第章 機(jī)械波 單元綜合試題及答案

PAGEPAGE7第十二章機(jī)械波單元測(cè)試一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．一列波由波源向周圍擴(kuò)展開去，下列說法正確的是()A．介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)地傳播開去B．介質(zhì)中的振動(dòng)形式由近及遠(yuǎn)傳播開去C．介質(zhì)中振動(dòng)的能量由近及遠(yuǎn)傳播開去D．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)只是振動(dòng)而沒有遷移2．觀察者不動(dòng)，波源迎面而來時(shí)，下列說法正確的是()A．波源的波長(zhǎng)發(fā)生了改變B．波源的頻率發(fā)生了改變C．觀察者收到的波的頻率發(fā)生了改變D．波速發(fā)生了改變3．一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，某時(shí)刻的波形圖如圖1所示，a、b、c為三個(gè)質(zhì)元，a正向上運(yùn)動(dòng)．由此可知()圖1A．該波沿x軸負(fù)方向傳播B．該時(shí)刻，c的加速度正在減小C．該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置D．該時(shí)刻，b的速率比c的速率大4．在水波的衍射實(shí)驗(yàn)中，若打擊水面的振子振動(dòng)的頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度是0.05m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑dA．10cm B．5mC．d＞1cm 5．在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波．一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.1s第一次到達(dá)最大位移處，在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了0.5m，A．周期是0.2sB．波長(zhǎng)是0.5mC．波速是2m/sD．6．如圖2所示是某一時(shí)刻的波形圖象，波沿x軸正方向傳播，波速是18m/s，圖2A．3cm；200HzB．6cm；300HzC．9cm；400HzD7．一簡(jiǎn)諧機(jī)械波沿x軸正方向傳播，周期為T，波長(zhǎng)為λ.若在x＝0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖3所示，則該波在t＝T/2時(shí)刻的波形曲線為()圖38．如圖4為同類的機(jī)械波1和機(jī)械波2在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)某時(shí)刻的波形圖，下列說法中正確的是()A．波2速度比波1速度大B．波2速度和波1速度一樣大C．波2頻率比波1頻率大D．這兩列波不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象圖4圖59．如圖5所示，甲、乙兩平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x軸正方向傳播，乙波沿y軸正方向傳播，圖中實(shí)線表示某一時(shí)刻的波峰位置，虛線表示波谷位置，對(duì)圖中正方形中央的a、b、c、d四點(diǎn)的振動(dòng)情況，正確的判斷是()A．a(chǎn)、b點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，c、d點(diǎn)振動(dòng)減弱B．a(chǎn)、c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b、d點(diǎn)振動(dòng)減弱C．a(chǎn)、d點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b、c點(diǎn)振動(dòng)減弱D．a(chǎn)、b、c、d點(diǎn)的振動(dòng)都加強(qiáng)10．如圖6所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng)，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)變低圖6圖711．一列橫波在x軸上傳播，在x＝0與x＝1cm的兩點(diǎn)的振動(dòng)圖線分別如圖7中實(shí)線與虛線所示，A．波長(zhǎng)一定是4B．波的周期一定是4sC．波的振幅一定是2D．波的傳播速度一定是112.如圖8所示，a、b是水平繩上的兩點(diǎn)，相距42cm，一列正弦波沿繩傳播，方向從a到b，每當(dāng)a點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)正好到達(dá)上方最大位移處，A．168cmB．184cmC．56cm圖8圖9二、計(jì)算題(本題共4小題，共40分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(8分)如圖9所示，兩列簡(jiǎn)諧波均沿x軸傳播，傳播速度的大小相等，其中一列沿正x方向傳播(圖中實(shí)線所示)，一列沿x軸負(fù)方向傳播(圖中虛線所示)．