1、第第 3 章章 机械波机械波 (时间：45 分钟 满分：100 分) 一、选择题(共 8 小题，每题 6 分，共 48 分。其中 15 题为单项选择题，68 题为多项选择 题。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 4 分，错选和不选的得 0 分) 1.利用发波水槽得到的水面波形如图所示，则( ) A.图 a、b 均显示了波的干涉现象 B.图 a、b 均显示了波的衍射现象 C.图 a 显示了波的干涉现象，图 b 显示了波的衍射现象 D.图 a 显示了波的衍射现象，图 b 显示了波的干涉现象 答案 D 解析 图 a 中显示了一列波经过小孔的现象，是波的衍射，图 b 显示了两列波相遇的现象，是 波的
2、干涉现象，故 D 正确，其余错误。 2.(2021 洮南市一中月考)有一测速雷达，发射电磁波的频率为 f1，用它来测量一迎面开来的汽 车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为 f2，则( ) A.f1f2 B.f1f2 C.f1f2 D.无法确定 答案 C 解析 由于是测量一迎面开来的汽车的车速，根据多普勒效应，因而接收的频率应高于发射的 频率，f1f2，C 正确。 3.(2021 鸡泽县一中月考)一列简谐波沿 x 轴正方向传播，某时刻波形图如图甲所示，a、b、c、 d 是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置。如再过3 2个周期，其中某质点继续振动的图像 如图乙所示，则该质点是
3、( ) A.a 处质点 B.b 处质点 C.c 处质点 D.d 处质点 答案 D 解析 画出再过3 2个周期后的波形图，a 处质点处于波谷，c 处质点处于波峰，b 处质点处于平 衡位置且向下运动，d 处质点处于平衡位置且向上运动，所以图乙是 d 处质点的振动图像，选 项 D 正确。 4.一列简谐横波沿 x 轴负方向传播，波速为 v4 m/s。已知坐标原点(x0)处质点的振动图像 如图所示，在下列选项中能够正确表示 t0.15 s 时波形的是( ) 答案 A 解析 由振动图像知，周期 T0.4s，故波长 vT1.6 m。同时还可以从振动图像知道坐标 原点处的质点在 t0.15 s 时的位移为正，
4、振动方向向 y 轴负方向，分析可知选项 A 正确。 5.一列简谐横波在 t0 时的波形图如图所示。介质中 x2 m 处的质点 P 沿 y 轴方向做简谐运 动的表达式为 y10sin(5t) cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是( ) A.周期为 4.0 s B.振幅为 20 cm C.传播方向沿 x 轴负向 D.传播速度为 10 m/s 答案 D 解析 由 P 点振动方程可求周期 T2 2 5 s0.4 s，故 A 错误；由题图可知振幅为 10 cm， 故 B 错误；由 P 点振动方程可知 t0 时刻质点 P 振动方向沿 y 轴正方向，根据波形图可以判 断波沿 x 轴正方向传播，故 C 错误
5、；由波速公式得 v T 4 0.4 m/s10 m/s，故 D 正确。 6.周期为 2.0 s 的简谐横波沿 x 轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，此时质点 P 沿 y 轴负 方向运动，则该波( ) A.波长为 40 m B.频率为 0.5 Hz C.沿 x 轴负方向传播，波速 v20 m/s D.沿 x 轴正方向传播，波速 v10 m/s 答案 BD 解析 已知质点 P 的运动方向为沿 y 轴负方向，可知波沿 x 轴正方向传播；由波的图像可知 20 m，又 T2.0 s，频率 f1 T0.5 Hz，B 正确；波速 v T10 m/s，D 正确。 7.(2021 浙江慈溪期末)原点 O 处有
6、一简谐横波波源，t0 时波源开始振动，形成沿 x 轴正向 传播的机械波，当 t0.6 s 时的波形图如图所示，此时质点 P 刚好开始振动，下面说法中正确 的是( ) A.这列波的传播速度为 10 m/s B.t0.7 s 时质点 b 运动方向沿 y 轴正方向 C.再经过 0.1 s 质点 a 通过的路程小于 10 cm D.此时质点 a 与质点 b 运动方向相反 答案 ACD 解析 t0 时波源开始振动， 形成沿 x 轴正向传播的机械波， 当 t0.6 s 时的波形图如图所示， 机械波的波速 vx t 6 0.6 m/s10 m/s，故 A 正确；由图读出波长为 4 m，则周期为 T v 4
