高中鲁科版物理新选修3-4 第二章 机械波 章节练习-精选教学文档

高中鲁科版物理新选修3-4 第二章机械波章节练习
一、单选题
1.如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率应分别为()
A. 5 m,1 Hz
B. 10 m,2 Hz
C. 5 m,2 Hz
D. 10 m,1 Hz
2.一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
3.关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是（）
A. 两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加
B. 两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点
C. 两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
D. 两列频率相同的波相遇时，振动加强点的位移总是比振动减弱点的位移大
4.当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为()
A. 170 m
B. 340 m
C. 425 m
D. 680 m
5.在图中所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示，由此可判断此横波（）
A. 向右传播，且此时质点B正减速运动
B. 向右传播，且此时质点C位移正增大
C. 向左传播，且此时质点D加速度减小
D. 向左传播，且此时质点E势能减小
6.周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波（）
A. 沿x轴正方向传播，波速v=20m/s
B. 沿x轴正方向传播，波速v=10m/s
C. 沿x轴负方向传播，波速v=20m/s
D. 沿x轴负方向传播，波速v=10m/s
7.平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s，平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为x P=3.5m，x Q=﹣3m，当S位移为负且向﹣y方向运动时，P、Q两质点的（）
A. 位移方向相同，速度方向相反
B. 位移方向相同，速度方向相同
C. 位移方向相反，速度方向相反
D. 位移方向相反，速度方向相同
8.一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为λ,周期为T。

t=0时刻的波形如图甲所示,a、b是波上的两个质点。

图乙是波上某一质点的振动图像。

下列说法中正确的是()
A. t=0时质点a的速度比质点b的大
B. t=0时质点a的加速度比质点b的小
C. 图乙可以表示质点a的振动
D. 图乙可以表示质点b的振动
二、填空题
9.蝙蝠在喉内产生超声波通过口或鼻孔发射出来，超声波遇到猎物会反射回来，回波被蝙蝠的耳廓接收，根据回波判断猎物的位置和速度．在洞穴里悬停在空中的蝙蝠对着岩壁发出频率为34kHz的超声波，波速大小为340m/s，则该超声波的波长为________ m，接收到的回波频率________（选填“大于”、“等于”或“小于”）发出的频率．
10.如图甲是一列简谐横波在t＝0.2 s时的波形图，其中O是波源，图乙是波上某一点P的振动图象．该波的波长为________m，周期为________ s，波速为________ m/s.
11.两列简谐波频率相等,波速大小相等,分别沿+x和-x传播,则图中x=1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x=________的点,振幅最小的是x=________的点。

12.一列横波在向右传播过程中，a和b两个质点在某一时刻处于如图所示的位置，其中b在平衡位置，a 在最大位移处，在波的传播方向上，a、b两质点相距35cm，且大于一个波长而小于两个波长，则该波波
长可能为________．
13.一简谐横波沿x轴正向传播，图1是t＝0时刻的波形图，图2是介质中某质点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是________。

三、综合题
14.一列向右传播的简谐横波传到R点时的波形如图所示，波速为v=0.06m/s，质点P、Q的坐标分别为
x P=0.96m，x Q=0.36m，求：
（1）质点P开始振动时，振动方向如何；
（2）从图示时刻经多长时间，质点P第一次到达波谷；
（3）质点P到达波峰时，质点Q在何处．
15.一列简谐波沿直线传播，A、B、C是直线上的三点，如下图所示，某时刻波传到B点，A刚好位于波谷，已知波长大于3m小于5m，AB=5m，周期T=0.1s，振幅A=5cm，再经过0.5s，C第一次到达波谷，求：
（1）该波的波长；
（2）A、C相距多远；
（3）到此时为止，A点运动的路程为多大？
四、解答题
16.一列波在t1时刻的波形图如图中的实线所示，t2时刻的波形图如图中的虚线所示，已知△t=t2﹣t1=0.5S，
求
①这列波可能的波速？
②若波速为68m/s，这列波向哪个方向传播？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】A
【解析】【解答】从波动图象可以看出b、c之间为一个波长，所以波长．b点比a点的起振时间
晚0.5 s，亦即波由a传播到b需要0.5 s，则波速，，，A正确。

【分析】由图知，b和c之间的距离等于波长．质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5s，说明波沿x轴正方向传播，求出周期，得到频率。

