1、阶段验收评价（三）机械波阶段验收评价（三）机械波 (本试卷满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 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，紫珠、蓝仔、白胖、黄娃四位同学各自发表了自己的观点： 紫珠说：树叶在水面上下振动，说明机械波并不向外传递介质 蓝仔说：只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 白胖说：只有横波才能发生干涉现象，纵波不能发生干涉现象 黄娃说：机械波的频率由波源决定 他们的观点正确的是( ) A B C D 解析：选 D 机械波是以机械振动形式向外传播，是能量向外传递，介质只在各自平衡位置附近振动，不
2、向外传递，故正确；衍射、干涉是波特有的现象，一切波都能发生衍射、干涉现象，故、错误；由机械波的性质可知，机械波的频率由波源决定，故正确。故选项 D 正确。 2.振源 A 带动细绳上各点上下做简谐运动， t0 时刻绳上形成的波形如图所示。 规定绳上质点向上运动的方向为 x 轴的正方向，则 P 点的振动图像是( ) 解析：选 B 根据题意知，t0 时 P 点正由平衡位置向下运动，故比较各图知，选项 B 正确。 3有一种用钢丝操纵做圆周飞行的飞机模型，该飞机模型装有发动机。操纵者站在圆心，他听到的发动机工作时发出的声音是平稳不变的，而场边观察者听到的声音是忽高忽低地做周期性变化的，这是( ) A波的
3、反射现象 B波的衍射现象 C波的干涉现象 D波的多普勒效应 解析：选 D 多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象。操纵者和做圆周飞行的飞机模型之间没有距离变化，场边观察者和做圆周飞行的飞机模型之间的距离却一直在改变，故 D 正确。 4如图所示，实线是沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t0 时刻的波形图，虚线是这列波在 t0.2 s 时刻的波形图。已知该波的波速是 0.8 m/s，则下列说法正确的是( ) A这列波的波长是 14 cm B这列波的周期是 0.125 s C这列波可能是沿 x 轴正方向传播的 Dt0 时，x4 cm 处的质点速度沿 y 轴负方向 解
4、析：选 D 由波的图像可以看出，波长 12 cm，波的周期 Tv0.120.8 s0.15 s,00.2 s 时间内波传播的距离 xvt0.80.2 m0.16 m16 cm(4 cm)，由波动图像可以看出，波沿 x 轴负方向传播；t0 时，x4 cm 处质点沿 y 轴负方向运动。 5.一列简谐波沿 x 轴传播，其波源位于坐标原点 O，质点 O 刚好完成一次全振动时，形成的简谐横波波形如图所示。 已知波速为 8 m/s， 波源 O 做简谐运动的周期为 0.4 s， B 是沿波传播方向上介质中的一个质点，则( ) A图中 x 轴上 O、A 之间的距离为 3.2 m B波源 O 的起振方向沿 y
5、轴正方向 C在一个周期内，质点 A 将向右运动一个波长的距离 D图示时刻质点 B 所受的回复力方向沿 y 轴正方向 解析：选 D 该波的波长为 vT40.8 m3.2 m，则 O、A 之间的距离为21.6 m，故 A 错误；波源 O 开始振动时的运动方向与波前质点的起振方向相同，沿 y 轴负方向，故 B 错误；质点只是在平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，故 C 错误；图示时刻质点 B 所受的回复力方向指向平衡位置，即沿 y 轴正方向，故 D 正确。 6一简谐横波在 x 轴上传播，实线和虚线分别是 t1和 t2时刻的波形图，已知 t2t11.0 s。由图判断下列哪一个波速是不可能的( ) A1
6、 m/s B3 m/s C5 m/s D10 m/s 解析： 选 D 如果波向右传播， 则 v右(4n1)m/s， (n0,1,2,3)； 如果波向左传播， v左(4n3)m/s，(n0,1,2,3)；将 v1 m/s 代入 v右，n0，符合向右的波速通项，故 A 正确；将 v3 m/s 代入 v左，n0，符合向左的波速通项，故 B 正确；将 v5 m/s 代入 v右，n1，符合向右的波速通项，故 C 正确；将 v10 m/s 代入任何一式均不符合，故 D 错误。 7一列简谐横波 a，某时刻的波形如图甲所示。从该时刻经 tT2后开始计时，波上质点 A 的振动图像如图乙所示。波 a 与另一列简谐
