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1、第 2 节 机械波第 2 节 机械波 1.关于机械波的形成,下列说法中正确的是( B ) A.物体做机械振动,一定产生机械波 B.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,做受 迫振动 C.参与振动的质点振动频率各不相同 D.机械波传播过程中,介质中质点随波迁移,振动能量也随波传递 解析:有振源没有媒介时不能产生机械波,A错误.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质 点总是在相邻的先振动的质点的作用下做受迫振动,并重复前一质点的振动情况,B 正确.参 与振动的质点振动频率都相同,C 错误.机械波传播过程中,介质中质点只在各自的平衡位置 附近振动,并不随波迁移,在
2、振动过程中把能量传递出去,D 错误. 2.一列简谐横波在 x 轴上传播,某时刻的波形如图所示,a,b,c 为三个质点,a 正向上运动.由 此可知( C ) A.该波沿 x 轴负方向传播 B.c 正向上运动 C.该时刻以后,b 比 c 先到达平衡位置 D.该时刻以后,b 比 c 先到达离平衡位置最远处 解析:由同侧法可知波沿 x 轴正方向传播,A 错误;在该时刻,c 点正向下振动,B 错误;由同侧 法可知,b 质点先到达平衡位置,c 质点先到达离平衡位置最远处,C 正确,D 错误. 3.(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并 不向海滩靠近.该同学
3、发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s.下列说 法正确的是( BD ) A.该水面波的频率为 6 Hz B.该水面波的波长为 3 m C.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去 D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 解析:根据第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s可知,该水面波的周期为 T= s= s,频率为f= =0.6 Hz,选项A错误;该水面波的波长为=vT=1.8 m=3 m,选项 B 正确;水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时介质中的质点只在平衡位置附近振动, 不随波迁移,但能量会传
4、递出去,选项 C 错误,D 正确. 4.利用发波水槽得到的水面波形如图(甲)、(乙)所示,则( D ) A.图(甲)、(乙)均显示了波的干涉现象 B.图(甲)、(乙)均显示了波的衍射现象 C.图(甲)显示了波的干涉现象,图(乙)显示了波的衍射现象 D.图(甲)显示了波的衍射现象,图(乙)显示了波的干涉现象 解 析 : 由 题 图 容 易 看 出 ( 甲 ) 图 是 小 孔 衍 射 , 图 ( 乙 ) 是 干 涉 , 选 项 D 正确. 5.(多选)如图所示,一列向右传播的简谐横波,波速大小为 0.6 m/s,P 质点的横坐标 x=1.20 m.从图中状态开始计时,则下列说法正确的是( ACD
5、) A.简谐横波的频率为 2.5 Hz B.经过 1.6 s,P 点第一次到达波谷 C.P 点刚开始振动的方向沿 y 轴负方向 D.直到 P 点第一次到达波峰时,x=0.06 m 处的质点经过的路程为 95 cm 解析:由波动图像知=0.24 m,T= =0.4 s,f= =2.5 Hz,A 正确;P 点第一次到达波谷需时 t= s=1.7 s,B 错误,由波的传播规律知,所有质点起振方向都与波源起振方向相同, 由 带动法知,各质点起振方向均沿y轴负方向,C正确;P点第一次到达波峰需时t= s= 1.9 s=T,x=0.06 m 处质点经过的路程 s=45 cm=95 cm,D 正确. 6.(
6、多选)下列波形图中波传播方向与质点振动方向关系正确的是( BC ) 解析:根据“坡形”法,凡是在“上坡”区必向下运动,“下坡”区的必向上运动,故 B,C 正确. 7.如图所示,在空旷的广场上有一堵较高大的墙 MN,在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌 曲的声源 O,某人从 A 点走到墙后的 B 点,在此过程中,如从衍射的角度来考虑,则会听到( D ) A.声音变响,男声比女声更响 B.声音变响,女声比男声更响 C.声音变弱,男声比女声更弱 D.声音变弱,女声比男声更弱 解析:由题意可知,某人从图中 A 点走到墙后的 B 点,能听到声音,是由于波的衍射现象,但强 度变弱;由于男声的频率低于女声,在
7、同一介质中,传播速度相同,则其波长大于女声的波长, 更容易发生衍射,故 D 正确,A,B,C 错误. 8.一简谐机械横波沿 x 轴正方向传播,波长为,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.下列说法正确的是( D ) 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 解析:图(甲)为波的图像,图(乙)为振动图像.t=0 时刻,a 质点在波峰位置,速度为零,加速度 最大;b 质点在平衡位置,加速度为零,速度
