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机械波　检测试题
(时间:90分钟　分值:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共 28分.在每小题列出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则(　　)
[A] 声波频率不变,波长变小
[B] 声波频率不变,波长变大
[C] 声波频率变小,波长变大
[D] 声波频率变大,波长不变
2.根据所学物理知识,分析下列现象,这些物理现象分别属于(　　)
①两列水波相遇,产生稳定的图样;
②《红楼梦》电视剧中扮演王熙凤的演员出场闻其声不见其人;
③“狮吼功”吼破玻璃杯的现象;
④鸣笛的救护车迎面而来,我们听到鸣笛声音调变高的现象.
[A] 干涉、衍射、共振、多普勒效应
[B] 干涉、多普勒效应、共振、衍射
[C] 衍射、多普勒效应、共振、干涉
[D] 反射、共振、折射、多普勒效应
3.位于坐标原点O处的一个波源,0时刻起振后产生的一列简谐横波沿 x轴正方向传播,t时刻的波形图如图所示,a、b、c、d、e、f是传播路径上的六个质点,此时简谐横波刚好传到f处,则(　　)
[A] 该简谐横波的传播周期为t
[B] 坐标原点O处的质点,经过半个周期刚好运动到c点
[C] 从t时刻开始计时,b、e两质点同时回到各自的平衡位置
[D] 若c质点的平衡位置在x轴上的坐标用x0表示,此简谐横波的传播速度为
4.渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中传播速度为1 500 m/s,若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波,下列说法正确的是(　　)
[A] 两列声波相遇时一定会发生干涉
[B] 声波由水中传播到空气中,波长会改变
[C] 该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射
[D] 探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
5.小明同学用软长绳来演示机械波的运动规律,他手持绳的一端O点,在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳(可视为简谐运动),带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波,P、Q为绳上的两点.某时刻的波形如图所示,则(　　)
[A] 此时P点的速度水平向右
[B] 此时Q点的速度竖直向下
[C] P、Q两点间的距离为一个波长
[D] P、Q两点以相同的频率做简谐运动
6.如图所示,实线为一列横波某时刻的波形图,这列波的传播速度为0.25 m/s,经过时间1 s后的波形为虚线所示.那么这列波的传播方向与这段时间内质点P(x=0.1 m处)所通过的路程是(　　)
[A] 向左,10 cm [B] 向右,30 cm
[C] 向左,50 cm [D] 向右,70 cm
7.如图所示的实线和虚线为t=0时刻A、B两列简谐横波沿x轴传播的波形图,两列波叠加并发生了干涉现象,下列说法不正确的是(　　)
[A] t=0时刻,若A波x=0.2 m处质点沿y轴正方向运动,则B波x=0.2 m处质点沿y轴负方向运动
[B] 相邻两个振动加强点平衡位置相距0.2 m
[C] x=0.5 m处为振动减弱点
[D] 两列波遇到尺寸小于0.4 m的障碍物会发生明显的衍射现象
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共 18分.在每小题列出的选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对的得 3分,有选错的得0分)
8.如图为演示波的衍射装置,S为水平面上振动的波源,M、N是水面上的两块挡板,其中N板可以移动,两板间有一狭缝,此时测得图中A处没有振动,下列说法正确的有(　　)
[A] 使波源的振动频率增大,可以使A处的水振动起来
[B] 使波源的振动频率减小,可以使A处的水振动起来
[C] 移动N板使狭缝变大,可以使A处的水振动起来
[D] 当A点振动后,挡板两边的波纹间距相等
9.如图甲所示,一列简谐横波在x轴上传播.图乙和丙分别是在x轴上a、b两质点的振动图像,且xab=6 m.下列判断正确的有(　　)
[A] 波一定沿x轴正方向传播
[B] 波长可能是8 m
[C] 波速一定是6 m/s
[D] 波速可能是2 m/s
10.一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=时刻,该波的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点.图乙表示介质中某质点的振动图像.下列说法正确的有(　　)
[A] 质点Q的振动图像与图乙相同
[B] 在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大
[C] 在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大
[D] 平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图乙所示
三、非选择题(本题共5小题,共54分.考生根据要求作答)
11.(4分)一列简谐波沿AB方向传播,A、B两点相距20 m.A质点每分钟上下振动15次,这列波的周期为　　　　 s;当A质点位于波峰时,B质点刚好位于波谷,此时A、B间有两个波峰,这列波的传播速率为　　　　 m/s.
