1、 第三章机械波第三章机械波 单元测评（单元测评（A） (时间:90 分钟 满分:100 分) 一、单项选择题(本题共 8 小题,每小题 3分,共 24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.关于机械波的形成和传播,下列说法正确的是( ) A.物体做机械振动,一定产生机械波 B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步 C.参与振动的质点群频率各不相同 D.机械波是质点随波迁移,也是振动能量的传递 2.蝉家族中的高音歌手是一种被称作“双鼓手”的蝉,它的身体两侧有大大的环形发声器官,身体的中部是可以内外开合的圆盘。圆盘开合的速度很快,抖动的蝉鸣就是由此发出的
2、。某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈,听到忽高忽低的蝉鸣声,下列说法错误的是( ) A.这种现象属于声波的衍射现象 B.这种现象属于声波的干涉现象 C.蝉的身体两侧的大大的环形发声器官可以看作相干波源 D.蝉发出的两列声波的传播速度一定相同 3.地震以波的形式传播,地震波有纵波和横波之分,若 a、b两处与 c处分别相距 300 km 和 200 km,c 处地下 15 km 处发生地震,则(已知在地表附近纵波的传播速度大于横波的传播速度)( ) A. c处居民会感到先水平摇动,后上下颠簸 B.地震波是横波 C.地震波传到 a 处时,振动方向垂直于地面 D. a、b 两处剧烈程度可能不同 4.消除噪
3、声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气体的过程中都发出噪声,干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示,产生的波长为 的声波沿水平管道自左向右传播。在声波到达 a处时,分成两束相干波,它们分别通过 r1和 r2的路程,再在 b处相遇,即可达到削弱噪声的目的。若 r=r2-r1,则 r 等于( ) A.波长 的整数倍 B.波长 的奇数倍 C.半波长的奇数倍 D.半波长的偶数倍 5.一列简谐横波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距 6 m,且这两质点之间的波峰只有一个,则该简谐波的波长可能为( ) A.4 m、6
4、 m 和 8 m B.6 m、8 m 和 12 m C.4 m、6 m 和 12 m D.4 m、8 m 和 12 m 6.一列简谐波沿 x轴正方向传播,某时刻波形如图甲所示,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 个周期开始计时,其中某质点继续振动的图像如图乙所示,则该质点是( ) 甲 乙 A. a 处质点 B. b 处质点 C. c 处质点 D. d处质点 7.一列波沿直线传播,在某一时刻的波形如图所示,坐标原点处质点位于波峰,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,下列说法错误的是( ) A.
5、这列波的波长是 2 m B.这列波的频率是 50 Hz C.这列波的波速是 25 m/s D.这列波的传播方向是沿 x轴的负方向 8.一列沿 x轴正向传播的简谐横波,当波传到 O点时开始计时,7.0 s 时刚好传到 x=3.5 m 处,如图所示。由此可以判定( ) A.该波的振动周期为 7.0 s B.波源的起振方向向上 C.该波的波速为 0.5 m/s D.再经过 1.0 s,x=2 m 处质点刚好处在波谷的位置 二、多项选择题(本题共 4 小题,每小题 4分,共 16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得 4分,选对但不全的得 2分,有选错的得 0分) 9.上课时老
6、师将一蜂鸣器固定在教鞭一端后迅速水平旋转,蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化,下列判断正确的是( ) A.旋转时蜂鸣器发出的频率变化了 B.教鞭的旋转改变了同学们听到的声音频率 C.蜂鸣器音调变高时,一定是向靠近观察者的方向运动 D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 10.当两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在 P点相遇,则( ) A.质点 P的振动始终是加强的 B.质点 P的振幅最大 C.质点 P的位移始终最大 D.质点 P的周期最大 11.右图为某一时刻的波形,下列说法正确的是( ) A.此列波的振幅是 0.1 m B. x=15 cm 处质点的位移是 0.1 m C.若质点 A的速度沿 y轴正
