2020版高中物理第十二章机械波练习新人教版选修3-4【共7套30页】.pdf

本套资源目录 2020 版高中物理第十二章 1 波的形成和传播练习含解析新人教版选修 3_4 2020 版高中物理第十二章 2 波的图象练习含解析新人教版选修 3_4 2020 版高中物理第十二章 3 波长频率和波速练习含解析新人教版选修 3_4 2020 版高中物理第十二章 4 波的衍射和干涉练习含解析新人教版选修 3_4 2020版高中物理第十二章5多普勒效应练习含解析新人教版选修3_4 2020版高中物理第十二章6惠更斯原理练习含解析新人教版选修3_4 2020 版高中物理第十二章专题突破与题型专练机械波的综合问题练习含解析新人教版选修 3_4 1 波的形成和传播 1.波在传播过程中,下列说法正确的是(B)A.介质中的质点随波的传播而迁移 B.波源的能量随波传递 C.振动质点的频率随着波的传播而减小 D.波源的能量靠振动质点的迁移来传播 解析:各振动质点的频率都与波源的振动频率相同,振动质点并不随波迁移.2.下列选项中正确的是(B)A.在真空中,单凭耳朵就能听到歌唱家美妙的声音 B.只要有机械波发出,一定能找到产生机械波的波源 C.某空间找不到机械波,在这一空间一定找不到波源 D.“一石激起千层浪”,把小石子扔进平静的湖面,能激起无穷无尽的连续水波 解析:机械波的产生应满足两个条件,一是波源,二是介质,二者缺一不可,故 A 错误;有波源未必有波动,但有波动一定有波源,故 B 正确,C 错误;波可以传递能量,水波在传递能量的过程有损失,故水波要消失,D 错误.3.下列说法正确的是(B)A.机械波的振幅与波源无关 B.机械波的传播速度仅由介质本身的性质决定 C.机械波从一种介质进入另一种介质,频率可能会发生变化 D.机械波的传播方向和振动方向一定垂直 解析:机械波在介质的传播特点是波源的振动带动相邻质点做受迫振动,所以机械波的振幅等于波源的振幅,故 A 错误;机械波的传播速度由介质决定,与波源无关,故 B 正确;机械波从一种介质进入另一种介质中,传播速度会发生变化,频率由波源决定,频率不变,C 错误;在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反,并不垂直.只有横波中传播方向和振动方向一定垂直,故 D 错误.4.如图是一列沿着绳向右传播的绳波波形,此时波刚传到B点,由图可判断波源A开始的振动方向是(D)A.向左 B.向右 C.向下 D.向上 解析:介质中每一质点,开始起振的方向都与波源开始起振的方向相同,此时波刚传到 B 点,由题图可判断 B 此时正向上振动,所以波源 A 开始的振动方向向上,故 D 项正确.5.(多选)关于机械波的说法中,正确的是(ABC)A.各质点都在各自的平衡位置附近振动 B.相邻质点间必有相互作用力 C.前一质点的振动带动相邻的后一质点振动,后一质点的振动必定滞后于前一质点 D.各质点随波的传播而迁移 解析:振源的振动使其周围质点依次振动,之所以能依次振动下去,就是依靠了相邻质点间的相互作用力,故 A,B 正确;沿波的传播方向,后一质点的振动必滞后于前一质点的振动,故 C正确;质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,故 D 错误.6.关于机械波,下列说法中正确的是(D)A.有机械振动存在就一定有机械波存在 B.有机械波存在但不一定有机械振动存在 C.机械波沿某一方向传播,质点就沿该方向运动 D.机械波沿某一方向传播,能量也沿该方向传播 解析:有机械波必有机械振动,而有机械振动若没有介质则不会形成机械波,故 A,B 错误;机械波沿某一方向传播,而质点只是在其平衡位置附近振动,并不会随波前进,故 C 错误;波传播的是能量、信息和振动形式,故在波传播过程中能量沿波的方向传播,故 D 正确.7.在平静的湖面上漂着一块小木条,现向湖中央扔一石子,圆形波纹一圈圈向外传播,当波传播到小木条处时,小木条将(D)A.随波纹漂向湖岸 B.不动 C.向波源处漂动 D.在原来位置上下振动 解析:介质中有机械波传播时,介质质点本身并不随波一起传播,介质质点只在自己的平衡位置附近振动,向外传播的只是振动形式和能量,故 D 正确.8.在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因是(B)A.大钟的回声 B.大钟在继续振动 C.人的听觉发生“暂留”的缘故 D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动 解析:停止对大钟的撞击后,大钟的振动不会立即停止,振动的能量不会凭空消失,它会再振动一段时间然后因为阻尼而停止,因此还会在空气中形成声波,这就是“余音未绝”的原因,选项 B 正确.9.