2.【答案】B
【解析】【解答】解：声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式v=λf得知，声波的波长变大．故B正确．
故选：B
【分析】波从一种介质进入另一种介质时，频率不变．声波由空气进入水中，波速变大．
【解析】【解答】解：A、两列频率不相同的波相遇时，不会发生波的干涉现象，但是波仍然会叠加，故A 错误；B、两列频率相同的波相遇时，会发生波的干涉现象，振动方向相同的点相遇，振动加强，波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，振动最强，故B错误；
CD、两列频率相同的波相遇时，会发生波的干涉现象，振动方向相同的点相遇，振动加强，如两个质点都在平衡位置，方向相同，所以振动加强，但位移为0，故C正确，D错误．
故选：C．
【分析】只有频率相同的两列波才能发生干涉现象，振动加强与减弱区域相互间隔，振动加强的区域始终加强，加强区的位移时大时小，振动减弱的区域始终减弱；同时质点不随波前进．
4.【答案】C
【解析】【解答】右边的声波从发出到反射回来所用时间为，左边的声波从发出到反射回来所用
的时间为。

山谷的宽度；故C正确．
【分析】先算出声音在两山之间传播所用的时间（单程），再根据速度公式的变形就可算出两山之间的距离。

5.【答案】C
【解析】【解答】解：由题意，此时质点A正向上运动，波形将向左平移，所以此横波向左传播．此时质点B、C的振动方向向下，D、E方向向上，B向平衡位置运动，速度增大，C向波谷运动，位移增大，D 向平衡位置运动，加速度减小，E向平衡位置运动，位移减小，势能减小，故C正确，ABD错误．
故选C
【分析】已知质点A的振动方向，判断波的传播方向的方法很多，常用的有波形的平移法、质点的带动法等．判断出各个质点的振动方向，分析其位移的变化，即可判断出加速度和速度、势能的变化．
6.【答案】B
【解析】【解答】解：由题，此时P点向y轴负方向运动，根据平移法可知，波形将向右平移，则知，该波沿x轴正方向传播．
由图读出波长λ=20m，故波速v= m/s．故B正确．
故选：B．
【分析】根据P点的速度方向可运用波形平移法判断波的传播方向．由图读出波长，由v= 求出波速．
【解析】【解答】解：据题境和波速V=λf 得：λ=2m，T=0.02s，Q关于y轴的对称点Q1，据题境可知
两点的振动情况相同，则Q1P两点的距离之差为；质点P据波源的距离为时，波源S位移为负且向
﹣y方向运动时，所以质点P的位移为负且向上运动；由因为Q1P两点的距离之差为，所以Q1的位移为正且向上运动，即PQ两点的位移方向相反，振动方向沿y轴的正方向，故ABC错误，D正确．
故选：D．
【分析】首先据题意和波速公式得出波长、周期；在画出波形图，结合PQ两点的坐标，分析判断两点的振动情况．
8.【答案】D
【解析】【解答】质点在平衡位置处的振动速度是最大的,所以在零时刻a的速度小于b的速度,A错误;而质点偏离平衡位置越远加速度越大,a的加速度大于b的加速度,B错误;根据波的图像“同侧法”可以判断在零时刻,b在平衡位置且向下振动,D正确,C错误。

【分析】根据质点的振动与波的传播的关系知，当质点处于上坡时向下振动，处于下坡时向上振动，可推断开始振动时波源的振动情况，由振幅可求质点在一定时间内通过的路程，求出波速。

二、填空题
9.【答案】0.01；等于
【解析】【解答】解：因波源不动，则根据多普勒效应，蝙蝠接收到的反射超声波频率等于发射的超声波频率．
根据λ=vT，可知超声波的波长为．
故答案为：0.01；等于．
【分析】根据多普勒效应比较蝙蝠接收到的反射超声波频率与发射的超声波频率．根据λ=vT判断超声波传播时波长．
10.【答案】4；0.2；20
【解析】【解答】由题图甲知波长，由题图乙知周期，所以波速.
【分析】a图波动图象，可读出波长，b图是振动图象，可读出周期，由公式求出周期．根据t=0.2s时质点P振动的时间，确定其位置。

11.【答案】4和8；2和6
【解析】【解答】两波频率相等,叠加发生干涉, 的两点振动总相反,此为峰谷相遇,振动减弱,振幅最
小; 的质点此时位于平衡位置,但两列波在该点引起的振动均沿y轴正向,则此时的质点向y轴正
向振动, 后两对波在该处均形成波峰,振幅为两波振幅之和,是加强区,振幅最大,同理v的质点此时
沿y轴负向振动, 为两列波的波谷,波谷相遇处,也是加强区,则振幅最大的质点为的质点。