12.(10分)如图所示为一列简谐横波沿x轴传播在t=0时刻的波形图.质点Q的振动方程为y=-4sin 10πt cm.
(1)(4分)求波传播的速率;
(2)(6分)从t=0时刻开始,质点Q经多长时间振动位移第一次为2 cm
13.(12分)一列横波上有相距21 m的A、B两点,波的传播方向由A向B,如图甲、乙所示分别是A、B两质点的振动图像,若这列波的波长大于10 m,求这列波可能的波速.
14.(14分)位于坐标原点的波源S不断地振动产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=40 m/s,已知t=0时刻波刚好传播到x=13 m处,部分波形图如图甲所示.
(1)(4分)求波长λ和周期T;
(2)(4分)求从图示时刻开始计时,x=2 019 m处的质点第一次到达波峰需要的时间;
(3)(6分)在图乙中画出t=1.25 s时,从波源到 x=10 m处所有质点形成的波形.
15.(14分)一游乐场的造浪池中,水面波平稳地以1.8 m/s的速率向岸边传播.某同学在原地漂浮时,发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s,不考虑波在传播过程中的能量损失.
(1)(4分)求该波的频率;
(2)(4分)求该波的波长;
(3)(6分)若波浪的最高点比静水平面高0.5 m,该同学会随着波浪上下浮动(可视为如图所示的简谐运动),从第1个波峰通过开始计时,写出其位移随时间变化的表达式.机械波　检测试题
(时间:90分钟　分值:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共 28分.在每小题列出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则(　　)
[A] 声波频率不变,波长变小
[B] 声波频率不变,波长变大
[C] 声波频率变小,波长变大
[D] 声波频率变大,波长不变
【答案】 B
【解析】 波的频率由波源决定,因此波无论在空气中还是在水中频率都不变,C、D错误;又因波在水中速度较大,由公式v=λf可知,波在水中的波长变大,A错误,B正确.
2.根据所学物理知识,分析下列现象,这些物理现象分别属于(　　)
①两列水波相遇,产生稳定的图样;
②《红楼梦》电视剧中扮演王熙凤的演员出场闻其声不见其人;
③“狮吼功”吼破玻璃杯的现象;
④鸣笛的救护车迎面而来,我们听到鸣笛声音调变高的现象.
[A] 干涉、衍射、共振、多普勒效应
[B] 干涉、多普勒效应、共振、衍射
[C] 衍射、多普勒效应、共振、干涉
[D] 反射、共振、折射、多普勒效应
【答案】 A
【解析】 两列水波相遇产生稳定的图样属于波的干涉现象;闻其声不见其人属于波的衍射现象;“狮吼功”吼破玻璃杯属于共振现象;鸣笛的救护车迎面而来,我们听到鸣笛声音调变高的现象属于多普勒效应.故选A.
3.位于坐标原点O处的一个波源,0时刻起振后产生的一列简谐横波沿 x轴正方向传播,t时刻的波形图如图所示,a、b、c、d、e、f是传播路径上的六个质点,此时简谐横波刚好传到f处,则(　　)
[A] 该简谐横波的传播周期为t
[B] 坐标原点O处的质点,经过半个周期刚好运动到c点
[C] 从t时刻开始计时,b、e两质点同时回到各自的平衡位置
[D] 若c质点的平衡位置在x轴上的坐标用x0表示,此简谐横波的传播速度为
【答案】 D
【解析】 根据题意t=T,则该简谐横波的传播周期为T=t,故A错误;坐标原点O处的质点,在平衡位置附近上下振动,不会随波迁移,故B错误;t时刻b、e两质点位移相等,简谐横波沿x轴正方向传播,根据“上下坡法”知b质点向上振动,e质点向下振动,e质点先回到平衡位置,故C错误;根据题意,波长为λ=2x0,此简谐横波的传播速度为v===,故D正确.
4.渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中传播速度为1 500 m/s,若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波,下列说法正确的是(　　)
[A] 两列声波相遇时一定会发生干涉
[B] 声波由水中传播到空气中,波长会改变
[C] 该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射
[D] 探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
【答案】 B
【解析】 两列声波发生干涉的条件是频率相等、相位差恒定、振动方向相同,所以两列声波相遇时不一定发生干涉,故A错误;声波由水中传播到空气中时,声波的波速发生变化,波长会发生改变,故B正确;根据波长的计算公式可得λ=m=1×10-3 m,当遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射,故C错误;根据多普勒效应可知,探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关,故D错误.
