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1、(二) 第十二章 机械波 （90分钟 100分）,一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分.每小题至少一个答案正确，选不全得2分） 1.（2010上海高考）利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则（ ）,A.图a、b均显示了波的干涉现象 B.图a、b均显示了波的衍射现象 C.图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象 D.图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象 【解析】选D.波绕过障碍物的现象叫做波的衍射现象，干涉图样的特点是振动加强区与减弱区有规律分布，因此图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象.,2.在平静的水面上，投入一石块，激起频率为5 Hz、波长为1
2、0 cm的水波，假设该水波为理想的横波，经过2 s后，水波能将浮在水面上的落叶沿水面方向推动的距离和该波速度分别为（ ） A.0，0.5 m/s B.0.3 m，0.5 m/s C.0.6 m，50 m/s D.1.5 m，50 m/s 【解析】选A.由波速公式v=f=0.15 m/s=0.5 m/s，由于传播波介质中的质点，只是在其平衡位置做简谐运动，不随波的传播而迁移，故在任何时间内落叶在水面上下振动，而沿水面方向推动的距离为0.,3.（2011四川高考）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（ ） A.1 cmx3 cm范围
3、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】选B.将图中的波形图往左平移 可知A、C错，B正确；再由于机械波传播的是振动的形式和能量，质点不随波迁移，则D错.,4.关于多普勒效应，下列说法中正确的是（ ） A.夏天雷声轰鸣不绝的现象是多普勒效应 B.如果某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的波长要变长 C.正在鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高了，这是因为声源振动的频率变大了 D.正在鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高了，这是因为笛声的频率变大
4、了,【解析】选B、D.夏天雷声轰鸣不绝的现象属于波的反射，故A错；波源与观察者有相对运动，会产生多普勒效应，某一遥远星球离地球远去，在地球上接收到该星球发出光的频率变小，而波速由介质决定，故波速不变，由波速公式v=f得波长变大，故B对；火车向我们开来，我们听到笛声的频率变大了，但声源的频率不变，故C错，D对.,5.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5 m 的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s，下面说法中不正确的是（ ）A这列波的波长是4 m B这列波的传播速度是10 m/s,C质点Q（x=9 m）经过0.5 s才第一次到达波峰 DM点以后各质点开始
5、振动时的方向都是向下 【解析】选C.由波形图可得波长=4 m，故A对；由题意“P 点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s”可得该波的周期为 0.4 s，由波速公式v= =10 m/s，故B对；由于波沿x轴正方 向传播，由判断质点振动方向的方法可判断出该时刻M点向下 振动，由于质点开始振动方向与波源开始振动方向相同，故 波传到Q点时，Q先向下振动，故D对，质点Q第一次到达波峰 的时间t= s+ T=0.4 s+ 0.4 s=0.7 s，故C错.,6.（2011新课标全国卷）一振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波
6、速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是（ ） A.振幅一定为A B.周期一定为T C.速度的最大值一定为v D.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离 E.若P点与波源距离s=vT，则质点P的位移与波源的相同,【解析】选A、B、E.机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去了，即把波源的振动周期、振幅、开始振动的方向等信息都传播出去了，各质点的振动周期、振幅、开始振动方向均与波源相同，故D错，A、B正确.波的传播速度和质点的振动速度是两回事，故C错.当P点与波源距离s=vT时，即P点与波源相差一个波长，其振动情况完全一样，故E正确
