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1、0第二单元机械波(时间：90 分钟，满分：100 分)一、选择题(本题共 12 小题，每小题 5 分，共 60 分在每小题所给的四个选项中，至 少有一个选项符合题意)1横波和纵波的区别是( )A 横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波传播方向 相同或相反B 横波的传播速度一定比纵波慢C 横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部D 横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与 波的传播方向垂直2.在空旷的广场上有一堵较高大的墙 MN，墙的一侧 O 点有一个正在播放男女声合唱歌 曲的声源某人从图中 A 点走到墙后的 B 点，在此过程中，如果从声波
2、的衍射来考虑，则 会听到( )A声音变响，男声比女声更响 C声音变弱，男声比女声更弱B声音变响，女声比男声更响 D声音变弱，女声比男声更弱3如图所示是沿 x 轴正方向传播的一列横波在 t0 时刻的一部分波形，此时质点 P 的 位移为 y .则此后质点 P 的振动图象是如图中的( )4关于干涉和衍射现象的正确说法是( )A 两列波在介质中叠加一定产生干涉现象B 因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C 叠加规律适用于一切波D 只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象5如图所示，沿 x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其 波速为 200 m/s
3、，介质中有 a、b 两质点，下列说法中正确的是( )11 2 1 21 2 1 21 2 11 2 1 21 2 1 2A 从图示时刻开始，经过 0.01 s，质点 a 通过的路程为 0.2 mB 图示时刻 b 点的加速度小于 a 点的加速度C 图示时刻 b 点的速度大于 a 点的速度D 若该波传播中遇到宽约 4 m 的障碍物，能发生明显的衍射现象6频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动以 u 表示声源的速度，v 表 示声波的速度(uv)， 表示接收器接收到的频率若 u 增大，则( )A 增大，v 增大 C 不变，v 增大B 增大，v 不变 D 减小，v 不变7如图所示，是两列频率相同
4、的相干水波在 t0 时刻的叠加情况图中实线表示波峰，虚线表示波谷已知两列波的振幅均为 2.0cm(设在图示范围内波的振幅不变)，波速为 2.0 m/s，波长为 0.4 m，E点是 AC 连线与 BD 连线的交点，则以下说法中正确的是( )A D 是振动减弱的点B B、D 两点在该时刻的竖直高度差是 4 cmC E 点是振动加强的点D 经过 t0.05 s 时，E 点离开平衡位置的位移大小为 2 cm8如图所示，位于介质和分界面上的波源 S，产生两列分别沿 x 轴负方向与正方 向传播的机械波若在两种介质中波的频率及传播速度分别为 f 、f 和 v 、v ，则( )Af 2f ，v vBf f ，
5、v 0.5v2Cf f ，v 2vDf 0.5f ，v v9一列简谐横波沿 x 轴传播，某时刻 t0 的图象(图中仅画出 012 m 范围内的波形) 如图所示，经过 t1.2 s 的时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形根据以上信息， 可以确定( )A该列波的传播速度 Ct0.6 s 时刻的波形Bt1.2 s 时间内质点 P 经过的路程 Dt0.6 s 时刻质点 P 的速度方向2510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 50 Hz 的简谐横波向 x 轴正、负两个方向传播，波速均为 100 m/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
6、x 轴坐标分别为 x 3.5 m、x 3 m当 S 位移为负且向y 方向运动时，P、P QQ 两质点的( )A位移方向相同、速度方向相反 C位移方向相反、速度方向相反B位移方向相同、速度方向相同 D位移方向相反、速度方向相同11在学校运动场上 50 m 直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相 同的扬声器两个扬声器连续发出波长为 5 m 的声波一同学从该跑道的中点出发，向某一 端点缓慢行进 10 m在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为( )A2C6B4D812已知一列简谐横波沿 x 轴方向传播，图中的实线和虚线分别为 t 和 t 时刻的波形图，1 2已知 t t 4.6 s
7、，周期 T0.8 s，则此波在这段时间内传播的方向和距离分别为( ) 2 1Ax 轴的正方向，46 m Cx 轴的正方向，2 mBx 轴的负方向，46 m Dx 轴的负方向，6 m题号答案1 2 3 4 56 7 8 9 10 11 12二、非选择题(本题共 4 小题，共 40 分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要 的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单 位)13(8 分)如图所示，为声波干涉演示仪的原理图两个 U 形管 A和 B 套在一起，A 管两侧各有一小孔，声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率_的波当声波分别通过 A、B 传播到右侧小孔时
8、，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅_；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅_14(8 分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为 1.010 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示(1)从该时刻开始计时，画出 x7.5103 m 处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)；(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为 4 s，求鱼群与渔船间的距离 (忽略船和鱼群的运动)315(12 分)一列横波如图所示，波长 8 m，实线表示 t 0 时刻的波形图，虚线表示1t 0.005 s 时刻的波形图则：2(1) 波速可能多大？(2) 若波沿
