第章 機械波 單元綜合試題及答案4

PAGEPAGE10第十二章機械波檢測題本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分．滿分100分，時間90分鐘．第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項符合題目要求，有些小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．下列說法正確的是()A．要讓放在河中的紙船逐漸靠近河岸，可向比紙船更遠處擲石子形成水波B．兩個在水中潛泳并且靠得較近的運動員也能利用語言交流，是聲波在液體中傳播的應用C．宇航員在宇宙飛船里，擊打船壁引起機械振動，不能在飛船體外形成波D．以上說法全錯答案：BC解析：在波的傳播過程中，介質(zhì)不隨波遷移，A錯；由于聲波不僅能在氣體中傳播，也能在液體及固體中傳播，B正確；太空為真空，因而飛船外不傳播聲波，C正確．2．某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9km/s.一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成(如圖)．在一次地震中，震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差5s開始振動，則()A．P先開始振動，震源距地震儀約36kmB．P先開始振動，震源距地震儀約25kmC．H先開始振動，震源距地震儀約36kmD．H先開始振動，震源距地震儀約25km答案：A解析：由兩種波的傳播速率可知，縱波先傳到地震儀，設所需時間為t，則橫波傳到地震儀的時間為t＋5.由位移關系可得4(t＋5)＝9t，t＝4s，距離l＝vt＝36km，故A正確．3．(2010·泉州七中高二檢測)如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷．設兩列波的振幅均為5cm，且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m.C點是BE連線的中點，下列說法不正確的是()A．C、E兩點都保持靜止不動B．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20cmC．圖示時刻C點正處在平衡位置且向水面運動D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25s后，B點通過的路程為20cm答案：A4．噪聲會對人的心理、生理、生活與工作帶來嚴重影響，通常用聲強級L1＝10lgeq\f(I,I0)(單位為dB)來表示噪聲的大?。街蠭為聲強，單位是W/m2；I0＝10－12W/m2是人剛好能聽到的聲音強度．我國規(guī)定工作環(huán)境的噪聲一般應低于85dB，則以下最接近該標準的聲強是()A．10－1W/m2 B．10－2W/m2C．10－4W/m2 D．10－6W/m2答案：C解析：由題意85＝10lgeq\f(I,I0)，則eq\f(I,I0)＝108.5，可得I＝10－3.5W/m2，選C.5．(2009·沈陽高二檢測)如圖所示，虛線和實線分別為甲乙兩個彈簧振子做簡諧運動的圖象，已知甲乙兩個振子質(zhì)量相等，則()A．甲乙兩振子的振幅分別為2cm、1cmB．甲、乙兩個振子的相位差總為πC．前2秒內(nèi)甲乙兩振子的加速度均為正值D．第2秒末甲的速度最大，乙的加速度最大答案：AD解析：兩振子的振幅A甲＝2cm，A乙＝cm，A對；兩振子的頻率不相等，相位差為一變量，B錯；前2秒內(nèi)，甲的加速度為負值，乙的加速度為正值，C錯；第2s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移處，加速度最大，D對．6．(2010·浙江溫州高二聯(lián)考)一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，波速為v＝4m/s.已知坐標原點(x＝0)處質(zhì)點的振動圖象如圖所示(a)，在下列4幅圖中能夠正確表示t＝0.15s時的波形的圖是()答案：A解析：λ＝vT＝1.由振動圖象知在t＝0.15s時刻，質(zhì)點處于平衡位置上方且正在向下運動，結(jié)合機械波沿x負方向傳播可得A選項正確．7．在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點的距離均為L，如圖甲所示．一列橫波沿該直線向右傳播，t＝0時到達質(zhì)點1，質(zhì)點1開始向下運動，經(jīng)過時間Δt第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則該波的()A．周期為Δt，波長為8B．周期為eq\f(2,3)Δt，波長為8LC．周期為eq\f(2,3)Δt，波速為eq\f(12L,Δt)D．