如图所示是一列波的波形图,波沿 x 轴正向传播,就 a,b,c,d 四个质点而言,速度为正、加速度为负的点是(D)A.b B.a C.d D.c 解析:质点的正的位移越来越大或负的位移越来越小时速度为正,满足该条件的质点是 c,d,加速度方向与位移方向相反,位移是正值时,加速度为负,满足条件的是 b,c,同时满足以上两个条件的是c点,D 正确.10.如图所示为介质中沿水平方向的部分质点,每相邻两质点的距离相等,其中 O 为波源,设波源的振动周期为 T,从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经 质点 1 开始振动,则下列说法中不正确的是(B)A.介 质 中 所 有 质 点 的 起 振 方 向 都 是 竖 直 向 下 的,但 图 中 质 点9起 振 最晚 B.图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的 C.图中质点 8 的振动完全重复质点 7 的振动,只是质点 8 振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点 7 通过相同的位置时落后 D.只要图中所有质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,如果质点1发生的是第 100 次振动,则质点 9 发生的就是第 98 次振动 解析:从题中可知,质点 9 是图中距波源最远的点,尽管与振源起振方向相同,但起振时刻最晚,故 A 正确,B 错误;质点 7 与质点 8 比较,质点 7 是质点 8 的前质点,7,8 质点间的振动步调相差,故 C 正确;质点 9 比质点 1 晚 2T 开始起振,一旦质点 9 起振后,质点 1,9 的振动步调就完全一致,故 D 正确.11.地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4 km/s 和 9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子 P 和水平弹簧振子 H 组成.在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差 5 s 开始振动,则(A)A.P 先开始振动,震源距地震仪约 36 km B.P 先开始振动,震源距地震仪约 25 km C.H 先开始振动,震源距地震仪约 36 km D.H 先开始振动,震源距地震仪约 25 km 解析:横波速度小于纵波速度,所以 P 先开始振动.由+5 s=,可得 s=36 km,则 A 正确,B,C,D 错误.12.如图所示,是某绳波形成过程的示意图.质点 1 在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动,带动 2,3,4各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端.已知 t=0 时,质点 1 开始向上运动,t=时,1 到达最上方,5 开始向上运动,问:(1)t=时,质点 8,12,16 的运动状态(是否运动、运动方向)如何?(2)t=时,质点 8,12,16 的运动状态如何?(3)t=T 时,质点 8,12,16 的运动状态如何?解析:各质点在各时刻的运动情况,如图所示.(1)由(甲)图可知,t=时,质点 8 未到达波峰,正在向上振动,质点 12,16 未振动.(2)由(乙)图可知,t=时,质点 8 正在向下振动,质点 12 正在向上振动,质点 16 未振动.(3)由(丙)图可知,t=T 时,质点 8,12 正在向下振动,质点 16 正在向上振动.答案:见解析 2 波的图象 1.(多选)下列波形图中正确的是(BC)解析:根据“上下坡法”,凡是在“上坡”区必向下运动,在“下坡”区的必向上运动,故 B,C正确.2.(多选)一简谐横波在x轴上传播,在某时刻的波形如图所示.已知此时质点F的运动方向向下,则(AB)A.此波向 x 轴负方向传播 B.质点 D 此时向下运动 C.质点 B 将比质点 C 先回到平衡位置 D.质点 E 的振幅为零 解析:F 向下运动时,波从右向左传播,F 与 D 在同一侧,即 D 也向下运动,即 A,B 正确;又 D 向下运动带动 C 向下运动,D 与 B 不在同一侧,即 B 向上运动,C 将比 B 先回到平衡位置;振幅指质点偏离平衡位置的最大位移,所有质点的振幅相同,所以 E 点的振幅不为零,故 C,D 错误.3.如图所示为某一时刻简谐横波的图象,波的传播方向沿 x 轴正方向,下列说法中正确的是(B)A.此时刻 B,E 两点速度为零 B.此时刻 D 质点正向 y 轴负方向运动 C.此时刻质点 C,F 的加速度、速度都为零 D.