8、最大,故选项 A,B 错误;在波的图像中根据同侧法 由传播方向可以判断出质点的振动方向,所以 t=0 时刻,b 点在平衡位置且向下振动,故选项 C 错误,D 正确. 9.(2018吉林一模)(多选)如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况,以波 源 S1,S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线);S1的 振幅 A1=3 cm,S2的振幅 A2=2 cm,下列说法正确的是( BD ) A.质点 D 是振动减弱点 B.质点 A,D 在该时刻的高度差为 10 cm C.再过半个周期,质点 B,C 是振动加强点 D.质点 C 此刻将向下运动 解析:由题图知质
9、点A,D都是波峰与波峰相遇点或波谷与波谷的相遇点.故质点A,D都是振动 加强点,而质点 B,C 都是波峰与波谷相遇,都是振动减弱点,A 错误;图示时刻,质点 A 的位移 为+3 cm+2 cm=+5 cm,质点D的位移为(-3) cm+(-2) cm=-5 cm,故质点A,D在该时刻的高度差为 10 cm,B正确;振动的干涉图样是稳定的,质点A,D一直是振动加强点,而质点B,C一直是振动 减弱点,故 C 错误;质点 C 是振动减弱点,此刻在上方最大位移处,故质点 C 此刻将向下振动, D 正确. 10.一列简谐横波沿 x轴负方向传播,波速 v=4 m/s.已知坐标原点(x=0)处质点的振动图像
10、如 图所示.在选项图中能够正确表示 t=0.15 s 时波形图的是( A ) 解析:由x=0处质点的振动图像可知波的周期T=0.4 s,由v=4 m/s,得=vT=1.6 m,x=0处质点 在 t=0.15 s时刻的运动情况是在00.1 m之间的某一位置向平衡位置振动.所以满足以上 条件的波的图像为 A 项. 11.(多选)一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向传播,波源位于坐标原点O,t=0时开始振 动,3 s 时停止振动,3.5 s 时的波形如图所示,其中质点 a 的平衡位置与 O 的距离为 5.0 m.以 下说法正确的是( ABD ) A.波速为 4 m/s B.波源起振方向沿 y 轴正方
11、向 C.2.0 s3.0 s 内质点 a 沿 y 轴负方向运动 D.03.0 s 内质点 a 通过的总路程为 1.4 m 解析:由3 s时停止振动,3.5 s时的波形图可知,在0.5 s时间内,波向前传播了2 m,故波速为4 m/s,A 项对;由波形图知,波长为 4 m,周期为 T= =1 s,故此列波从起振到传到 a 点需要的时间 为1.25 s,故3.5 s时质点a已经振动了2.25 s,即2 T,可知a点起振时,沿y轴正方向运动,B 项对;因周期为 1 s,故 C 项错;03.0 s 内质点 a 振动时间为 1.75 s,故路程为 1.754A=1. 4 m,D 项对. 12.(多选)如
12、图所示是一列沿 x 轴传播的简谐横波在 t=0 时刻的波形图,图中质点 P 正沿 y 轴 正方向运动,此波的传播速度为 v=4 m/s,则( ABD ) A.此波沿 x 轴正方向传播 B.质点 P 的振动周期为 T=1.0 s C.x=1.0 m 处的质点做简谐运动的表达式为 y=5cos (4t) cm D.x=1.0 m 处的质点在 02.5 s 内通过的路程为 50 cm 解析:因质点 P 正沿 y 轴正方向运动,由“上下坡法”知波沿 x 轴正方向传播,A 正确;由题图 知波长为=4 m,由=vT知各质点振动周期为T=1.0 s,B正确;由题图知x=1.0 m处的质点做 简谐运动的表达式
13、为y=5cos (2t) cm,C错误 ;t=2.5 s=2.5T,所以x=1.0 m处的质点在02. 5 s 内通过的路程为 s=2.54A=50 cm,D 正确. 13.(2019湖南衡阳联考)如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的图像,此时质点P的运动方 向沿 y 轴负方向,且当 t=1.5 s 时质点 P 恰好第 4 次到达 y 轴正方向最大位移处.求: (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 P 运动的路程 s 是多少. 解析:(1)质点 P 的运动方向沿 y 轴负方向,所以此波沿 x 轴负向传播,在 t=1.5 s 时,质点 P 恰
14、好第 4 次到达 y 轴正方向最大位移处, 则有(3+ )T=1.5 s, 解得 T=0.4 s, 由图像可得简谐横波的波长=0.4 m, 则波速 v= = m/s=1 m/s. (2)从 t=0 至 t=1.2 s,质点 P 恰经过了 3 个周期,即质点 P 回到始点,由于振幅 A=5 cm,所以质 点 P 运动的路程 s=34A=60 cm. 答案:见解析 14.如图所示实线是一列简谐横波在 t1=0 时刻的波形,虚线是这列波在 t2=0.5 s 时刻的波形. 求: (1)若波速向右,波速多大? (2)若波速向左,波速多大? (3)若波速大小为 74 m/s,波速方向如何? 解析:(1)波向右传播时,传播距离x 满足 x=n+ (n=0,1,2,3,) v=2n+ (n=0,1,2,3,) 由波形图知=8 m, 解得 v=(16n+6) m/s(n=0,1,2,3,). (2)波向左传播时,传播距离x满足 x=n+ (n=0,1,2,3,) 由 v=得 v=(16n+10) m/s(n=0,1,2,3,). (3)已知 v=74 m/s. 令 74=16n+6,得 n=(不合题意) 令 74=16n+10 得 n=4(符合题意). 故当 v=74 m/s 时,波应向左传播. 答案:见解析