1、章末综合测评(三)机械波(分值：100分)1(3分)下列关于波的说法，正确的是()A两列波叠加不一定会出现稳定的干涉图样B在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大；振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小C因为衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象D在较大的空房子里讲话，有时会“余音缭绕”，这是声波的衍射现象B只有两列频率相同、相位差恒定的波叠加才会出现稳定的干涉图样，A正确；在干涉图样中振动加强区域的质点，只是振幅变大，其位移随时间周期性变化，振动减弱区域的质点，只是振幅变小，其位移随时间周期性变化，B错误；衍射是波特有的特征，只有障碍物或孔的尺寸与波长相差不
2、多或比波长更小时，才会发生明显衍射现象，C错误；“余音缭绕”是声波的反射现象，D错误。2(3分)水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，可()A增大小孔尺寸，同时增大水波的频率B增大小孔尺寸，同时减小水波的频率C缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率D缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率D根据观察到明显衍射的条件是缝、小孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多，或小于波长，因此应缩小小孔的尺寸或增大波的波长，选项A、B错误；根据公式vf及水波的波速由介质决定，即水波的波速不变，则减小频率可以使波长增大，故选项C错误，D正确。3(3分)一列简谐波沿x轴正方向传播，t0时的波形如图所示，质点B恰好
3、在波谷，且经过0.1 s第一次回到平衡位置，质点A在B的左侧。则()A图示时刻质点A正在向下运动B图示时刻质点B正在向上运动Ct0.5 s时，质点A在向上运动Dt0.5 s时，质点B在向下运动C根据波向右传播，由“上下坡法”或平移法可得质点A向上振动，A错误；质点B在波谷位置，速度为零，B错误；根据质点B经过0.1 s第一次回到平衡位置可得周期T0.4 s，那么，t0.5 sT，由题图可得t0.5 s时，质点A位移为正，向上振动，质点B在平衡位置向上振动，C正确，D错误。4(3分)消除噪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流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用
4、来减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，产生波长为的声波沿水平管道自左向右传播。当声波到达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，即可达到减弱噪声的目的。若rr2r1，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C根据干涉特点知，距离差为波长的整数倍时，此点为振动加强点，故A、B、D错误；距离差为半波长的奇数倍时，此点为减弱点，故C正确。5(3分)利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则()图a图bA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
5、图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象D波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象，故图a说明发生了明显的衍射现象。频率相同的两列波相遇时，当波程差为波长的整数倍时振动加强，当波程差为半个波长的奇数倍时振动减弱，使有的地方振动加强有的地方振动减弱，且加强和减弱的区域交替出现，故图b是发生了干涉现象。故D正确。6(3分)(2020福建福州期末)如图所示，横波1沿BP方向传播，B点的振动图像如图甲所示，横波2沿CP方向传播，C点的振动图像如图乙所示，P与B相距40 cm，P与C相距50 cm，波速都为20 cm/s，两横波在P处相遇，两横波振动方向相同，P点振幅为()甲乙A70 cmB50
6、 cmC10 cmD35 cmA两波的周期T1 s，波速为v0.2 m/s，故波长vT0.2 m/s1 s0.2 m，PCPB50 cm40 cm10 cm0.1 m0.5，而t0时刻两波的振动方向相反，则P是振动加强的点，振幅等于两波振幅之和，即为70 cm，选项A正确。7(3分)如图所示，在坐标原点的波源S产生了一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v40 m/s，已知t0时，波刚好传播到x40 m处，在x800 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()A波源S开始振动的方向为y轴正方向B该波的波长为25 m，周期为0.5 sCx400 m处的质点在t9.375 s时处于波谷位置
