1、课时作业36机械波 一、选择题1(多选)关于机械波的说法中，正确的是()A产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B发生干涉现象时，介质中振动加强的点，振动能量最大，减弱点振动能量可能为零C振动图象和波动图象中，横坐标所反映的物理意义是不同的D超声波比次声波更容易发生衍射【解析】当观察者与波源相互远离或者靠近时，观察者接收到的波的频率都会发生变化的现象称为多普勒效应，并非波源频率发生了变化，A错误；频率相同的波，发生干涉现象时，介质中振动方向相同，即为加强的点，振动能量最大，同理，减弱点振动最小甚至可能为零，B正确；振动图象横轴表示时间，而波动图象横轴表示的是各质点的平衡位置，意义不同，C正确
2、；人耳能听到的声音的频率范围是2020 000 Hz，低于20 Hz的叫次声波，高于20 000 Hz叫超声波，频率高，则波长小，所以次声波的波长比超声波的波长长，更容易发生衍射，D错误【答案】BC2.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是()Av变小，a变大 Bv变小，a变小Cv变大，a变大 Dv变大，a变小【解析】由题图知波传播方向沿x轴正方向，根据质点振动方向与波的传播方向的关系可知质点P的速度方向在该时刻开始的一段极短时间内沿y轴正方向，即向该质点的平衡位置运动，因此P质点速度v增大，
3、位移减小，回复力减小，因此加速度a减小，故选项D正确【答案】D3(2015福建卷)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v.若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()【解析】B、D图中a点正通过平衡位置向下振动，A、C图中a点正通过平衡位置向上振动，A中波长A2s，周期TA，结合a点振动方向，可知a点到达波谷时间tATA.同理，tB、tC、tD，tD最小，D正确【答案】D4.甲、乙两列同类机械横波在同一种介质中传播，其图象如图所示，以下说法中正确的是()A甲波的传播速度比乙波大B甲波
4、的传播速度比乙波小C甲波的频率比乙波小D甲波的频率比乙波大【解析】同一类机械波在同一介质中传播，波速相等，与波长及波的频率无关，故A、B均错；从图象可读出，甲的波长小于乙的波长，即甲乙，而甲、乙两列波波速相等，据vf知f甲f乙，所以D对，C错【答案】D5图甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x1.0 m处的质点，Q是平衡位置为x4.0 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则()At0.15 s时，质点Q的加速度达到负向最大B质点Q做简谐运动的表达式为x10sint(cm)C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 mD从t0.10 s到t0.25 s，
5、质点P通过的路程为30 cm【解析】 由题图甲、乙知，波长8 m，周期T0.20 s，故波速v40 m/s，t0.10 s时，Q点振动方向向下，故波向左传播t0.05 sT，Q点处在波谷，其加速度达正向最大，选项A错误；Q点做简谐运动的表达式为x10sin10t(cm)，选项B错误；xvt400.15 m6 m，选项C正确；t0.10 s时， P点处在非平衡位置或最大位移处，故从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程小于30 cm，选项D错误【答案】C6.一列平面简谐波，波速为20 m/s，沿x轴正方向传播，在某一时刻这列波的图象如图所示由图可知()A这列波的周期是4 sB质点P、Q
6、此时刻的运动方向都沿y轴负方向C质点P、R在任意时刻的位移都相同D质点P、S在任意时刻的速度都相同【解析】由图可知4 m，所以T s0.2 s，所以A错误；由“同侧法”可判断P、Q此时刻的运动方向都沿y轴正方向，B错误；此时刻质点P向上运动，位移增加，质点R向下运动，位移减小，故C错误；质点P、S相距一个波长，为相同质点，任意时刻的速度都相同，D正确【答案】D7如图所示，在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q为沿x轴方向相距0.4 m(小于一个波长)的两个质点某时刻质点P纵坐标为A(A为振幅)，质点Q纵坐标为且振动方向沿y轴负方向已知该波频率为1.25 Hz，则波速为()A.