此时刻质点 B,E 的速度相同 解析:根据图象可知,该时刻B,E两点正处于平衡位置,其速度最大,A错误;波的传播方向沿x轴正方向,该时刻质点 D 正向 y 轴负方向运动,B 正确;C,F 两点处于位移最大处,根据简谐运动的特征知,两点的加速度最大,速度为零,C 错误;波的传播方向沿 x 轴正方向,由波形平移法得知,此时刻 B 点的速度方向向上,E 点的速度方向向下,速度大小相等,D 错误.4.简谐横波某时刻的波形图如图所示,P 为介质中的一个质点.以下说法正确的是(D)A.若波沿 x 轴正方向传播,则 P 质点此时刻速度沿 x 轴正方向 B.若波沿 x 轴正方向传播,则 P 质点此时刻加速度沿 y 轴正方向 C.再过 个周期,质点 P 的位移为负值 D.经过一个周期,质点 P 通过的路程为 4A 解析:横波中,质点振动方向与波的传播方向应垂直,故 A 错;质点加速度的方向一定指向平衡位置,故B错;由于不知道波的传播方向,所以无法判断 个周期后质点P的位置,故C错误;质点 P 在一个周期内完成一次全振动通过的路程为 4A,D 正确.5.振源 A 带动细绳上下振动,某时刻在绳上形成的横波波形如图所示,规定绳上各质点向上运动方向为正方向,从波传播到绳上P点开始计时,能表示P点在第一个周期内振动的图象是下图中的(C)解析:由波形图可知,此时波动刚传到Q点,Q点的起振方向向上,因各点的起振方向相同,故P点应从平衡位置向上振动,故 C 正确,A,B,D 错误.6.一列横波沿 x 轴正向传播,某时刻的图象如图所示,坐标为(3,0)的质点,经过 周期后该质点的坐标是(A)A.(3,2)B.(4,2)C.(4,-2)D.(3,0)解析:由题意可知,波沿x轴正向传播,则质点(3,0)的振动方向沿y轴正向,经 周期后到达正向最大位移,即坐标为(3,2).故选 A.7.如图所示,实线为简谐波在时刻 t 的图象,虚线为简谐波经t 时间后的图象,则下列说法中正确的是(D)A.这列简谐波一定沿 x 轴正向传播 B.这列简谐波一定沿 x 轴负向传播 C.实线上的质点 a 经过t 时间后位于虚线上 a1位置 D.实线上的质点 a 经过t 时间后位于虚线上 a2位置 解析:经t时间后的波形可能是t时刻的波形向右平移(向右传播)得到的,也可能是向左平移(向左传播)得到的,根据题意无法判断,A,B 错误;波上质点在平衡位置附近振动,并不随波迁移,故 C 错误,D 正确.8.一列波在介质中向某一方向传播,如图为此波在某一时刻的波形图,并且此时振动还只发生在M,N之间,已知此波的周期为T,Q质点速度方向在波形图中是向下的,下面说法中正确的是(C)A.波源是 M,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间 T B.波源是 N,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间 C.波源是 N,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间 D.波源是 M,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间 解析:由于此时 Q 质点向下振动,且 Q 质点右方邻近质点在 Q 质点下方,则波向左传播,N 是波源.振动从 N 点传播到 M 点,经过一个周期,又因从波源 N 起振开始计时,需经,P 点才开始起振,故 P 质点已振动了,选项 C 正确.9.如图所示是一列沿 x 轴正方向传播的横波在某时刻的波形图,则 (1)波形图上 a,b,c 三点的加速度哪个最大?加速度的大小与波的传播方向是否有关?(2)a,b,c 三个质点下一时刻做什么运动?解析:(1)a,b,c 三个质点都做简谐运动,在质量一定的情况下,加速度的大小与位移成正比,方向与位移方向相反,故知 b 点的加速度最大.质点加速度的大小与波的传播方向无关.(2)图示时刻 b 质点速度为零,下一时刻一定向平衡位置(向上)做加速运动;因波沿 x 轴正方向传播,则下一时刻 a 质点向下运动,c 质点向上运动,而 a 质点的加速度沿 y 轴负方向,故 a质点做加速运动;c 质点在平衡位置,速度最大,下一刻将做减速运动.答案:(1)b 点 无关(2)a 点向下做加速运动,b 点向上做加速运动,c 点向上做减速运动 10.一列简谐横波某时刻波形如图所示,此时质点 P 的速度方向沿 y 轴正方向,则(B)A.这列波沿 x 轴负方向传播 B.质点 a 此时速度最大,加速度最小 C.再经过一个周期,质点 P 运动到 x=6 m 处 D.