1、第十二章机械波综合评估时间：90分钟分值：100分一、选择题(16题为单选，712题为多选，每小题4分，共48分)1公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速(A)A高于100 km/h B低于100 km/hC等于100 km/h D无法确定解析：本题以实例的形式考查对多普勒效应的理解因巡警车(观察者)接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判定轿车车速比巡警车车速大，故选项
2、A正确，B、C、D错误2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(D)A BC D解析：机械波是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3如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图
3、象，下列说法中正确的是(D)A该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向相反B该时刻b点和c点处的质点位移相同，速度方向也相同C质点b比质点c先回到平衡位置D质点a比质点d先回到平衡位置解析：题图时刻a，d两点位移相同，加速度相同，选项A错误；据“上坡下，下坡上”可以判断a，b两点沿y轴正方向运动，c，d两点沿y轴负方向运动，所以c比b先回到平衡位置，a比d先回到平衡位置，选项C错误，D正确4在水波的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为(D)A10 cm B5 mCd1 m Dd1 cm解析：本题考
4、查波发生明显衍射的条件，一般直接比较孔的直径d与水波波长的关系即可，当d时肯定发生明显的衍射，由题知水波的波长 m0.01 m1 cm.即孔直径d应与1 cm差不多或比它还小故选项D正确5手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是(C)A该简谐波是纵波B该简谐波的最大波长为2LCt时，P在平衡位置上方Dt时，P的速度方向竖直向上解析：振动方向与传播方向垂直，故该简谐波是横波，A错误；根据“下坡上”判断，P距离O的最
5、近距离L，所以最大波长等于4L，B错误；经过T，P位于波峰，所以T时，P在平衡位置上方，C正确；在T时，P正在从波峰回到平衡位置，速度方向竖直向下，D错误6.在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是(D)解析：由振动图象知，波源O在一个周期内刚好完成一次全振动，此时质点O在平衡位置向下振动，故选项D正确7一列简谐横波在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y10 sin(5t) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是(CD)A周期为4.0 s B振幅为20 cmC传播方向沿x轴正向 D
6、传播速度为10 m/s解析：T0.4 s，A错误；振幅为10 cm，B错误；因t0时，P点振动方向向上，故此波向右传播，C正确；传播的速度v m/s10 m/s，D正确8.如图为同类的机械波1和机械波2在同一种介质中传播时某时刻的波形图，下列说法中正确的是(BCD)A波2速度比波1速度大B波2速度和波1速度一样大C波2频率比波1频率大D这两列波不可能发生干涉现象解析：机械波的传播速度由介质决定，同类机械波在同一介质中的波速相同，A错误，B正确由图可看出122，v1v2.由f知f22f1，故波1与波2不能发生干涉现象，C、D正确9一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波
7、刚好传到P点，t0.6 s时刻，这列波刚好传到Q点，波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则以下说法正确的是(BD)A这列波的波速为16.7 m/sB质点a在这段时间内通过的路程一定等于30 cmC质点c在这段时间内通过的路程一定等于30 cmD从t时刻开始计时，质点a第一次到达平衡位置时，恰好是t0.3 s这个时刻解析：由图知波长40 m，由于在0.6 s里波恰好由P传到Q点，向右传播的距离为，经过的时间为0.6 sT，周期为T0.8 s，因此波的速度为v m/s50 m/s，A错误；波向右传播的距离与a振动通过的距离是两回事，经过T，质点a通过的路程为3A，即通过的路程为
8、30 cm，B正确；质点c在t0.2 s时才开始振动，振动了半个周期，所以t0.6 s时通过的路程为振幅的2倍，即20 cm，C错误；由于此时a点是向上振动的，经过八分之一周期到最高点再经过四分之一周期回到平衡位置，则又经过时间为0.3 s，D正确10如图甲所示为一列简谐横波在t2 s时波的图象，P为介质中的一个质点图乙是质点P的振动图象，下列判断合理的是(BC)A质点P的振幅是4 cmB质点P的周期是2 sC该波的传播速度为v1.0 m/sD该波沿x轴负方向传播解析：由甲读出波长为：2 m，振幅A2 cm.由乙图读出周期为：T2 s，则波速为：v1 m/s，故选项B、C正确，A错误；由乙图可
9、知，在t2 s时P点向上振动，由甲图可知该波沿x轴正方向传播，选项D错误11一列简谐横波在某一时刻的波形图如图中甲所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x1.5 m和x4.5 mP点的振动图象如图乙所示在下列四幅图中，Q点的振动图象可能是(BC)解析：由图甲可得到P、Q两质点间隔个波长，所以P、Q两点振动状态相差个周期要求Q点振动图象，只需将图中b的波形向右(波向右传播)或者向左(波向左传播)平移个周期，选项B、C正确12关于下列图片中的物理现象，描述正确的是(BCD)A甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象B乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现