7、m/s B1.5 m/sC1.2 m/s D0.75m/s【解析】由题意得，/30.4 m，得到1.2 m；再由vf可知v1.5 m/s，即B正确【答案】B8(多选)如图甲所示，O点为振源，OPs，t0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波图乙为从t0时刻开始描绘的质点P的振动图象下列判断中正确的是()A该波的频率为B这列波的波长为Ct0时刻，振源O振动的方向沿y轴负方向Dtt2时刻，P点的振动方向沿y轴负方向Ett2时刻，O点的振动方向沿y轴负方向【解析】结合题图甲、乙可知，振动从O传到P，用时t1，传播距离为s，故波速为v，波的周期为Tt2t1，故波的频率f，波长vT，A
8、、B对；由题图乙可知P点先沿y轴正向运动，故振源O在t0时刻沿y轴正向运动，C错；由题图乙知，t2时刻P点振动方向沿y轴正向，D错；因不知t1与周期T的倍数关系，故不能判断t2时刻O点的振动情况，E错【答案】AB9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t0.05 s时刻的波形图已知该波的波速是80 cm/s，则下列说法中正确的是()A这列波有可能沿x轴正方向传播B这列波的波长是10 cmCt0.05 s时刻x6 cm处的质点正在向下运动D这列波的周期一定是0.15 s【解析】由波的图象可看出，这列波的波长12 cm，选项B错误；根据v，可求出这列波的周期为T
9、 s0.15 s，选项D正确；根据xvt800.05 cm4 cm可判断，波应沿x轴负方向传播，根据波的“微平移”法可判断t0.05 s时刻x6 cm处的质点正在向上运动，选项A、C错误【答案】D10一列简谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是()A2 m/s B3 m/sC4 m/s D5 m/s【解析】因为该波的周期大于0.02 s，所以波在0.02 s内传播的距离小于一个波长比较两时刻波形图可知，若波沿x方向传播，则波的传播距离为x2 cm，所以波速v1 m/s；若波沿x方向传播，波的传播距离x
10、6 cm，所以波速v3 m/s，B项正确【答案】B二、非选择题11(2016济南模拟)如图所示为一列横波在某时刻的波形图，此波中d质点到达波谷的时间比e质点早0.05 s求：(1)此列波的传播方向和波速；(2)1.0 s内b质点通过的路程【解析】(1)此波向右传播波的周期T40.05 s0.2 s波速v m/s20 m/s(2)1.0 s内b质点通过的路程s54A1 m【答案】见解析12如图中实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3Tt2t14T.(1)若波向右传播，波速多大？(2)若波向左传播，波速多大？(3)若波速为74 m/s，
11、则波的传播方向如何？【解析】(1)波向右传播时，传播距离x满足xk(k0,1,2,3)由t知传播时间满足tkTT(k0,1,2,3)由于3Tt2t14T，因此k取3，故t3TT由波形图知8 m，波速v，解得v54 m/s(2)波向左传播时，传播距离x满足xk(k0,1,2,3)传播时间满足tkTT(k0,1,2,3)由3Tt2t14T可知k取3故t3TT，波速v，解得v58 m/s(3)波速大小为74 m/s时，波在t时间内传播的距离为xvt740.5 m37 m45 m，所以波向左传播【答案】见解析13(2016新课标全国)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v2
12、5 cm/s.两列波在t0时的波形曲线如图所示求：(1)t0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标；(2)从t0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm的质点的时间【解析】(1)t0时，在x50 cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为150 cm，260 cm甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x150k11，k10，1，2，x250k22，k20，1，2，由式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标为x(50300n) cmn0，1，2，(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为16 cm.t0时，两波波谷间的x坐标之差为x式中，m1和m2均为整数将式代入式得x10(6m25m1)5由于m1、m2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为x05 cm从t0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm的质点的时间t代入数值得t0.1 s【答案】(1)(50300n) cmn0，1，2，(2)0.1 s