当质点 P 运动到最低点时,质点 b 恰好运动到平衡位置 解析:波形图的振动方向与波的传播方向在波形图的同一侧,根据质点P的振动方向沿y轴向上振动,判断波传播方向沿 x 轴正方向,选项 A 错;质点 a 在平衡位置,速度最大,但回复力为0,加速度为 0,选项 B 对;波沿 x 轴正向传播,但质点振动方向沿 y 轴往复运动,不可能沿 x 轴迁移,选项 C 错;质点 P 和质点 b 间隔一个波长,振动步调一致,当质点 P 运动到最低点时,质点 b 也运动到最低点,选项 D 错.11.如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图,当Q点在t=0时的振动状态传到 P 点时,则(B)A.1 cmx3 cm 范围内的质点正在向 y 轴的负方向运动 B.Q 处的质点此时的加速度沿 y 轴的正方向 C.Q 处的质点此时正在波峰位置 D.Q 处的质点此时运动到 P 处 解析:画出将Q点的振动状态传到P点,即t=T时的波形图(如图虚线所示),由波的传播方向知,1 cmx2 cm 范围内的质点沿 y 轴正方向运动,A 错误;此时 Q 处的质点在波谷,具有沿y 轴正向的加速度,所以 B 正确,C,D 错误.12.一列简谐横波沿 x 轴负方向传播,图 1 是位于 O 点的质点的振动图象,图 2 是 t 时刻波的图象,t 所对应的时间范围可能为(A)A.0 st1 s B.1 st2 s C.2 st3 s D.3 st4 s 解析:由图 2 可知,此时刻 O 处质点位于平衡位置与波峰之间且向 y 轴正向运动,图 1 中满足这一条件的时刻是 0 st1 s 和 4 st3 m,所以此波无论是通过直径为 3 m 的桥墩,还是通过宽为 3 m 的涵洞,都能发生明显的衍射现象.答案:(1)m m/s(2)会(3)能(4)能 6.如图所示,两列简谐波频率相等,波速大小相等,分别沿x轴正方向和x轴负方向传播,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.解析:频率相等的两列波叠加发生干涉,2,6 两点振动总相反,此时为峰谷相遇,振动减弱,振幅最小.质点 4 此时位于平衡位置,但两列波在该点引起的振动均沿 y 轴正方向,则此时质点4沿y轴正方向振动,T后两列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,质点 8 此时沿 y 轴负方向振动,T 后为两列波的波谷与波谷相遇处,也是加强区,故振幅最大的质点为 4 和 8.答案:4,8 2,6 7.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 管两侧各有一个孔,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,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 .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 8.在图中,A,B 是同一介质中的两相干波源,其振幅均为 A=5 cm,频率均为 f=100 Hz,当 A 点为波峰时,B 点恰好为波谷,波速 v=10 m/s,判断 P 点为振动加强点还是振动减弱点?解析:A 到 P 与 B 到 P 的波程差为x=m-15 m=10 m.这两列波的波长为=m=0.1 m.10 m 恰好为 0.1 m 的整数倍,又因 A,B 步调相反,因此 P 点为振动减弱点.答案:振动减弱点 5 多普勒效应 1.(2019 山西朔州月考)有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向.他所利用的应是(C)A.声波的干涉现象 B.声波的衍射现象 C.声波的多普勒效应 D.声波的反射现象 解析:据多普勒效应现象,当火车运动方向靠近养护人员时,他听到的声音音调较高,火车远离养护人员时,他听到的声音音调较低.2.(2019吉林松原月考)(多选)关于多普勒效应,以下说法正确的有(BD)A.只有机械波才能发生多普勒效应 B.机械波、电磁波、光波等均能发生多普勒效应 C.发生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 D.发生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化 解析:多普勒效应是波动过程共有的特征,无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应.发生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化,而波源的频率不变,故 B,D 正确,A,C 错误.3.(2019 江苏徐州校级检测)蝙蝠在洞穴中飞来飞去时,它利用超声脉冲导航非常有效.