影响了另一列波，不一定是干涉，两列波相互叠加时，频率关系不确定，也不一定产生干涉，故AB错误。
C． 两列波发生干涉是波叠加的结果，故C正确。
D． 两列波发生干涉的条件是两列波的频率相同，故D错误。
12．ABC
【解析】
【详解】
A．从图中可知波长和缝的宽度差不多，当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，A正确；
B．由于同一列波的频率不变，而衍射前后波速相同，故衍射前后波长相同，B正确；
C．如果将孔BC扩大，有可能造成孔的宽度大于波的波长，而只有当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，才能够发生明显的衍射现象，故有可能观察不到明显的衍射现象，C正确；
D．由于介质不变，故孔扩大前后水波的波速相同，而波的频率增大后，波的波长变短，而孔、缝的宽度不变时，波长越小，衍射越不明显，D错误。
13．AB
【解析】
【详解】
A．声波在空气中是纵波，光波是横波，声波是机械波，需要借助于其他介质才能传播，所以声波不能在真空中传播。光波是一种电磁波，在真空中也能传播，故A正确；
B．声波由空气进入水中波速变大，频率不变，由波速v=λf分析得知波长变长，故B正确；C．光波由空气进入水中波速变小，频率不变，由波速v=λf分析得知波长变短，故C错误；D．波源与观察者发生相对运动时，声波和光波都能产生多普勒效应。故D错误。
故选：AB。
14．BDE
【解析】
【详解】
A、由图乙知该波的周期是0.20s，故A错误；
B、由甲图知波长：
则该波的传播速度为：
故B正确；
CDE、在时，由乙图知质点正向下运动，根据波形平移法可知该波沿轴负方向传播，从到经过的时间为：
由于时刻质点不在平衡位置或波峰、波谷处，所以质点通过的路程不是，故C错误，D、E正确；
故选BDE。
15．（1） （2）6个
【解析】（1）由振动图线可知，波源乙振动的表达式.
（2）两列波的波速相同，相遇经过距离均为10cm，则v=s/t=1m/s；
对于乙波：λ=Vt=2m；
在t=10s甲乙相遇时甲波前沿与乙波峰相距s1=3λ/4=1.5m；
在t=16s时甲波传播的距离为s=vt=16 可见遇到的波峰个数为6个.
16．（1）0.2s；0.4m/s，沿x轴正向传播（2）y=10cos10πt（3）如图；
【解析】
（1）t=0时刻质点A振动的方向沿y轴负方向，可知波沿x轴正向传播；因A点经0.25s第二次位于波谷位置，可知，解得T=0.2s；；
（2）因A=10cm，，则以t=0开始计时，写出质点P的振动方程为：y=10cos10πt(cm)
（3）t=0.55s=2T，则此时原点处的质点在最低点，此时OB间的波形图：
点睛：此题要理解波的图象随时间变化的规律．能把质点的振动和波的传播过程结合起来，知道波在一个周期内传播一个波长．利用波形的平移或上下坡法是研究波动图象常用的方法．
17．(1) ， (2) 12cm
【解析】
①该波的波速为
该波的波长为：λ=v/T，其中由图可知周期T=2s
解得：v=10m/s，λ=20m
②波从波源传到质点P的时间：
由于波从P传播到Q所需的时间即为，故：s=2A=12cm.
18．(1) (2)波向左传播
【解析】①如果周期大于0.005s，波在0.005s内传播的距离小于一个波长。如果波向右传播，从图上看传播的距离为2m，由此可得波速为：
v右=△x/△t=2/0.005m/s=400m/s；
②由图知波长λ=8m.，当波速为6000m/s时，波在0.005s内传播的距离为：
△x=v△t=6000m/s×0.005s=30m=λ，
所以波向左传播。
点睛：若波向右传播时，波在0.005s内传播的距离小于一个波长，从图上看传播的距离，再求解波速；由波速和时间，求出波传播的距离，根据距离与波长的关系，结合波形的平移，判断波的传播方向．