7、方向,则质点 B的速度亦沿 y轴正方向 D.质点 A的加速度沿 y 轴负方向,而质点 B、C 的加速度沿 y轴正方向 12.两列简谐横波的振幅都是 20 cm,传播速度大小相同。实线波的频率为 2 Hz,沿 x轴正方向传播,虚线波沿 x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇。则( ) A.在相遇区域会发生干涉现象 B.实线波和虚线波的频率之比为 32 C.平衡位置为 x=6 m 处的质点此刻速度为零 D.从图示时刻起再经过 0.25 s,平衡位置为 x=5 m 处的质点的位移 y0 三、非选择题(本题共 6 小题,共 60分) 13.(8 分)(1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船
8、靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 。 A.波速变大 B.波速不变 C.频率变高 D.频率不变 (2)用 2 106 Hz 的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为 2 250 m/s 和 1 500 m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时 (选填“容易”或“不容易”)发生衍射。 14.(8 分)一简谐横波沿 x轴正向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=0.30 m 处的质点的振动图线如图乙所示,该质点在 t=0 时刻的运动方向沿 y轴 (选填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于 0.30 m,则该
9、波的波长为 m。 甲 乙 15.(10分)一列声波在空气中的波长为 34 cm,传播速度为 340 m/s,这列声波传入另一介质中时,波长变为 68 cm,它在这种介质中的传播速度是多少?该声波在空气中与介质中的频率各是多少? 16.(10分)甲、乙两列完全相同的横波分别从波源 A、B两点沿 x轴相向传播,t=0时的波形如图所示,两列波的波速都是 10 m/s。 (1)甲、乙两列波的频率各是多少? (2)第几秒末两列波相遇?相遇时 C、D两点间有哪些点位移最大? 17.(12分)如图所示,甲为某一列波在 t=1.0 s 时的图像,乙为参与该波动的 P质点的振动图像。 (1)求该波波速 v。 (
10、2)画出再经过 3.5 s 时的波形。 (3)求再经过 3.5 s 时 P 质点的路程 s 和位移 x。 18.(12分)一列简谐横波在 x轴上传播,在 t1=0和 t2=0.05 s 时,其波形分别用如图所示的实线和虚线表示。 (1)求这列波可能具有的波速。 (2)当波速为 280 m/s 时,波的传播方向如何?以此波速传播时,x=8 m 处的质点 P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少? 答案及解析 一、单项选择题(本题共 8 小题,每小题 3分,共 24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.答案:B 解析:机械波的形成必须具备振源和介质两个条件,只有物体做机械
11、振动,而其周围没有传播这种振动的介质,远处的质点不可能振动起来形成机械波,故选项 A错误;任何波动都是由波源带动它周围的质点、周围的质点(相当于新的波源)带动更远的质点,所以后一质点总是落后前一质点的振动,故选项 B 正确;参与振动的质点的振动情况与振源相同,频率都相同,故选项 C 错误; 形成机械波的各个质点,只在各自的平衡位置附近往复运动,并没有随波迁移,离振源远的质点振动的能量,是通过各质点的传递从振源获得的,故选项 D错误。 2.答案:A 解析:“听到忽高忽低的蝉鸣声”说明这是声波的干涉现象,选项 A错误,B正确;蝉的身体两侧的发声器官可以看作相干波源,选项 C 正确;因为波速是由介质
12、决定的,所以选项 D正确。 3.答案:D 解析:由于地震波有横波、纵波之分,二者同时发生,传播速度因波而异,传到 a、b两处,由于距离不同剧烈程度也当然不同,故 D正确,A、B、C 错误。 4.答案:C 解析:要达到削弱噪声的目的,波程差应等于半波长的奇数倍,从而保证分成两束的相干波叠加后减弱。 5.答案:C 解析:由于该波上处于平衡位置的两质点相距 6m,且两质点间波峰只有一个,故 6m与波长 的关系有三种可能,6m=,6m= ,6m= ,故波长的可能值为 6m、12m、4m,C 正确。 6.答案:D 解析:画出再过 个周期后的波形,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