这种超声脉冲是持续 1 ms 或不到 1 ms 的短促发射,且每秒重复发射几次.假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为 39 000 Hz,在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间,下列判断正确的是(C)A.墙壁接收到超声脉冲频率等于 39 000 Hz B.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率 C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率 D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于 39 000 Hz 解析:由于蝙蝠向墙壁靠近,所以墙壁接收的频率大于 39 000 Hz,蝙蝠接收到墙反射的频率也大于墙接收的频率.4.(2019 河南郑州校级检测)(多选)如图所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回摆动,下列关于女同学的感受的说法正确的是(AD)A.女同学从 A 向 B 运动过程中,她感觉哨声音调变高 B.女同学从 E 向 D 运动过程中,她感觉哨声音调变高 C.女同学在 C 点向右运动时,她感觉哨声音调不变 D.女同学在 C 点向左运动时,她感觉哨声音调变低 解析:女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她就靠近声源,根据多普勒效应,她都感到哨声音调变高;反之女同学向左运动时,她感到音调变低.选项 A,D 正确,B,C 错误.5.(2019北京海淀区校级模拟)(多选)如图所示,在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿 x 轴正方向传播,波速 v=400 m/s.为了接收信号,在 x=400 m 处设有一接收器 A(图中未标出).已知 t=0 时,波已经传播到 x=40 m 处,则下列说法中正确的是(AD)A.波源振动的周期为 0.05 s B.x=40 m 处的质点在 t=0.5 s 时位移最大 C.接收器在 t=1.0 s 时才能接收到此波 D.若波源向 x 轴负方向移动,则接收器接收到的波的频率将小于 20 Hz 解析:波源振动的周期 T=s=0.05 s,A 正确;x=40 m 处的质点在 t=0.5 s 时仍在平衡位置,B 错误;接收器接收到此波的时间 t=s=0.9 s,C 错误;波源振动的频率 f=20 Hz,由多普勒效应的知识知道若波源向 x 轴负方向移动,观察者与波源距离变大,则接收器接收到的波的频率将小于 20 Hz,D 正确.6.(2019浙江杭州校级月考)如图所示,在公路的十字路口东侧路边,甲以速度 v1向东行走,在路口北侧,乙站在路边,一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛,已知汽车笛声的频率为 f0,车速 v2v1.甲听到的笛声的频率为 f1,乙听到的笛声的频率为 f2,司机自己听到的笛声的频率为 f3,则此三人听到笛声的频率由高至低依次为(A)A.f1,f3,f2 B.f3,f1,f2 C.f2,f3,f1 D.f3,f2,f1 解析:由于 v2v1,所以汽车和甲的相对距离减小,甲听到的笛声的频率变大,即 f1f0.由于乙静止不动,汽车和乙的相对距离增大,乙听到的笛声的频率变小,即 f2”“=”或“”)f2.解析:设列车笛声频率为 f0,此人乘坐的列车超过同方向行驶的货运列车后,两列车做相互远离的相对运动,乘车人听到货运列车笛声的频率变小,则 f1f0,所以 f1f2.答案:9.(2019 安徽合肥校级月考)新型列车动车组速度可达 300 km/h,与该车汽笛声的音调相比,(1)站在车前方路旁的人听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”),站在车后方路旁的人听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”).(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样?此时列车汽笛发出的声波频率变化了吗?(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样?解析:(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近,因此听起来音调偏高,站在列车后方的人与列车的距离在远离,因此音调偏低.