這兩列波的頻率相等，振動(dòng)方向均沿y軸，則圖中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各點(diǎn)中振幅最大的是哪些點(diǎn)？振幅最小的是x為多少的哪些點(diǎn)？14．(8分)圖10所示為t＝0時(shí)刻的一列簡(jiǎn)諧橫波的部分波形圖象，波的傳播速度是4.0m/s，在該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度方向是向下的．圖10(1)質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)周期；(2)質(zhì)點(diǎn)a再一次回到t＝0時(shí)刻所處位置所需的時(shí)間．15．(12分)如圖11中實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5s時(shí)刻的波形，這列波的周期T符合：3T＜t2－t1＜4T.問：圖11(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小為74m/s，16．(12分)如圖12所示，甲為某一波在t＝0.1s時(shí)的圖象，乙為參與該波動(dòng)的P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象．圖12(1)試確定波的傳播方向；(2)求該波的波速v；(3)在甲圖中畫出3.5s時(shí)的波形圖；(4)求再經(jīng)過3.5s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)的路程s和位移．答案一、選擇題1．解析：選BCD.波在傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它們并沒有隨波的傳播而發(fā)生遷移，A錯(cuò)，D對(duì)．波傳播的是振動(dòng)形式，而振動(dòng)由能量引起，也即傳播了能量，B、C對(duì)．2．解析：選C.由多普勒效應(yīng)現(xiàn)象可知，觀察者相對(duì)波源靠近時(shí)，他接收到的波的頻率變大了，但波源發(fā)出波的性質(zhì)未變，即機(jī)械波的波長(zhǎng)、頻率、波速均未變，所以A、B、D錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．3．解析：選C.由a向上振動(dòng)可確定波沿x正方向傳播，A錯(cuò)．從而可以確定b向上、c向下振動(dòng)，所以c的加速度正在增大，B錯(cuò)．b比c先回到平衡位置，C對(duì)．圖象所示時(shí)刻b距離平衡位置較遠(yuǎn)，在該時(shí)刻b點(diǎn)比c點(diǎn)的速率要小，D錯(cuò)．4．解析：選D.本題考查波發(fā)生明顯衍射的條件，一般直接比較孔的直徑d與水波波長(zhǎng)λ的關(guān)系即可，當(dāng)d＜λ時(shí)肯定發(fā)生明顯的衍射，由題知水波的波長(zhǎng)λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(0.05,5)m＝0.01m＝1cm.即孔直徑d應(yīng)與1cm差不多或比它還?。蔬x項(xiàng)D正確．5．解析：選D.由于在平衡位置的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)0.1s第一次到達(dá)最大位移處，故周期T＝0.1×4s＝0.4s，A錯(cuò)．波的傳播速度v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(0.5,0.1)m/s＝5m/s，C錯(cuò)．波長(zhǎng)λ＝v·T＝5×0.4m＝2m，B錯(cuò)．經(jīng)1.6s波傳播的距離為x＝v·Δt＝5×1.66．析：選B.由波形圖可知該波的波長(zhǎng)λ＝6cm.由于v＝λ·f，所以f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(18,0.06)Hz＝300Hz.故正確選項(xiàng)為B.7．解析：選A.根據(jù)振動(dòng)圖象，可知x＝0處的質(zhì)點(diǎn)，在t＝T/2時(shí)刻在平衡位置，向下振動(dòng)，只有選項(xiàng)A中波的圖象在x＝0處的質(zhì)點(diǎn)滿足條件，故選A.8．解析：選BCD.機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定，同類機(jī)械波在同一介質(zhì)中的波速相同，A錯(cuò)，B對(duì)．由圖可看出λ1＝2λ2，v1＝v2.由f＝eq\f(v,λ)知f2＝2f1，故波1與波2不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，C、D正確．9．解析：選B.當(dāng)兩列波出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時(shí)，要產(chǎn)生干涉圖樣，形成一條加強(qiáng)線，一條減弱線……即加強(qiáng)線、減弱線彼此相間的穩(wěn)定的干涉圖樣，在圖中設(shè)定A、B、C、D四點(diǎn)，實(shí)線相交點(diǎn)，即波峰與波峰相遇，都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，可知B、D決定的直線為加強(qiáng)線，過A、C的平行BD直線的兩條直線也應(yīng)是加強(qiáng)線，a、c兩點(diǎn)在BD直線上，故a、c點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，分別過b、d點(diǎn)且平行于BD直線的兩條直線均在兩加強(qiáng)線之間，應(yīng)為減弱線，故b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)是減弱的．