【分析】两列波的频率相等，相遇时会产生干涉，当质点到两波源的路程差是半个波长的奇数倍时，振动减弱，振幅等于两列单独引起的振幅之差；当质点到两波源的路程差是半个波长的偶数倍时，振动加强，振幅等于两列单独引起的振幅之和．根据路程差判断质点振动情况，再确定振幅。

12.【答案】20cm或28cm
【解析】【解答】解：由题意，横波向右传播，b在平衡位置，a在最大位移处，而且a、b两质点的距离
大于一个波长而小于两个波长，则ab两点间的距离是1 或1 波长，即有，x ab=1 λ或x ab=1
代入解得，λ=28cm或λ=20cm．
故答案为：20cm或28cm
【分析】由题意，横波向右传播，b在平衡位置，a在最大位移处，而且a、b两质点的距离大于一个波长
而小于两个波长，分析得知，ab两点间的距离是1 或1 波长，即可求出波长．
13.【答案】2.5 m
【解析】【解答】由图2知，t＝0时刻此质点相对平衡位置的位移为－0.15 m，且振动方向向下，图1中符合此要求的点在2～3 m之间。

【分析】由波形图可以求出波长，由质点的振动图象可以求出周期，知道波长与周期可以求出波速；
介质中的质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移；由波的传播方向可以判断出质点的振动方向，然后分析质点的振动情况。

三、综合题
14.【答案】（1）解：（在波的传播方向上，各质点的起振方向都相同，与此时刻x=0.30m处质点R的振动方向相同，沿y轴负方向．答：质点P开始振动时振动方向y轴负方向．
（2）解：由图读出波长λ=0.24m，P点第一次到达波谷的时间即为P点左侧距离P点最近的波谷传到P点
所用的时间，为：t= = =12s 答：从图示时刻经12s时间，质点P第一次到达波谷．
（3）解：因△x PQ=0.6= ，所以P、Q两质点的振动情况完全相反，则当质点P到达波峰时，质点Q 在波谷．答：当质点P到达波峰时，质点Q在波谷．
【解析】【分析】（1）简谐波传播的过程中，介质中各个质点的起振方向相同，并且都与波源起振方向相同，由波形平移法判断．（2）当距离P点最近的波谷传到P点时，质点P第一次到达波谷，根据公式
t= 求解．（3）根据P、Q间距离关系，分析它们状态关系即可得解．
15.【答案】（1）解：波传到B点，A刚好位于波谷，若则：
由于3 m＜λ＜5 m 所以n=1，λ=4 m，
若
则：；此时无解
答：该波的波长是4m；
（2）解：由波传播的距离x=vt，得：m/s AB之间的距离：；则AB 之间还有一个波谷，所以第一个波谷到A的距离是λ，
A、C相距：AC=vt+λ=24 m
答：A、C相距24m；
（3）解：A点运动路程s= m．答：到此时为止，A点运动的路程为1.25m．
【解析】【分析】（1）根据题给条件，分析A、B两点状态的关系，结合波形，得到AB距离与波长的关系通项式，根据波长大于3m小于5m，AB=5m，确定波长的值．（2）由波传播的距离x=vt求出AC间的距离．（3）根据时间与周期的关系，求解A点运动的路程．
四、解答题
16.【答案】解：①若波向右传播，根据波形的周期性，波传播的距离x=（n+ ）λ=（n+ ）×8m=（8n+2）m
波速v= = =（16n+4）m/s，（n=0，1，2，…）
同理可得，若波向左传播，有：
波传播的距离x=（n+ ）λ=（n+ ）×8m=（8n+6）m
波速v= =（16n+12）m/s，（n=0，1，2，…）
②若波速为68m/s，波在0.5s内传播的距离x=vt=34m=4 λ
故波向右传播．
答：①若波向右传播，波速为（16n+4）m/s，（n=0，1，2，…），若波向左传播，波速为（16n+12）m/s，（n=0，1，2，…）．
②波向右传播．
【解析】【分析】①根据波形图读出波长，由于波形的周期性和双向性，故应分情况讨论即可求解．②由x=vt求出波传播的距离，分析与波长的关系，再确定波传播的方向．。