周期為Δt，波速為eq\f(8L,Δt)答案：BC解析：因質(zhì)點開始振動方向向下，故經(jīng)Δt時間第一次出現(xiàn)圖示波形時，質(zhì)點1和質(zhì)點9之間恰好是一個波長，說明波由質(zhì)點1傳播到質(zhì)點9需要一個周期的時間，但質(zhì)點9剛開始振動的方向是向下振動，而波形圖中質(zhì)點9是向上振動的，說明波傳播到質(zhì)點9后又振動了半個周期，故有eq\f(3,2)T＝Δt，T＝eq\f(2,3)Δt，由圖知，λ＝8L，由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(12L,Δt)，故BC正確．8．一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上的a、b兩點相距4.42m，圖中實、虛兩條曲線分別表示平衡位置在a、b兩點處質(zhì)點的振動曲線．從圖示可知()A．此列波的頻率一定是10HzB．此列波的波長一定是0.1mC．此列波的傳播速度可能是34m/sD．a(chǎn)點一定比b點距波源近答案：AC解析：由振動曲線知T＝0.1s，故f＝eq\f(1,T)＝10Hz，A正確．若波經(jīng)a→b，則Δt1＝0.1k＋0.03.若波經(jīng)b→a，則Δt2＝0.1k＋0.07.由v1·Δt1＝sab和v2·Δt2＝sab，取k＝0,1,2……可知C正確，B、D錯．9．(2008廣東模擬)如下圖所示，沿x軸正方向傳播的一列簡諧橫波在某時刻的波形圖為一正弦曲線，其波速為200m/s，下列說法中正確的是()A．從圖示時刻開始質(zhì)點a的加速度將減小B．從圖示時刻開始，經(jīng)過0.01s，質(zhì)點a通過的路程為0.4mC．若此波遇到另一列波并發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，則另一列波的頻率為50HzD．若該波傳播過程中遇到寬約4m的障礙物，則會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象答案：ABCD解析：a點在最大位移處，下個時刻向平衡位置運動，位移減小，所以加速度將減小，A正確；由波的圖象可知波長λ＝4m，T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(4,200)s＝0.02s,0.01s為半個周期，所以經(jīng)過0.01s，a點經(jīng)過的路程為2A＝0.4m，B正確；發(fā)生穩(wěn)定干涉，所以另一列波的頻率與該波頻率相同，為50Hz，C正確；障礙物的尺寸與該波波長相同，能發(fā)生明顯衍射，D也正確．10．(2008遼寧大連模擬)一列簡諧橫波以1m/s的速率沿繩子由A向B傳播，質(zhì)點A、B間的水平距離x＝3m，如圖甲所示．若t＝0時，質(zhì)點A剛從平衡位置開始向上振動，其振動圖如圖乙所示．則B點的振動圖象為下面四個圖中的()答案：B解析：該波由A傳到B所需時間為t＝eq\f(x,v)＝3s，所以質(zhì)點B在t＝3s時才開始振動，且振動情況重復質(zhì)點A的振動，即振動方向為由平衡位置向上振動．故選B.第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共4小題，共20分．把答案直接填在橫線上)11．(4分)在做水波通過小孔衍射的演示實驗時，激發(fā)水波的振子振動頻率為5Hz，水波在水槽中傳播速度為0.05m/s，為使實驗效果更明顯，使用小孔直徑d應________m.答案：≤0.01解析：由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件知，當d≤λ時滿足要求，由v＝λf得λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(0.05,5)m，因為d≤λ，所以d≤0.01m.12．(5分)如圖是一列沿x正向傳播的簡諧橫波在傳播方向上相距3m的兩質(zhì)點P和Q的振動圖象，其實線是P點的振動圖象，虛線是Q點的振動圖象，若P質(zhì)點離波源比Q質(zhì)點近，則該波的最大波長為________m，若Q質(zhì)點離波源比P點近，則該波的最大波長是________m.答案：4m12m解析：由同一時刻P、Q兩點的位移，畫出P、Q間的波形圖．由圖可知t＝0時，P在正向最大位移處，Q在平衡位置且向負向運動．若P質(zhì)點離波源近，則P、Q間的波形如圖1所示，有eq\f(3,4)λ＝3，λ＝4m；若Q質(zhì)點離波源近，則P、Q間的波形如圖2所示，則有eq\f(1,4)λ＝3，λ＝12m.13．(5分)一列間諧橫波，沿x軸正向傳播．位于原點的質(zhì)點的振動圖象如圖甲所示．①該振動的振幅是________cm；②振動的周期是________s；③在t等于eq\f(1,4)周期時，位于原點的質(zhì)點離開平衡位置的位移是________cm.