13、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。 7.答案:B 解析:质点 A的位置距原点 0.5m,即 =0.5m,=2m,A正确;质点 A向上振动经 0.02s 第一次到达波峰,即 =0.02s,波的周期 T=0.08s,波的频率 f= =12.5Hz,B错误;波速 v=f=2 12.5m/s=25m/s,C正确;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,D正确。 8.答案:C 解析:由题述可知,该波的振动周期为 4.0s,波源的起振方向向下,选项 A、B错误;该波的波长为2m,波速为 0.5m/s,选项 C 正确;再经过
14、 1.0s,x=2m 处质点刚好处在平衡位置,选项 D错误。 二、多项选择题(本题共 4 小题,每小题 4分,共 16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得 4分,选对但不全的得 2分,有选错的得 0分) 9.答案:BC 解析:由多普勒效应知蜂鸣器的频率并没有发生变化,只是同学们感受到的频率发生了变化,当二者靠近时,听到的音调变高,故 A错,B、C 对。当发生波的干涉时,是声音的强弱发生变化,而不是频率发生变化,故 D错。 10.答案:AB 解析:P点为波峰与波峰叠加,为振动加强点,振动始终加强,振幅最大。位移在变化,有时为零,有时处于最大,故 A、B正确,C 错误。质
15、点 P的周期不变,选项 D错误。 11.答案:ACD 解析:从题图可以直接读出振幅是 0.1m,x=15cm 处质点离开平衡位置的位移是-0.1m,A正确,B错误。各质点加速度的方向总是指向平衡位置,D正确。由于 A、B两质点此刻处在同一“坡”上,根据上下坡法可以判断 A、B速度方向一致,C 正确。 12.答案:BD 解析:由题图可知 实=4m,虚=6m,又 v实=v虚,由 v=f,得 实 虚 虚 实 ,B项正确;因两列波的频率不同,则在相遇区域不会发生干涉现象,A项错误;由题图可知平衡位置为 x=6m 处的质点此刻具有向上的最大速度,C 项错误;v实=v虚=实f实=8m/s,经 0.25s
16、两列波传播的距离均为 s=8 0.25m=2m,再结合题图分析可知,D项正确。 三、非选择题(本题共 6 小题,共 60分) 13.答案:(1)BC (2)1.5 不容易 解析:(1)波速由传播的介质决定,故反射回来的波速不变,A错,B对;根据多普勒效应知,鱼群向渔船靠近时,超声波的频率将变高,C 对,D错。 (2)由 v=f 知, =1.5;波长越小,越不容易发生衍射。 14.答案:正向 0.8 解析:由题图乙可知,t=0时刻题给质点正在向上振动,故其振动方向沿着 y轴正向,且正好在 周期的位置。考虑到波长大于 0.3m,因此在题图甲中处于 波长处,0.3m= ,解得 =0.8m。 15.答
17、案:680 m/s 1 000 Hz 1 000 Hz 解析:在空气中 f=v,f= - Hz=1000Hz,声波在介质中与在空气中频率保持不变。在介质中 f=v,v=1000 68 10-2m/s=680m/s。 16. 答案:(1)2.5 Hz 2.5 Hz (2)0.2 s x=5 m 与 x=7 m 处的点位移最大 解析:(1)由题图知 =4m,又因 v=10m/s 所以由 f= Hz=2.5Hz 故甲、乙两列波的频率均为 2.5Hz。 (2)设经时间 t 两波相遇,则 2vt=4m 所以 t= s=0.2s 又因 T= s=0.4s 故两列波分别向前传播 相遇,此时两列波的图像如图中
18、的虚线所示。 故 C、D间有 x=5m 和 x=7m 处的点位移最大。 17. 答案:见解析 解析:(1)由题图甲得波长 =4m,由题图乙得周期 T=1.0s,波速 v= =4m/s。 (2)由 P质点的振动图像知波沿 x轴负方向传播,经过 3.5s 传播的距离x=vt=4 3.5m=14m=( ),只需将波形沿 x轴负方向平移 =2m 即可,如图所示。 (3)因为 n= =3.5,所以路程 s=4An=4 0.2 3.5m=2.8m。 由波的重复性可知,经历时间为周期的整数倍时,位移不变,所以只需考虑从题图所示时刻到 P质点经 时的位移即可,所以再经过 3.5s 时质点 P的位移 x=0。 18. 答案:见解析 解析:(1)若波沿 x轴正向传播,则 s=x1+n=(2+8n)m,n=0,1,2, v= m/s=(40+160n)m/s 若波沿 x轴负向传播,则 s=x2+n=(6+8n)m,n=0,1,2, v= m/s=(120+160n)m/s。 (2)当波速为 280m/s 时,有 280m/s=(120+160n)m/s n=1,所以波向 x轴负方向传播 T= s 所以 P质点第一次到达波谷所需最短时间为 t= s=2.1 10-2s。