5.小明同学用软长绳来演示机械波的运动规律,他手持绳的一端O点,在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳(可视为简谐运动),带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波,P、Q为绳上的两点.某时刻的波形如图所示,则(　　)
[A] 此时P点的速度水平向右
[B] 此时Q点的速度竖直向下
[C] P、Q两点间的距离为一个波长
[D] P、Q两点以相同的频率做简谐运动
【答案】 D
【解析】 根据“同侧法”可知,此时P点的速度竖直向下,Q点的速度竖直向上,A、B错误;P、Q两点间的距离为半个波长,C错误;P、Q两点都在振源的带动下做受迫振动,则P、Q两点以相同的频率做简谐运动,D正确.
6.如图所示,实线为一列横波某时刻的波形图,这列波的传播速度为0.25 m/s,经过时间1 s后的波形为虚线所示.那么这列波的传播方向与这段时间内质点P(x=0.1 m处)所通过的路程是(　　)
[A] 向左,10 cm [B] 向右,30 cm
[C] 向左,50 cm [D] 向右,70 cm
【答案】 C
【解析】 波的传播距离x=vt=0.25 m=λ,故波向左传播,P所通过的路程为5倍振幅,即50 cm,故 C正确.
7.如图所示的实线和虚线为t=0时刻A、B两列简谐横波沿x轴传播的波形图,两列波叠加并发生了干涉现象,下列说法不正确的是(　　)
[A] t=0时刻,若A波x=0.2 m处质点沿y轴正方向运动,则B波x=0.2 m处质点沿y轴负方向运动
[B] 相邻两个振动加强点平衡位置相距0.2 m
[C] x=0.5 m处为振动减弱点
[D] 两列波遇到尺寸小于0.4 m的障碍物会发生明显的衍射现象
【答案】 A
【解析】 若A波沿x轴正方向传播,B波也沿x轴正方向传播,则两列波传播速度相同,叠加不会出现稳定的振动加强与振动减弱区域,因此两列波的传播方向一定相反;t=0时刻,若A波x=0.2 m处质点沿 y轴正方向运动,则A波沿x轴正方向传播,B波一定沿x轴负方向传播,可以判断x=0.2 m处质点也沿y轴正方向运动,A错误;t=0时刻,x=0、x=0.2 m为相邻的两个振动加强点,B正确;x=0.5 m 处为波峰与波谷相遇点,为振动减弱点,C正确;两列波的波长为0.4 m,遇到尺寸小于 0.4 m 的障碍物会发生明显的衍射现象,D正确.本题选择错误选项,故选A.
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共 18分.在每小题列出的选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对的得 3分,有选错的得0分)
8.如图为演示波的衍射装置,S为水平面上振动的波源,M、N是水面上的两块挡板,其中N板可以移动,两板间有一狭缝,此时测得图中A处没有振动,下列说法正确的有(　　)
[A] 使波源的振动频率增大,可以使A处的水振动起来
[B] 使波源的振动频率减小,可以使A处的水振动起来
[C] 移动N板使狭缝变大,可以使A处的水振动起来
[D] 当A点振动后,挡板两边的波纹间距相等
【答案】 BD
【解析】 A处没有振动,说明A处不能发生明显的衍射现象,要发生明显的衍射现象,必须减小狭缝的宽度或增大波长,C错误;由v=λf知,当f减小时,λ增大,B正确,A错误;发生衍射前后,频率不变,传播介质不变,则波速不变,故波长不变,D正确.
9.如图甲所示,一列简谐横波在x轴上传播.图乙和丙分别是在x轴上a、b两质点的振动图像,且xab=6 m.下列判断正确的有(　　)
[A] 波一定沿x轴正方向传播
[B] 波长可能是8 m
[C] 波速一定是6 m/s
[D] 波速可能是2 m/s
【答案】 BD
【解析】 波可能沿x轴正方向或x轴负方向传播,A错误;ab之间的距离可能是(n+)λ,周期为4 s,n取0、1、2等,可判断波长可能为8 m,波速可能为2 m/s,C错误,B、D正确.
10.一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=时刻,该波的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点.图乙表示介质中某质点的振动图像.下列说法正确的有(　　)
[A] 质点Q的振动图像与图乙相同
[B] 在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大
[C] 在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大
[D] 平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图乙所示
【答案】 CD
【解析】 t=时刻,题图乙表示介质中的某质点从平衡位置向下振动,而题图甲中质点Q在t=时刻从平衡位置向上振动,平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动,所以质点Q的振动图像与题图乙不同,平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如题图乙所示,选项A错误,D正确;在 t=0时刻,质点P处在波谷位置,速率为零,与其平衡位置的距离最大,加速度最大,而质点Q运动到平衡位置,速率最大,加速度为零,即在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的小,质点P的加速度比质点Q的大,选项B错误,C正确.