7、D若波源S向x轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率不等于2 HzD波沿x轴正方向传播，运用波形平移法可知，题图中x40 m处质点的起振方向为y轴负方向，可知波源开始振动时方向沿y轴负方向，A错误；由题图读出波长为20 m，则周期为T s0.5 s，B错误；波传到x400 m处历时 s9 s，此时x400 m处的质点在平衡位置处向下运动，再经过0.375 s，即T，则质点处于波峰位置，C错误；该波的频率为f2 Hz，若波源向x轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，根据多普勒效应可知，接收器接收到波的频率减小，D正确。8(3分)图甲为一简谐横波在t0时刻的波形图像，图乙为横波中x2 m处质点A
8、的振动图像，下列说法正确的是()甲乙A波的传播方向沿x轴负方向B波的传播速度大小为2 m/sC在t0时刻，图甲中质点A的振动速度大小为0D在t1 s时刻，图甲中质点A的位置坐标为(0，20 cm)B由图乙可知，横波中x2 m处质点A在t0时刻的振动方向沿y轴向上，再回到图甲中，根据横波的特征及“同侧法”：质点的振动方向和波的传播方向相互垂直，可知波的传播方向沿x轴正方向，故A错误；由图甲可知波长为8 m，由图乙可知周期T4 s，因此该简谐横波的传播速度大小为v m/s2 m/s，故B正确；在t0时刻，图甲中质点A在平衡位置，振动速度为最大，故C错误；从t0到t1 s，即经过四分之一周期，图甲中
9、质点A运动到波峰位置，所以其位置坐标为(2 m，20 cm)，故D错误。9.(8分)一列简谐横波沿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、x4 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(不要求推导过程)。解析(1)设简谐横波的速度为v，波长为，周期为T，由图像知，4 m，由题意知t3TT，v，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y0.2sin(0.5t)m。答案(1)1 m/s(2)y0.2sin(0.5t)m10(10分)在某介质中形成一列简谐波，t0时刻的
10、波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，求：(1)该列波的周期T为多少？(2)从t0时起到P点第一次达到波峰时止，O点相对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少？解析(1)由图像可知，2 m，A2 cm，波速v m/s10 m/s，由v，得T0.2 s。(2)由t0至P点第一次到达波峰为止，波要向前平移3.75个波长，经历的时间t2t1T0.75 sT，而t0时O点的振动方向竖直向上(沿y轴正方向)，故经t2时间，O点振动到波谷，即y02 cm，O点经过的路程s0n4A4A0.3 m。答案(1)0.2 s(2)2 cm0.3 m1(4
11、分)(多选)我国自主研发的“海翼”号水下滑翔机，曾刷新了水下滑翔机下潜深度的世界纪录。在深海中某处的滑翔机发出声呐信号(超声波)的频率为f，在该处海水中的传播速度为v，若停在海面上的监测船接收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率，则下列说法正确的是()A声呐信号在该处海水中的波长为B声呐信号在该处海水中的波长为C滑翔机正在靠近该监测船D滑翔机正在远离该监测船BC根据公式vf，声呐信号在该处海水中的波长，故A错误，B正确；根据多普勒效应，当滑翔机靠近监测船时，监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率，故C正确，D错误。2(4分)(多选)如图甲所示为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图
12、，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 m处的质点。图乙为质点Q的振动图像，则 ()甲乙At0.15 s时，质点Q的加速度达到负向最大Bt0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 mD从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程等于30 cmB由题图乙知t0.15 s时，质点Q位于负向最大位移处，又因加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时质点Q的加速度达到正向最大，A错误；由题图乙可知，该波的周期T0.20 s，且在t0.10 s时质点Q在平衡位置沿y轴负方向运动，可以推知该波沿x轴负方向传
13、播，波速为v m/s40 m/s，从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴负方向传播的距离为x400.15 m6 m，在t0.10 s到t0.15 s时间内，质点P先从题图甲所示位置向正最大位移处运动，再由正最大位移处向平衡位置运动，当t0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向，故B正确，C错误；质点在一个周期内运动的路程为4A，从t0.10 s到t0.25 s，经历的时间为t0.15 sT，由于t0.10 s时刻质点P不在平衡位置处或最大位移处，故从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程不等于30 cm，D错误。3(4分)(多选)B超成像的基本原理就是向人体发射一组超声波，
