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1、第2讲机械波一、单项选择题1下列选项与多普勒效应有关的是()A科学家用激光测量月球与地球间的距离B医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度E科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度2波源质点在坐标原点O沿y方向上下振动，已知t0时刻波恰好传到x20 cm的质点处，波形如图K1321，波沿x轴正向传播，波速为2 m/s，由此可知()图K1321A波源质点的振动周期一定为0.2 sB介质中各质点的振幅一定为4 cmC波源质点的起振方向一定沿y轴负方向D再
2、经过0.4 s波恰好传到x60 cm的P点E当波源质点沿着x轴正向运动时，站在x轴正向相对于地面静止的观察者接收到的波的频率在变大3一列简谐横波在t0时刻的波形如图K1322所示，质点P此时刻沿y运动，经过0.1 s第一次到达平衡位置，波速为5 m/s，则下列说法正确的是()图K1322A该波沿x轴负方向传播BQ点的振幅比P点的振幅大CP点的横坐标为x2.5 mDQ点的振动方程为y5cos t cmEx3.5 m处的质点与P点振动的位移始终相反4振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动，频率为10 Hz，t0时刻向右传播的简谐横波如图K1323所示，(向左传播的简谐横波图中未画出)则以下说法正确的是
3、()图K1323A该横波的波速大小为20 m/sBt0时，x1 m处的质点振动方向向上Ct0.175 s时，x1 m处的质点处在波峰位置D若波源S向右匀速运动，在振源S右侧静止的接收者收到的频率小于10 HzE传播过程中该横波遇到小于2 m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象5(2016年新课标全国卷)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m，P、Q开始振动后，下列判断正确的是()AP、Q两质点
4、运动的方向始终相同BP、Q两质点运动的方向始终相反C当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰6(2016年上海卷改编)甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为2 m/s，振幅相同；某时刻的图象如图K1324所示则()图K1324A甲、乙两波的起振方向相反B甲、乙两波的频率之比为32C再经过3 s，平衡位置在x7 m处的质点振动方向向下D再经过3 s，两波源间(不含波源)有5个质点位移为零E再经过3 s，两波源间有5个质点的振幅为单一波的两倍7(2016年海南卷)下列说法正
5、确的是()A在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向8(2016年新课标全国卷)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()A水面波是一种机械波B该水面波的频率为6 HzC该水面波的波长为3 mD
6、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E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二、非选择题9(2015年新课标全国卷)平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t0时由平衡位置开始向上振动，周期T1 s，振幅A5 cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：(1)P、Q之间的距离(2)从t0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通
7、过的路程10(2016年新课标全国卷)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cmO和A是介质中平衡位置分别位于x0和x5 cm处的两个质点t0时开始观测，此时质点O的位移为y4 cm，质点A处于波峰位置；t s时，质点O第一次回到平衡位置，t1 s时，质点A第一次回到平衡位置求：(1)简谐波的周期、波速和波长(2)质点O的位移随时间变化的关系式第2讲机械波1BDE解析：科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，故C错误；交通警察
8、向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故D正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是光的多普勒效应，故E正确2BCE解析：波源质点的振动周期等于波的周期，则大小为T0.1 s，A错误；介质中各质点的振幅一定为4 cm，B正确；波传到x20 cm的质点处时，此质点的振动方向向下，故波源质点的起振方向一定沿y轴负方向，C正确；波传到x60 cm的P点需要的时间是t s0.2 s，D错误；根据多普勒效应可知，当波源质点沿着x轴正向运动时，站在x轴正向相对于地面静止的观察者接收到的波的频率在变大，E正确3ACD解析：质点
9、P此时刻沿y轴方向运动，振动比左侧邻近的波峰振动早，所以该波沿x轴负方向传播，故A正确；简谐横波传播过程中各个质点的振幅相同，故B错误波沿x轴负方向传播，0.1 s内向左传播的距离为xvt50.1 m0.5 m，由波形平移法知图中x3 m处的状态传到P点，所以P点的横坐标为x2.5 m，故C正确由v、得 rad/s，题图中Q点的振动方程y5cos t(cm)，故D正确x3.5 m处的质点与P点相差小于半个波长，所以振动的位移不是始终相反，故E错误4ABE解析：从图中可知波长2 m，故波速为vf20 m/s，A正确；波向右传播，根据走坡法可知，t0时，x1 m处的质点向上振动，B正确；由T0.1
10、 s，则t0.175 s为又经过了1T，x1 m处的介质点与1T时刻x1 m的位置相同，处于波谷，C错误；根据多普勒效应规律，若波源S向右匀速运动，即向接收者移动，接收者收到的频率大于10 Hz，D错误；因为波长为2 m，所以传播过程中波只有遇到小于2 m或与2 m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象，E正确5BDE解析：根据题意信息可得T s0.05 s，v16 m/s，故波长为vT0.8 m，找P点关于S点的对称点P，根据对称性可知P和P的振动情况完全相同，P、Q两点相距x，为半波长的整数倍，所以两点为反相点，故P、Q两点振动方向始终相反，即P、Q两点振动方向始终相反，A错误，B正确
11、；P点距离S点x19，当S恰好通过平衡位置向上振动时，P点在波峰，同理Q点相距S点x18，当S恰好通过平衡位置向下振动时，Q点在波峰，D、E正确6ABD解析：甲波的起振方向向下，乙波的起振方向向上，A正确；甲、乙两波的波长之比为23，波速相等，根据vf，故频率之比为32，B正确；再经过3 s，甲、乙均传播6 m距离，平衡位置在x7 m处的质点振动方向向上，C错误；再经过3 s，甲、乙各传播6 m距离，作出此时刻的波形，可以看出正、负位移相等的点有5个，叠加点有6个，故D正确，E错误7ABD解析：在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式T2可知，周期的平方与摆长成正比，故选项A正确；弹簧
12、振子做简谐振动时，只有动能与势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项B正确；根据单摆周期公式T2可知，单摆的周期与质量无关，故选项C错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项D正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置，则无法确定，故选项E错误8ACE解析：水面波是一种机械波，故A正确；该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s，所以周期T s s，该水面波的频率f0.6Hz，故B错误；该水面波的波长vT3 m，故C正确；
13、水面波没有将该同学推向岸边，只能说是因为波传播时振动的质点并不随波迁移，不能说波传播时能量不会传递出去，波的传播过程也是能量传递过程，故D错误，E正确9解：(1)由题意，O、P两点的距离与波长满足OP速度与波长的关系为v在t5 s时间间隔内，波传播的路为vt由题意有vtPQ综上解得PQ133 cm.(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动时间为t1tT波源由平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A，由题意可知t125T，故t1时间内，波源运动的路程为s25A125 cm.10解：(1)设振动周期为T，由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是个周期，由此可知T4 s由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，质点O在t s时回到平衡位置，而质点A在t1 s时回到平衡位置，时间相差 s，两质点平衡位置间的距离除以传播时间，可得波的速度，则v7.5 cm/s利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长为30 cm(2)设质点O的位移随时间变化的关系式为yAcos 将式及题给条件代入上式得解得0，A8 cm质点O的位移随时间变化的关系为y0.08cos m或y0.08sin m.