三、非选择题(本题共5小题,共54分.考生根据要求作答)
11.(4分)一列简谐波沿AB方向传播,A、B两点相距20 m.A质点每分钟上下振动15次,这列波的周期为　　　　 s;当A质点位于波峰时,B质点刚好位于波谷,此时A、B间有两个波峰,这列波的传播速率为　　　　 m/s.
【答案】 4　2
【解析】 A质点每分钟上下振动15次,这列波的周期是T= s=4 s;当A质点位于波峰时,B质点刚好位于波谷,此时A、B间有两个波峰,说明A、B之间的距离L=λ,解得λ=8 m,则这列波的传播速率为v==2 m/s.
12.(10分)如图所示为一列简谐横波沿x轴传播在t=0时刻的波形图.质点Q的振动方程为y=-4sin 10πt cm.
(1)(4分)求波传播的速率;
(2)(6分)从t=0时刻开始,质点Q经多长时间振动位移第一次为2 cm
【答案】 (1)2 m/s　(2) s
【解析】 (1)由质点Q的振动方程
y=-4sin 10πt cm可知,
质点振动的周期T= s=0.2 s,
则波传播的速率v= m/s=2 m/s.
(2)由质点Q的振动方程y=-4sin 10πt cm可知,y=2 cm=-4sin 10πt cm,
有sin 10πt=-,
可得10πtmin= s.
13.(12分)一列横波上有相距21 m的A、B两点,波的传播方向由A向B,如图甲、乙所示分别是A、B两质点的振动图像,若这列波的波长大于10 m,求这列波可能的波速.
【答案】 70 m/s或30 m/s
【解析】 由振动图像得质点振动周期T=0.4 s.
由题意可知,B点开始振动的时间比A点晚,
所以A、B间的距离为
Δs=kλ+λ(k=0,1,2,3,…),
则波长为λ=,
因为λ>10 m,所以k=0或1.
当k=0时,λ1=28 m,
v1= m/s=70 m/s;
当k=1时,λ2=12 m,
v2= m/s=30 m/s.
14.(14分)位于坐标原点的波源S不断地振动产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=40 m/s,已知t=0时刻波刚好传播到x=13 m处,部分波形图如图甲所示.
(1)(4分)求波长λ和周期T;
(2)(4分)求从图示时刻开始计时,x=2 019 m处的质点第一次到达波峰需要的时间;
(3)(6分)在图乙中画出t=1.25 s时,从波源到 x=10 m处所有质点形成的波形.
【答案】 (1)8 m　0.2 s　(2)50.2 s
(3)图见解析
【解析】 (1)由波形图可知λ=8 m,则
T= s=0.2 s.
(2)从图示时刻开始计时,x=2 019 m处的质点第一次到达波峰,则只需t=0时刻x=11 m处的波峰传到x=2 019 m处,需要的时间
t= s=50.2 s.
(3)t=1.25 s时,波向x轴正向传播的距离为s=vt=40×1.25 m=50 m,则从波源到x=10 m处所有质点均振动个周期.则形成的波形如图所示.
15.(14分)一游乐场的造浪池中,水面波平稳地以1.8 m/s的速率向岸边传播.某同学在原地漂浮时,发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s,不考虑波在传播过程中的能量损失.
(1)(4分)求该波的频率;
(2)(4分)求该波的波长;
(3)(6分)若波浪的最高点比静水平面高0.5 m,该同学会随着波浪上下浮动(可视为如图所示的简谐运动),从第1个波峰通过开始计时,写出其位移随时间变化的表达式.
【答案】 (1)0.6 Hz　(2)3 m
(3)y=0.5sin(t m
【解析】 (1)从第一个波峰到第十个波峰经历9个周期,时间间隔为15 s,其振动周期为
T= s,
则波的频率为f==0.6 Hz.
(2)该波的波长为λ=vT=1.8× m=3 m.
(3)根据简谐运动表达式y=Asin (t+φ),
由题目条件得A=0.5 m,ω= rad/s,
从第1个波峰通过开始计时,其位移随时间变化的表达式为
y=0.5sin (t m.

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