7、10 s0.4 s，t0.6 s 时的波形图如图所示，质点 b 运动方向沿 y 轴负方向，t0.7 s 时，即再 经过四分之一个周期，质点 b 运动方向沿 y 轴负方向，故 B 错误；t0.6 s 时质点 a 运动方向 沿 y 轴正方向，再经过 0.1 s 质点 a 通过的路程小于 10 cm，故 C 正确；由同侧法可知，此刻 质点 a 运动方向沿 y 轴正方向，质点 b 运动方向沿 y 轴负方向，故 D 正确。 8.(2021 湖北恩施期末)一列简谐横波在 t1 s 时的波形图如图所示 a、b、c 分别为介质中的三 个质点，其平衡位置分别为 xa0.5 m、xb2.0 m、xc3.5 m。此
8、时质点 b 正沿 y 轴负方向运 动，且在 t1.5 s 时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是( ) A.该波沿 x 轴正方向传播 B.该波的传播速度大小为 1 m/s C.每经过 2 s，质点 a 通过的路程都为 1.6 m D.质点 c 的振动方程为 y0.4cos 2t m 答案 BC 解析 由于此时质点 b 正沿 y 轴负方向运动，根据“同侧法”可知，该波沿 x 轴负方向传播， A 错误；由于在 t1.5 s 时第一次运动到波谷，则1 4T1.5 s1 s0.5 s，解得 T2 s，由图像 可知，波长 2 m，则波速 v T1 m/s，B 正确；质点每经过一个周期通过的路程为 4A，
9、所 以每经过 2 s，质点 a 通过的路程都为 s4A40.4 m1.6 m，C 正确；t0 时质点 c 应该在 负向最大位移处，所以质点 c 的振荡方程为 yAcos t0.4cos (t) m，D 错误。 二、填空题(本题共 1 小题，共 15 分) 9.一列波沿直线传播，在某一时刻的波形图如图所示，质点 A 的位置与坐标原点相距 0.5 m， 此时质点 A 沿 y 轴正方向运动，再经过 0.02 s 将第一次到达波峰，由此可见：这列波的波长是 _m，频率是_Hz，波速是_m/s，传播方向是_。 答案 2 12.5 25 沿 x 轴负方向 解析 质点 A 的位置距原点 0.5 m，即 40
10、.5 m，2 m；质点 A 向上振动经 0.02 s 第一次到 达波峰，即T 40.02 s，T0.08 s，波的频率 f 1 T12.5 Hz；波速 vf212.5 m/s25 m/s； 质点 A 向上振动，根据“上、下坡”法可以确定该波向 x 轴负方向传播。 三、计算题(共 3 个小题，10、11 题各 11 分，12 题 15 分，共 37 分) 10.如图所示，平静的水面上有两个可视为质点的小木块甲和乙，它们相距 5 m，一列水波(横 波)向右传播， 甲和乙均随水波上下振动， 测得它们每分钟上下振动均为 30 次， 当甲在波谷时， 乙恰在波峰，且甲、乙之间还有两个波峰。求 (1)水波的
11、频率； (2)水波的波长； (3)水波的波速。 答案 (1)0.5 Hz (2)2 m (3)1 m/s 解析 (1)周期 T t n，频率 f 1 T 解得 f0.5 Hz。 (2)根据题意 5 m2.5 解得 2 m。 (3)由公式 vf 解得 v1 m/s。 11.一简谐横波某时刻的波形图如图所示， 该波沿 x 轴正方向传播， 质点 P 的横坐标 x0.32 m。 从此时刻开始计时。 (1)若经过 0.4 s 第一次出现相同波形图，求波速； (2)若 P 点经 0.4 s 第一次到达正向最大位移处，求波速。 答案 (1)2 m/s (2)0.3 m/s 解析 (1)依题意，周期 T0.4
12、 s，波长 0.8 m，波速 v T，代入数据，可解得 v2 m/s。 (2)波沿 x 轴正方向传播，P 点经 0.4 s 第一次到达正向最大位移处，x0.32 m0.2 m0.12 m， 波速 vx t ，故 v0.12 0.4 m/s0.3 m/s。 12.如图所示是一列简谐横波在某一时刻的波形图， 这列波从 O 点传播到 F 点需要 0.12 s， 求： (1)这列波的传播速度； (2)画出这列波经 0.26 s 后的波形图； (3)若波的传播方向跟上述方向相反，画出这列波经 0.18 s 后的波形图。 答案 (1)5 m/s (2)(3)见解析图 解析 (1)从题目和波形图提供的条件可知，波从 O 点传播到 F 点，波形推移了 11 2，所需要 的时间为 0.12 s。 传播一个波长的时间 T0.08 s， 则 v T 0.4 0.08 m/s5 m/s 或 v x t 0.6 0.12 m/s 5 m/s。 (2)t10.26 s0.24 s0.02 s3TT 4，根据振动与波的时空周期性特点，t1 时刻波形图如图所 示。 (3)t20.18 s0.16 s0.02 s2T1 4T，同理可知 t2 时刻的波形图如图所示。