10、象C丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象D丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应解析：水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故A错误；乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，故B正确；丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，故C正确；丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，故D正确二、填空题(共2小题，每小题6分，共12分)13如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，2)两波源的
11、振动图线分别如图(b)和图(c)所示两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为2 m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互减弱(选填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互加强(选填“加强”或“减弱”)解析：点波源S1(0,4)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L110 m，点波源S2(0，2)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L28 m，两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为LL1L22 m由于两列波的波源到点B(4,1)的路程相等，路程差为零，且t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B时振动方向相反，引起的点B
12、处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为T2 s，波长vT2 m由于两列波的波源到点C(0,0.5)的路程分别为3.5 m和2.5 m，路程差为1 m，而t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起的点C处质点的振动相互加强14下列现象属于声波的什么现象或利用了声波的什么性质，请填在横线上A夏日雷声，有时轰鸣不绝反射B闻其声而不见其人衍射C围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱干涉D在较大的空房子里讲话，有时会余音缭绕反射E有经验的战士可以从炮弹飞行的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去，这是利用了声波的多普勒效应F用超声波探伤仪探查金属内部的缺陷，是
13、利用了它的穿透本领G用声呐可以确定潜艇、鱼群的位置或海水深度超声波波长短，直线传播，反射性好三、计算题(共4小题，每小题10分，共40分)15地震时，震源会同时产生两种波，一种是传播速度约为3.5 km/s的S波，另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波一次地震发生时，某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3 min.假定地震波沿直线传播，震源的振动周期为1.2 s，求震源与监测点之间的距离x和S波的波长.答案：1 260 km4.2 km解析：设P波的传播时间为t，则xvPt，xvS(tt)，联立解得xt，代入数据得x1 260 km.由vST，代入数据解得4.2 km.16一
14、列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x2 m、4 m处从t0时刻开始计时，当t15 s时质点Q刚好第4次到达波峰(1)求波速(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求写出推导过程)答案：(1)1 m/s(2)y0.2 sin(0.5t) m解析：(1)设简谐横波的波速为v，波长为，周期为T，由题图知4 m由题意知t3TTv联立式，代入数据得v1 m/s.(2)质点P做简谐运动的表达式为y0.2 sin(0.5t) m.17如图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示报告者的声音放大后经喇
15、叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消已知空气中声速为340 m/s，若报告人声音的频率为136 Hz，则讲台上这样的位置有多少个？答案：4解析：对应于声频f136 Hz的声波的波长是2.5 m，式中v340 m/s是空气中的声速在下图中，O是AB的中点，P是OB上任一点，将表示为k，当k0,2,4，时，声波加强；当k1,3,5时，声波相消，对于O点为加强点；对于B点，(2015)m4，所以，B点也是干涉加强点因而O、B之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点18已知t1时刻简谐波的波形如图中
16、实线所示，在t2时刻该波的波形如图中虚线所示t2t10.02 s求：(1)该波可能的传播速度(2)若已知Tt2t12T，且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上，求可能的波速(3)若0.01 sT0.02 s，且从t1时刻起，图中Q质点比R质点先回到平衡位置，求可能的波速答案：(1)见解析(2)500 m/s(3)400 m/s解析：(1)如果这列简谐横波是向右传播的，在t2t1内波形向右匀速传播了，所以波速v100(3n1) m/s(n0,1,2，)；同理可得若该波是向左传播的，可能的波速v100(3n2) m/s(n0,1,2，)(2)P质点速度方向向上，说明波向左传播，Tt2t12T，说明这段时间内波只可能是向左传播了个波长，所以波速是唯一的，v500 m/s.(3)Q质点比R质点先回到平衡位置，说明波只能是向右传播的，而0.01 sT0.02 s，也就是T0.02 s2T，所以这段时间内波只能向右传播了个波长，波速也是唯一的，v400 m/s.