14、而遇到人体组织会产生不同程度的反射(类似回声)，通过探头发送和接收超声波信号，经过计算机的处理，形成B超图像(如图甲所示)。图乙为沿x轴正方向发送的超声波图像，已知超声波在人体内传播速度约为1 500 m/s，下列说法正确的是()甲乙A根据题意可知此超声波的频率约为1.25105HzB图乙中质点A在此后的1 s内运动的路程为1 500 mC图乙中质点B此时沿y轴负方向运动D图乙中质点A、B两点加速度相同AC根据图像读出波长12 mm1.2102m，由vf得频率为f1.25105Hz，故A正确；质点A只会上下振动，所以质点A在1 s内运动的路程为s1.251054A1.2510540.004 m
15、2 000 m，故B错误；“由上下坡法”知，此时质点B正向y轴负方向运动，故C正确；质点A、B两点位移大小相同，方向相反，则加速度方向相反，大小相同，故D错误。4(4分)(多选)在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是()A此时P、Q两点运动方向相同B再经过0.5 s质点N刚好在(5 m,20 cm)位置C能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 HzD波的频率与波源的振动频率无关ABP、Q两点关于波源O对称，此时P、Q两点运动方向相同，选项A正确；该波波长为2 m，周期为T0.4 s，再经过0.5 s质点N刚好在(5 m,2
16、0 cm)位置，选项B正确；根据波发生干涉的条件，能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5 Hz，选项C错误；波的频率与波源的振动频率相同，选项D错误。5(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，t0时的波形图像如图所示，如果两列波的波速都是10 m/s，求：(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？解析(1)由图知4 m，又因v10 m/s，所以由f得fHz2.5 Hz，故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz。(2)设经t时间两波相遇，则2vt4 m，所以t s0.2 s，又因T s0.4 s，故波分别向前传播相
17、遇。此时两列波的图像如图中的虚线所示。故C、D间有x5 m和x7 m处的点位移最大。答案(1)2.5 Hz2.5 Hz(2)0.2 sx5 m和x7 m处位移最大6(10分)(2020课标全国理综34(2)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l。求：(1)波的波长；(2)波的传播速度。解析(1)如图所示，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r
18、2，d与c的距离为s，波长为。则r2r1由几何关系有r1lsr(r1sin 60)2(lr1cos 60)2联立式并代入题给数据得l。(2)波的频率为f，设波的传播速度为v，有vf联立式得v。答案(1)l(2)7(10分)一列简谐波在t s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图像。求(1)波速及波的传播方向；(2)质点Q的平衡位置的x坐标。(a)(b)解析(1)由图(a)可以看出，该波的波长为36 cm由图(b)可以看出，周期为T2 s波速为v18 cm/s由图(b)知，当t s时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播。(2)设质点P、Q平衡
19、位置的x坐标分别为xP、xQ。由图(a)知，x0处yAsin(30)，因此xP3 cm由图(b)知，在t0时Q点处于平衡位置，经t s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及式有xQxPvt6 cm由式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ9 cm。答案(1)18 cm/s沿x轴负方向传播(2)9 cm8(12分)一列横波在x轴上传播，在t10时刻波形如图中实线所示，t20.05 s时刻波形如图中虚线所示。(1)由波形曲线读出这列波的振幅和波长；(2)若周期大于(t2t1)，则最小波速是多少？方向如何？最大波速是多少？方向如何？解析(1)A0.2 cm；8 cm。(2)由于T(t2t1)，即t2T。当波沿x轴正方向传播时，可能的周期为：tnT，且n0或1。当波沿x轴负方向传播时，可能的周期为：tnT，且n0或1。由波速公式v可知，当速度v最小时，周期T最大。分析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿x轴正方向传播，且在tnT中，取n0，即t，则T大0.2 s。最小速度v小0.4 m/s，方向为沿x轴正方向。当速度v最大时，周期T最小。分析上面两类情况可知，当周期最小时，波沿x轴负方向传播，且在tnT中，取n1，即tT，则T小 s。最大速度v大2.8 m/s，方向为沿x轴负方向。答案(1)0.20 m8 cm(2)0.4 m/s方向沿x轴正向2.8 m/s方向沿x轴负向