(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高,此时列车汽笛发出的声波频率不变.(3)坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变,故听起来音调不变.答案:(1)偏高 偏低(2)偏高 不变(3)不变 10.一固定的超声波源发出频率为 100 kHz 的超声波,一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来,在超声波源处的接收器接收到由汽车反射回来的超声波,并测出接收到的超声波频率为 110 kHz,设空气中声音的传播速度是 330 m/s,计算汽车的行驶速度.解析:设波源发射的超声波频率为 f,汽车接收到的频率为 f,并把它反射回去,固定接收站接收到的频率为f,超声波在空气里的传播速度为v,汽车的行驶速度为u.超声波在空气中的波长为0,则 f=,汽车每秒钟接收到的超声波的波数即频率 f=+=f,汽车反射回的超声波在空气中的波长=-=,固定接收器接收到的频率 f=f,由此可以解得 u=v=15.7 m/s,即为 56.5 km/h.答案:56.5 km/h 6 惠更斯原理 1.(2019江苏徐州校级月考)(多选)下列叙述中正确的是(BCD)A.空间点波源发出的球面波,其波面是一个球面,波线就是以波源为圆心的同心圆 B.平面波的波线是直线,其波线相互平行 C.根据惠更斯原理,波面各点都可看做一个子波源,子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面 D.利用惠更斯原理,只要知道 t 时刻波面的位置和波速,就可确定 t+t 时刻波面的位置 解析:球面波的波线沿球面的半径方向,A 错误;平面波的波线相互平行,B 正确;由惠更斯原理可知,C正确;利用惠更斯原理,只要知道t时刻波面的位置和波速,就可确定另一时刻的波面的位置,D 正确.2.(多选)下列说法正确的是(BC)A.波发生反射时,波的频率不变,波速变小,波长变短 B.波发生反射时,频率、波长、波速均不变 C.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化 D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化 解析:波发生反射时,在同一种介质中传播,因此波长、波速和频率不变;波发生折射时,频率不变,波速变,波长变.故 B,C 正确,A,D 错误.3.(2019江苏无锡校级检测)(多选)下列现象中属于声波反射现象的是(BC)A.隔着墙能听到房外的人讲话 B.音响设备制作时要考虑混响效应 C.夏日的雷声有时轰鸣不绝 D.在水里的人能听到岸上的声音 解析:隔着墙能听到房外的人讲话是波的衍射现象,A 错误;混响是声波在室内多次反射的结果,B 正确;夏日雷声不断是雷声经云层多次反射的结果,C 正确;在水里的人能听到岸上的声音是波的折射现象,D 错误.4.(2019 河北石家庄校级检测)(多选)在反射过程中,反射波跟入射波相同的量是(ABC)A.波长 B.波速 C.频率 D.振幅 解析:振幅表示波的能量,在传播中发生变化,而波的其他特征量不变,故 A,B,C 正确.5.(2019四川雅安校级检测)(多选)以下关于波的认识,哪些是正确的(ABD)A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理 B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的 C.雷达的工作原理是利用波的折射 D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象 解析:A,B,C 选项中是波的反射现象;A,B 正确,C 错误;D 选项是波的折射现象,深水区域和浅水区域视为不同介质,故波的传播方向发生改变,故 D 正确.6.(2019 陕西西安校级月考)甲、乙两人平行站在一堵墙前面,二人相距 2a,距离墙均为a,当甲开了一枪后,乙在时间 t 后听到第一声枪响,则乙听到第二声枪响的时间为(C)A.听不到 B.甲开枪 3t 后 C.甲开枪 2t 后 D.甲开枪t 后 解析:乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中,故 t=.甲、乙二人及墙的位置如图所示,乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声,由反射定律可知,波线如图中 AC 和CB,由几何关系可得 AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙的耳中的时间为 t=2t.7.