7、横波 b 相遇能发生稳定干涉现象，则下列判断正确的是( ) A波 a 沿 x 轴正方向传播 B波 b 的频率为 0.4 Hz C从该时刻起，经过 0.4 s 质点 A 通过的路程为 40 cm D若波 b 遇到障碍物能发生明显衍射现象，则障碍物的尺寸一定比 0.4 m 大很多 解析：选 C 从题图乙可知开始计时时甲图中 A 点正向下振动，由波形平移法可知波 a 沿 x 轴负方向传播，故 A 错误；由乙图得到波 a 的周期为 T0.4 s，故频率为：f1T2.5 Hz，发生稳定干涉的条件是两列波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同，故若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则所遇到的波 b
8、的频率为 2.5 Hz，故 B 错误；质点 A 做简谐运动，一个周期内通过的路程为：s4A410 cm40 cm，故 C 正确；由甲图得到波长为 0.4 m；发生明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长小，故波 b 遇到一障碍物能发生明显衍射现象，该障碍物的尺寸一定与 0.4 m 相差不大或者比 0.4 m 小，故 D 错误。 二、多项选择题(本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 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 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分) 8假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是 300 Hz，在汽车向你驶来并
9、擦身而过的过程中，下列说法正确的是( ) A当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于 300 Hz B当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于 300 Hz C当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于 300 Hz D当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于 300 Hz 解析：选 AD 汽车喇叭发出的声波，因多普勒效应，当汽车向你驶来时，你所听到的声波的频率大于声源的频率，当汽车擦身而过后，汽车远离你而去，此时听到声波的频率小于声源的频率，故 A、D 选项正确。 9.一列横波某时刻的波形如图所示，则关于质点 A 的受力，下列说法中正确的是( ) A如果波向右传播，则质点 A 受到向上的作用力
10、 B如果波向右传播，则质点 A 受到向下的作用力 C如果波向左传播，则质点 A 受到向上的作用力 D如果波向左传播，则质点 A 受到向下的作用力 解析： 选 BD 无论波向左传播还是向右传播， 回复力始终指向平衡位置， 质点 A 的受力方向始终向下，故 B、D 正确。 10如图所示，图(a)为某一列简谐横波在 t0 时刻的波动图像，图(b)为质点 P 的振动图像。下列说法正确的是( ) A该列波的波速为 4 m/s Bt2.75 s 时质点 P 处于波峰 C该波沿 x 轴负方向传播 D再经过 5.5 s 的过程中质点 P 经过的路程为 22 m 解析：选 ABC 由题图(a)读出该波的波长为
11、4 m，由题图(b)可知周期为 T1.0 s，则波速为 vT41.0 m/s4 m/s，故 A 正确；由于该波的周期为 1.0 s，则 t2.75 s 时刻 P 的位移与 t0.75 s 时刻的位移是相等的，由题图(b)可知，此时质点 P 位于波峰，故 B 正确；由图(b)读出质点 P 的开始时速度方向为沿 y轴负方向，由图(a)判断出该波的传播方向为沿 x 轴负方向传播，故 C 正确；该波的振幅为 0.2 m，因为 t5.5 s5.5T，根据质点做简谐振动的特点可知，质点 P 在 5.5 s 内的路程为 5.54A4.4 m，故 D 错误。 三、非选择题(本题共 4 小题，共 54 分) 1