9、 x 轴负方向传播且 2Tt t T，波速又为多大？2 116.(12 分)如图所示为一列简谐横波在 t 0 时刻的图象此时质点 P 的运动方向沿 y 轴1负方向，且当 t 0.55 s 时质点 P 恰好第 3 次到达 y 轴正方向最大位移处问2(1) 该简谐横波的波速 v 的大小和方向如何？(2) 从 t 0 至 t 1.2 s，质点 Q 运动的路程 L 是多少？1 3(3)当 t 1.2 s 时，质点 Q 相对于平衡位置的位移 x 的大小是多少？ 3参考答案与解析1 17 【解析】选 AC.物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横 波，把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上
10、的波称作纵波，对于纵波，质点的振动 方向与波的传播方向可能相同，也可能相反，选项 A 正确，选项 D 错误；横波的传播速度 与纵波的传播速度关系不确定，选项 B 错误；横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部， 选项 C 正确2 18 【解析】选 D.从 A 点走到墙后的 B 点，会听到声音变弱，男女声音的不同由 于频率的高低不同，才有音调高低的不同，女声比男声音调高，频率高，波长短，所以衍射 更不明显，会听到女声比男声更弱，选项 D 正确3 19 【解析】选 B.根据波动传播规律，此后质点 P 的振动图象与选项 B 中图象一 致，选项 B 正确4 20 【解析】选 CD.频率相同是产生干涉的必
11、要条件，故 A 选项错误，D 选项正 确；一切波在任何条件下都会发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波 长小，衍射现象才能明显，故 B 选项错误；波的叠加，没有条件限制，故 C 选项正确4vuvT2.0 42121 21 2Tf 50 42T45 21 【解析】选 BCD.波沿 x 轴正方向传播，波的频率为 50 Hz，周期为 0.02 s，经 过 0.01 s，质点 a 通过的路程为 2A，即为 0.4 m，故 A 错误；由图示位置可知，b 点的回复 力小于 a 点的，因此 b 点的加速度小于 a 点的加速度，故 B 正确；横波沿 x 轴正方向传播， 此时质点 b 的振动方向
12、沿 y 轴负方向，速度不为零，而 a 点的速度为零，即 b 点的速度大于 a 点的速度，故 C 正确；该波波长 4 m 与障碍物的尺寸相当，故能发生明显的衍射现象， 故 D 正确6 22 【解析】选 B.v 是声波的传播速度，与波源是否移动无关，是不变量；当接v收器不动声源移动时，接收器收到的频率为： f，当 u 增大时，根据公式可得到接 收到的频率增大综上所述，B 正确7.23 【解析】选 C.本题重点分析 D 选项由题中所给图形及条件可知，B 点应在波峰，D 点应在波谷，E 点在平衡位置处，示意图如图所示，再根据图中波面可判断出波由 B 传到 D，画出下一时刻波形图可知 E 点向上振动由
13、v 得 T 0.4 1s0.2 s，经 t0.05 s T，E 到达最大位移处，离开平衡位置的位移应为两个合振幅 值 4 cm，故 D 错824 【解析】选 C.波的频率与波源的振动频率相同，与介质无关，所以f f ，由1 23图知 L，3 L，得 2 ，由 vf，得 v 2v ，故 C 选项正确925 【解析】选 ABC.从图象可知波长 8 m，经过 t1.2 s 时间，恰好第三次重复出现图示的波形，可知周期 T0.4 s，从而确定波速 v 20 m/s，t1.2 s 时间内质点 P 经过的路程 s4A3120 cm，由于不知道波的传播方向，故 t0.6 s 时，质点 P 的 振动方向不确定
14、，但由于 t0.6 s1.5T，可以确定该时刻的波形图，故 A、B、C 正确v 100 31026 【解析】选 D.该波的波长 m2 m ，x 3.5 m ，|x |3 mP Q1 ，此时 P、Q 两质点的位移方向相反，但振动方向相同，选项 D 正确1127 【解析】选 B.考虑两列波在传播过程中的干涉设该同学从中点出发向某一 端点移动的距离为 x，则两列波传到该同学所在位置的波程差 s(25 mx)(25 mx) 2x，因为 0x10 m，则 0s20 m，又因波长 5 m，则 s 为 整数倍的位置有 5 个， 5 个位置之间有 4 个间隔，所以人感觉到声音由强变弱的次数为 4 次，选项 B
15、 正确1228 【解析】选 B.由题图知 8 m，已知 T0.8 s，所以 v 10 m/s，若波沿x 轴的正方向传播，则 xn (8n2)m，因为 t5T，选项 A、C 错误；若波沿 x 轴542TTT4T3的负方向传播，则 xn (8n6)m，由于t5T，所以 n5，当 n5 时，x46 m， 选项 B 正确，D 错误1329 【解析】声波从左侧小孔传入管内向上、向下分别形成两列频率相同的波， 若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零；若传播的路程相差一 个波长，振动加强，则此处声波的振幅等于原振幅的 2 倍【答案】相同 等于零 等于原振幅的 2 倍1430 【解析】(
16、1)如图所示(2)从题图读出 15103vtm，求出 vf1 500 m/s，s 3 000 m.【答案】(1)如解析图所示 (2)3 000 m1531 【解析】(1)若波沿 x 轴正方向传播，T 0.02 t t nT，得：T2 1 4 4n1s波速 v 400(4n1)m/s(n0，1，2，)3若波沿 x 轴负方向传播，t t TnT2 1 40.02得：T4n3s波速 v 400(4n3)m/s(n0，1，2，)(2)若波沿 x 轴负方向传播，3T 0.02t t T，T s2 1 4 7所以波速 v 2 800 m/s.【答案】(1)见解析 (2)2 800 m/s1632 【解析】
17、(1)由“上下坡”法知此波沿 x 轴负方向传播在 t 0 到 t 0.55 s 这段时间里，质点 P 恰好第 3 次到达 y 轴正方向最大位移处 1 23则有 2 T0.55 s，解得 T0.2 s由图象可得简谐波的波长为 0.4 m则波速 v 2 m/s.6(2)在 t 0 至 t 1.2 s 这段时间，质点 Q 恰经过了 6 个周期，即质点 Q 回到始点，由 1 3于振幅 A5 cm所以质点 Q 运动的路程为L4A6456 cm120 cm.(3)质点 Q 经过 6 个周期后恰好回到始点，则相对于平衡位置的位移为 x2.5 cm.【答案】(1)2 m/s 沿 x 轴负方向 (2)120 cm (3)2.5 cm7