(2019上海静安区校级检测)同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播,某时刻的波形曲线如图所示,则图中 a 为 中声波的波形曲线,图中 b 为 中声波的波形曲线.解析:同一音叉发出的声波的频率在水中和空气中相同,但声音在水中的传播速度大,由 v=f 知,声波在水中的波长较长,故 a 为空气中声波的波形曲线,b 为水中声波的波形曲线.答案:空气 水 8.一架飞机水平匀速地从某同学头顶飞过,当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时,发现飞机在他前上方约与地面成 60角的方向上,据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍?解析:设飞机在人头顶正上方时距地面的高度是 h,发动机声传到地面所用的时间是 t,声速是 v声,有 h=v声t.在这段时间 t 内,设飞机飞出 x,飞机速度是 v机,则有 x=v机t.=,即飞机速度约为声速的.答案:9.随着我国经济的快速增长,旅游事业迅速发展,其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游备受人们的喜爱.若一艘汽船以 4 m/s 的速度在无风河面上航行,船上发出一声鸣笛,旅客在 3 s 后听到前方悬崖反射回来的声音,问悬崖离汽船原来位置有多远?解析:如图所示,汽船发出鸣笛声于 B 处,旅客听到回声位置在 A 处,即 3 s 内汽船前进了 A,B间距离 l,则声波经过 2s-l 的距离.v声t=2s-l=2s-v船t,得 s=m=516 m.答案:516 m 专题突破与题型专练 机械波的综合问题 题型一 振动规律与波动规律的综合应用 1.(多选)一列简谐横波沿直线传播.以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图象如图所示,已知 O,A 的平衡位置相距 0.9 m.以下判断正确的是(AB)A.波长为 1.2 m B.波源起振方向沿 y 轴正方向 C.波速大小为 0.4 m/s D.质点 A 的动能在 t=4 s 时最大 解析:由振动图象知,波从波源传到 A 质点经历时间为 3 s,波速为 v=m/s=0.3 m/s,选项C 错误.由于周期 T=4 s,所以波长=vT=1.2 m,选项 A 正确.由振动图象知,质点 A 起振方向沿 y 轴正方向,故波源起振方向沿 y 轴正方向,选项 B 正确.t=4 s 时,质点 A 振动到最高点,此时速度为零,则动能为零,选项 D 错误.2.振源A带动细绳振动,某时刻形成的横波波形如图所示,则在波传播到细绳上一点P时开始计时,下列四个图形中能表示 P 点振动图象的是(C)解析:由图可知,振源开始起振的方向向下.所以,振动形式传到质点 P 时,质点 P 从平衡位置开始向下振动,故P点的振动图象如选项C 所示.3.(多选)如图(甲)所示的 y-x 图象表示一列简谐波在沿 x 轴方向传播时的波形图,则图(乙)所示情况中,y-t 图象表示的是(AD)A.当这列波沿 x 轴正方向传播时,图(乙)是表示 a 质点的振动图象 B.当这列波沿 x 轴负方向传播时,图(乙)是表示 a 质点的振动图象 C.当这列波沿 x 轴正方向传播时,图(乙)是表示 b 质点的振动图象 D.当这列波沿 x 轴负方向传播时,图(乙)是表示 b 质点的振动图象 解析:如果这列波沿 x 轴正方向传播,a 质点应向上运动,b 质点应向下运动,这样振动图象表示的是a质点的振动图象;如果这列波沿x轴负方向传播,a质点应向下运动,b质点应向上运动,振动图象表示的是 b 质点的振动图象.4.一列简谐横波沿x轴负方向传播,图(a)是t=1 s 时的波形图,图(b)是波中某质点振动位移随时间变化的振动图象(两图起始时间相同).可供选择的选项有 A.x=0 处的质点 B.x=1 m 处的质点 C.x=2 m 处的质点 D.x=3 m 处的质点 (1)图(b)可能是图(a)中哪个质点的振动图象 .(2)若波沿 x 轴正方向传播,则图(b)可能是图(a)中哪个质点的振动图象 .解析:(1)当 t=1 s 时,由图(b)振动图象可知,质点在 t=1 s 时处于平衡位置,正要沿 y 轴负方向运动,由图(a)波动图象且波向 x 轴负方向传播,可判断 x=0 处和 x=4 m 处的质点在平衡位置,且正沿 y 轴负方向运动,故选 A.(2)由图(a)波动图象且波向 x 轴正方向传播,可判断 x=2 m 处的质点处于平衡位置,且正沿 y轴负方向运动,故选 C.答案:(1)A(2)C 5.