10．解析：選AD.女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢(shì)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她都感到音調(diào)變低，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤．11解析：選BC.由振動(dòng)圖線可知T＝4s，B對(duì)；振幅A＝2cm，C對(duì)；由振動(dòng)周期性可知，x＝0和x＝1cm的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)波沿x軸正向傳播時(shí)相差eq\f(1,4)λ＋nλ＝1，λ＝eq\f(4,4n＋1)(n＝0,1,2，…)，當(dāng)波沿x軸負(fù)向傳播時(shí)則相差eq\f(3,4)λ＋nλ＝1(n＝0,1,2…)，故A錯(cuò)；由波速v＝eq\f(λ,T)知，D錯(cuò)．12.解析：選CD.題中給出，每當(dāng)a點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)正好到達(dá)上方最大位移處，如圖所示，則ab間距離為eq\f(3,4)λ或1eq\f(3,4)λ或2eq\f(3,4)λ…，寫出通式xab＝(k＋eq\f(3,4))λ(k＝0,1,2…)，由此可得到波長(zhǎng)的可能值λ＝xab/(k＋eq\f(3,4))＝42/(k＋eq\f(3,4))，當(dāng)k＝0時(shí)，42cm＝eq\f(3,4)λ，λ＝56cm，此為波長(zhǎng)最大值，k＝1時(shí)，λ＝24二、計(jì)算題13.解析：由題意可知，這兩列波的頻率相同，在同種均勻介質(zhì)中相遇會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，則處于1、2、3、4、5、6、7、8位置的各質(zhì)點(diǎn)到兩波源P、Q的距離差分別為(設(shè)波長(zhǎng)為λ，注意對(duì)稱性)質(zhì)點(diǎn)1或7的Δx1＝eq\f(11,8)λ－eq\f(5,8)λ＝eq\f(3,4)λ；質(zhì)點(diǎn)2或6的Δx2＝eq\f(10,8)λ－eq\f(6,8)λ＝eq\f(1,2)λ；質(zhì)點(diǎn)3或5的Δx3＝eq\f(9,8)λ－eq\f(7,8)λ＝eq\f(1,4)λ；質(zhì)點(diǎn)4的Δx4＝λ－λ＝0；質(zhì)點(diǎn)8的Δx8＝eq\f(3,2)λ－eq\f(1,2)λ＝λ.據(jù)干涉時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域應(yīng)滿足的條件為Δx＝nλ(n＝0,1,2…)，可知處于4和8位置的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)振幅最大；振動(dòng)減弱區(qū)域應(yīng)滿足的條件為Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2…)，可知處于2和6位置的質(zhì)點(diǎn)的振幅最?。鸢福?和82和614．(8分)解析：(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和波的傳播周期相等，T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(1.6,4)s＝0.4s.(2)將波的平移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相聯(lián)系，可求出質(zhì)點(diǎn)a再一次回到t＝0時(shí)刻所處位置所需的時(shí)間t＝eq\f(T,2)＋2×eq\f(Δx,v)＝0.2s＋2×eq\f(0.8－0.6,4)s＝0.3s.答案：(1)0.4s(2)0.3s15．(12分)解析：由圖象可知：λ＝8由3T＜t2－t1＜4T知波傳播距離3λ＜Δx＜4λ，即n＝3(1)當(dāng)波向右傳播時(shí)，波傳播距離s＝(3λ＋3)m＝(3×8＋3)m＝27v＝eq\f(s,t)＝eq\f(27,0.5)m/s＝54m/s.(2)當(dāng)波向左傳播時(shí)，波傳播距離s＝(3λ＋5)m＝(3×8＋5)m＝29v＝eq\f(s,t)＝eq\f(29,0.5)m/s＝58m/s.(3)s＝vt＝74×0.5m＝因?yàn)閟＝37m＝(4λ＋5)答案：(1)54m/s(2)58m/s16．(12分)解析：(1)從題圖乙中可以看出，t＝1.0s內(nèi)P點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向下振動(dòng)，由題圖甲可以判斷出此波沿－x方向傳播．(2)由題圖甲知λ＝4由題圖乙知T＝1.0s，所以波速v＝λ/T＝4.0(3)經(jīng)3.5s，波傳播的距離Δx＝v·Δt＝