圖乙為該波的某一時刻的波形圖，A點位于x＝0.5m處．④該波的傳播速度為________m/s；⑤經(jīng)過eq\f(1,2)周期后，A點離開平衡位置的位移是________cm.答案：①8②0.2③0④10⑤－814．(6分)如右圖所示，在y軸上的Q、P兩點的位置上有兩個頻率相同，振動方向相同的振源，它們激起的機械波的波長為2m，Q、P兩點的縱坐標為：yQ＝6m，yP＝1m，那么在x軸上，從正無窮到負無窮的位置上，會出現(xiàn)振動減弱的區(qū)域有________個．答案：5個解析：因為兩波源的波程差為半波長的奇數(shù)倍時，是減弱點，在正下方相遇波程差最大，eq\x\to(QX1)－eq\x\to(PX1)＝6－1＝5＝2.5λ即坐標為(0,0)處有一個減弱點．越向x軸的左右兩側(cè)Δx越小，eq\x\to(QX2)－eq\x\to(PX2)＝1.5λ，有兩個減弱點：eq\x\to(QX3)－eq\x\to(PX3)＝0.5λ.又有兩個減弱點，故答案為5個點．三、論述·計算題(共4小題，共40分．解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(9分)(2010·遼師大附中高二檢測)圖中的實線是一列簡諧波在某一時刻的波形曲線．經(jīng)0.2s后，其波形如圖中虛線所示．設該波的周期T大于0.2s，求：(1)由圖中讀出波的振幅和波長；(2)如果波向右傳播，波速是多大？波的周期是多大？(3)如果波向左傳播，波速是多大、波的周期是多大？答案：(1)10cm；0.24cm(2)0.9m/s；0.27s(3)0.3m/s；0.8s解析：(1)振幅A＝10cm；波長λ＝0.24cm(2)波向右傳播：波速v1＝eq\f(Δx1,t)＝eq\f(0.18,0.2)m/s＝0.9m/seq\f(3,4)T1＝t，周期T1＝eq\f(4,3)t＝eq\f(4,3)×0.2s≈0.27s(3)波向左傳播：速度v2＝eq\f(Δx2,t)＝eq\f(0.06,0.2)m/s＝0.3m/seq\f(1,4)T2＝t，周期T2＝4t＝4×0.2s＝0.8s16．(9分)某實驗室中懸掛著一彈簧振子A和一單擺B，彈簧振子的彈簧和小球(球中間有孔)都套在固定的光滑豎直桿上．某次有感地震中觀察到靜止的振子A開始振動4.0s后，單擺B才開始擺動．此次地球中同一震源產(chǎn)生的地震縱波和橫波的波長分別為10km和5.0km，頻率為1.0Hz.假設該實驗室恰好位于震源的正上方，求震源離實驗室的距離．答案：40km解析：設地震縱波和橫波的傳播速度分別為vp和vS，則vp＝fλp①vS＝fλS②式中，f為地震波的頻率，λp和λS分別表示地震縱波和橫波的波長．設震源離實驗室的距離為s，縱波從震源傳播到實驗室所需時間為t，則s＝vpt③s＝vS(t＋Δt)④式中，Δt為擺B開始擺動的時刻與振子A開始振動的時刻之差．由①②③④式得s＝eq\f(fΔt,\f(1,λS)－\f(1,λp))⑤代入數(shù)據(jù)得s＝40km⑥17．(10分)(2009·山東)下圖為一簡諧波在t＝0時刻的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點P做簡諧運動的表達式為y＝Asin5πt，求該波的速度，并畫出t＝0.3s時的波形圖(至少畫出一個波長)答案：10m/s波形圖見解析解析：由簡諧運動表達式可知ω＝5π，t＝0時刻質(zhì)點P向上運動，故波沿x軸正方向傳播．由波形圖讀出波長λ＝4m，T＝eq\f(2π,ω)①由波速公式v＝eq\f(λ,T)②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)可得v＝10m/s③t＝0.3s時的波形圖如圖所示．18．(12分)有兩列簡諧橫波a、b在同一媒質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v＝2.5m/s.在t＝0時，兩列波的波峰正好在x＝2.5m處重合，如圖所示．(1)求兩列波的周期Ta和Tb.(2)求t＝0時，兩列波的波峰重合處的所有位置．(3)辨析題：分析并判斷在t＝0時是否存在兩列波的波谷重合處．某同學分析如下：既然兩列波的波峰存在重合處，那么波谷與波谷重合處也一定存在．只要找到這兩列波半波長的最小公倍數(shù)，……，即可得到波谷與波谷重合處的所有位置．你認為該同學的分析正確嗎？若正確，求出這些點的位置．若不正確，指出錯誤處并通過計算說明理由．答案：(1)1s；1.6s(2)x＝(2.5±20k)m，k＝0,1,2,3……(3)不正確解析：(1)從圖中可以看出兩列波的波長分別為λa＝2.5m，λb＝4.0m，因此它們的周期分別為Ta＝eq\f(λa,v)＝eq\f(2.5,2.5)s＝1sTb＝eq\f(λb,v)＝eq\f(4.0,2.5)s＝1.6s(2)兩列波的最小公倍數(shù)為S＝20m，t＝0時，兩列波的波峰重合處的所有位置為x