如图为某一简谐横波在t=0时刻的波形图,此时质点a振动方向沿y轴正方向,从这一时刻开始,质点 a,b,c 中第一次最先回到平衡位置的是 ,若 t=0.02 s 时,质点 c 第一次到达波谷处,从此时刻起开始计时,c 的振动方程为 cm.解析:a 点振动方向沿 y 轴正方向,则 b 点振动方向沿 y 轴负方向,c 点由正向最大位移处沿 y轴负方向运动,则 a 点、b 点第一次回到平衡位置的时间都大于 T,而 c 点第一次回到平衡位置的时间等于 T,所以 a,b,c 第一次最快回到平衡位置的是 c;若 t=0.02 s 时,质点 c 第一次到达波谷处,则 0.02 s=T,c 质点振动的周期为 T=0.04 s,=50 rad/s.则从此时刻起开始计时,c 点的振动方程为 y=-Acos t=-8cos(50t)cm.答案:c y=-8cos(50t)6.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,t=0 时刻的波形如图所示,介质中质点 P,Q 分别位于 x=2 m,x=4 m 处.从 t=0 时刻开始计时,当 t=15 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(不要求写出推导过程).解 析:(1)设 简 谐 横 波 的 波 速 为 v,波 长 为 ,周 期 为 T,由 图 象 知,=4 m.由题意知 t=3T+T v=联立各式代入数据得 v=1 m/s.(2)质点 P 做简谐运动的表达式为 y=0.2sin(0.5t)m.答案:(1)1 m/s(2)y=0.2sin(0.5t)m 题型二 波的多解问题 1.(多选)一列波沿绳子传播时,绳子有相距 3 m 的 P 点和 Q 点,它们的振动图线如图所示.其中实线为 P 点的图线,虚线为 Q 点的图线,则该列波的波长和波速的可能值为(AD)A.6 m,30 m/s B.6 m,12 m/s C.2 m,12 m/s D.2 m,10 m/s 解析:由振动图象可知,P,Q 两点之间的距离为半个波长或半波长的奇数倍,=m(n=0,1,2,),所以波长可能是 6 m,2 m,因 T=0.2 s,由 v=得波速 v1=30 m/s,v2=10 m/s,A,D 正确.2.(多选)一简谐横波沿x轴正向传播,图(甲)是t=0时刻的波形图,图(乙)是某质点的振动图象,则该质点的 x 坐标值合理的是(CD)A.0.5 m B.1.5 m C.2.5 m D.6.5 m 解析:根据图(乙)可知,该质点在 t=0 时刻竖直方向的坐标为-0.2 my-0.1 m,并且向 y 轴的负方向运动.根据题意该波沿 x 轴正向传播,又因波动具有空间周期性,所以该质点的 x 坐标值可能为 n+2 mx1 s,n只能取 0,T=s,选项 A 错误;波传播速度不是各质点移动速度,质点也不随波迁移,选项 B,C错误;质点 M 在竖直方向做简谐振动,从 t=s 到 t=s 正好处于 到 间,质点 M 从最高处向平衡位置运动,速度越来越大,选项 D 正确.4.一简谐横波在均匀介质中沿水平方向传播,A,B 为介质中的两个质点,其振动图象分别如图(甲)和(乙)所示,A,B间的水平距离x=2 m,求:(1)该简谐横波传播速度的可能值;(2)若 改 变 波 源 的 振 动 频 率,使A,B两 质 点 的 振 动 同 步,求 频 率 的 可 能值.解析:(1)由题图图象可知,该简谐波的周期 T=4 s x=(2n+1)(n=0,1,2,)设传播速度为 v,则有 v=解得该简谐横波传播速度的可能值 v=m/s(n=0,1,2,).(2)设波源振动频率为 f,则有 x=m(m=1,2,3,)v=f 解得频率的可能值 f=Hz(n=0,1,2,m=1,2,3,).答案:(1)m/s(n=0,1,2,3)(2)Hz(n=0,1,2,m=1,2,3,)5.如图所示,实线是一列简谐横波在 t1时刻的波形图,虚线是在 t2=(t1+0.2)s时刻的波形图.(1)若波速为 35 m/s,求质点 M 在 t1时刻的振动方向;(2)在 t1到 t2的时间内,如果 M 通过的路程为 1 m,那么波的传播方向怎样?波速多大?解析:(1)从波的图象可以看出,波长为=4 m.若波沿 x 轴正方向传播,波传播的距离为x1=(n+)(n=0,1,2,),波传播的速度为 v1=5(4n+1)m/s(n=0,1,2,),波速不可能等于 35 m/s,说明波沿 x 轴负方向传播,质点 M 向下振动.(2)从波的图象可以看出质点的振幅为 A=20 cm=0.2 m.如果 M 通过的路程为 s=1 m,则经历的时间与周期的比值 m=1,说明波沿 x 轴正方向传播;波速为 v2=m/s=25 m/s.答案:(1)质点 M 向下振动(2)沿 x 轴正方向传播 25 m/s