12、1(12 分)(2020 全国卷)一振动片以频率 f 做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上 a、b 两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c 是水面上的一点，a、b、c 间的距离均为 l，如图所示。已知除 c 点外，在 ac 连线上还有其他振幅极大的点，其中距 c 最近的点到 c 的距离为38l。求： (1)波的波长； (2)波的传播速度。 解析：(1)如图，设距 c 点最近的振幅极大的点为 d 点，a 与 d 的距离为 r1，b 与 d 的距离为 r2，d 与 c的距离为 s，波长为 。则 r2r1 由几何关系有 r1ls r22(r1sin 60 )2(l
13、r1cos 60 )2 联立式并代入题给数据得 14l。 (2)波的频率为 f，设波的传播速度为 v，有 vf 联立式得 vfl4。 答案：(1)14l (2)fl4 12(13 分)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t0 时刻的波形如图甲所示，A、B、P 和 Q 是介质中的四个质点：t0 时刻波刚好传播到 B 点，质点 A 的振动图像如图乙所示，求： (1)该波的传播速度； (2)从 t0 到 t1.6 s，质点 P 通过的路程； (3)经过多长时间质点 Q 第二次到达波谷。 解析：(1)由乙图知，质点的振动周期为 T0.8 s， 由甲图知，波长 20 m， 则波速为：vT200.8 m/s
14、25 m/s。 (2)振幅为 2 m；则由 t0 到 1.6 s 时，质点 P 通过的路程为： s24A16 m。 (3)质点 P、Q 平衡位置之间的距离为： L85 m10 m75 m 由 Lvt，解得：t3 s 即经过 3 s 时间质点 Q 第一次到达波谷，经过 3.8 s 时间质点 Q 第二次到达波谷。 答案：(1)25 m/s (2)16 m (3)3.8 s 13(13 分)如图所示为一列简谐波在 t10 时刻的图像。此时波中质点 M 的运动方向沿 y 轴正方向，且t20.45 s 时质点 M 恰好第 3 次到达 y 轴正方向最大位移处。试求： (1)此波向什么方向传播？ (2)波速
15、是多大？ (3)从 t10 至 t31.1 s 时间内波中质点 N 运动的路程和 t3时刻的位移分别是多少？ 解析：(1)分析波形图，M 点的运动方向沿 y 轴正方向。根据“上下坡法”，可知此波向右传播(或沿 x轴正方向传播)。 (2)在 t20.45 s 时，质点 M 恰好第 3 次到达正向最大位移处。 根据时间关系可知，214T0.45 s 解得周期 T0.2 s 分析波形图可知，波长 0.4 m 根据波长、周期和波速的关系可知，波速 vT2 m/s。 (3)由波形图可知波的振幅 A5 cm，在 t10 至 t31.1 s 这段时间，质点 N 经过了 512个周期 走过的路程 s5124A
16、225 cm110 cm t3时刻的位移为2.5 cm。 答案：(1)此波向右传播(或沿 x 轴正方向传播) (2)2 m/s (3)110 cm 2.5 cm 14.(16 分)如图所示，实线表示一列横波在某时刻的波形图线，虚线是经过 0.2 s 时的波形图线。 (1)若波向左传播，求它在这段时间内传播的距离。 (2)若波向右传播，求它的最大周期。 (3)若波的传播速度为 115 m/s，试判断波的传播方向。 解析：由波的图像可知，波长 4 m。 (1)波在空间上具有周期性，向左传播的可能距离： x3 mn(4n3)m (n0,1,2，)。 (2)若波向右传播时，传播的可能距离为 x1 mn4n (n0,1,2，) 由波的时空周期性，可知波传播 x 的距离需时间 tT4nT T4t4n1(n0,1,2，) 当 n0 时，周期有最大值 Tm4t0.8 s。 (3)当 v115 m/s 时，波在 0.2 s 时间内传播的距离为 xvt23.0 m23.04534 可知波沿 x 轴负方向传播。 答案：(1)(4n3)m (n0,1,2，) (2)0.8 s (3)沿 x 轴负方向传播