7、.,7.（2011济南高二检测）如图所示， 实线和虚线分别表示振幅、频率均相同 的两列波的波峰和波谷，此时刻，M是 波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的 是（ ） A.该时刻质点O正处在平衡位置 B.该时刻P、N两质点处在平衡位置，经过 周期处于波峰位 置 C.随着时间的推移，质点M向O点处移动 D.从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置,【解析】选D.由题图可知，图中O、M为振动加强点，此时刻O 处于波谷，M处于波峰，因此A错误.N、P为减弱点，且两列波 振幅相同，因此，N、P两点振幅为零，即两质点始终处于平 衡位置，故B错误；质点不会随波向前推移，C错误.从该时刻 经过 周期，两列
8、波在M点分别引起的振动都位于平衡位置， 故M点位于平衡位置，D正确.,8.A、B为同一波源发出的两列波，某时刻在不同介质、相同 距离上的波形如图所示.则两列波的波速之比vAvB是（ ）A.13 B.12 C.21 D.31 【解析】选C.因是同一波源发出的两列波，故频率相同，由 题图知： A= B，由v=f得：vAvB=21，故C对.,9.已知一列波某时刻的波动图象和其上一点的振动图象如图所示，则有（ ）A.甲图是振动图象，波速为2104 m/s B.甲图是波动图象，波速为2102 m/s C.乙图是波动图象，波速为5102 m/s D.乙图是振动图象，波速为5103 m/s,【解析】选D.由
9、图象特点可知：甲图为波动图象，波长= 10 m,乙图为振动图象，周期T=210-3 s,则波速v= =5 103 m/s，故D正确.,10.(2010全国高考)一简谐横波以4 m/s的波速沿x轴正方 向传播.已知t=0时的波形如图所示，则（ ）A.波的周期为1 s B.x=0处的质点在t=0时向y轴负方向运动 C.x=0处的质点在t= s时速度为0 D.x=0处的质点在t= s时速度值最大,【解析】选A、B.根据题图可知 =2 m，则=4 m，由公式 v= 可得周期T= = s=1 s，故A正确;波沿x轴正方向传播， 由题图可判断x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动，故B正 确；在t= s时
10、，即t= ，x=0处的质点位于平衡位置下方某 一位置（没到达波谷）且向下振动，速度不为0，也不为最 大，故C、D错误.,二、实验题（本大题共2小题，共14分） 11.（7分）从A点发出频率f为50 Hz的声音，以v=330 m/s 的速度向B点传播，A、B两点间的距离为此时波长的n倍；当温度升高t=2 时，重复这个实验，发现在A、B距离上的波长是（n-2)倍，已知温度每升高1，声速增加0.5 m/s，则A、B两点间的距离为_,【解析】由v=f sAB=n 当温度升高2时，v=331 m/s v=f sAB=（n-2） 解得：n=662，sAB=4 369.2 m. 答案：4 369.2 m,1
11、2.（7分）（2011宁波高二检测）公路巡警开车在某一高速公路上以90 km/h的恒定速度巡查，在某一时间内巡警车向同一车道上前方的一辆运行轿车发出一个频率为1.5109 Hz的电磁波，巡警车接收到被该轿车反射回来的电磁波的频率逐渐增大为1.21010 Hz,若该路段限速为100 km/h，则在此过程中该车_（选填“正常行驶”或“超速行驶”）. 【解析】因巡警车接收到的频率高，由多普勒效应知巡警车与该轿车在相互接近，而巡警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比巡警车车速小，故该车不超速. 答案：正常行驶,三、计算题（本大题共4小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）
12、 13.（10分）一列横波在t10，t20.5 s时的波形如图中实线和虚线所示，若波的周期为T，且3Tt2t14T，求：这列波可能的传播速度.,【解析】由波形图可知该波波长=4 m，由于波具有周期 性，但不知波的传播方向，故我们应讨论： 若波沿x轴正方向传播，则( T+nT)=t2t1=0.5 s(n=0,1,2, 3)，而3Tt2t14T，故n=3，即( T+3T)=0.5 s，解得： T= s，由波速公式v= =26 m/s；若波沿x轴负方向传播，则 ( T+nT)=t2t1=0.5 s(n=0,1,2,3)，而3Tt2t14T，故 n=3，即( T+3T)=0.5 s，解得：T= s，由
13、波速公式v= = 30 m/s. 答案：波沿x轴正方向传播波速为26 m/s,沿x轴负方向传播波 速为30 m/s,14.（10分）一列简谐波沿x轴水平向右传播，在距波源O点为2 m处的质点A的振动图象如图所示，该波的波速为2 m/s，试作出t=2 s时刻这列波的波动图象.,【解析】由图可知，T=2 s，振幅 为5 cm,=vT=22 m=4 m,t=2 s 时质点A由平衡位置向上振动，由 此可以作出在t=2 s时这列波的波 动图象如图所示. 答案：见解析图,15.（10分）一个观察者在高处用望远镜注视在地上的木工以每秒 2次的频率击钉子，他听到声音时恰好看到击锤动作.若观察者距木工680 m
14、，当木工停止击锤后，他还能听到几次击钉声？(声波在空气中的传播速度为340 m/s),【解析】题中木工击钉子产生的声波属 于一种时间短暂的“脉冲波”，如图所 示，设脉冲的间距为d，由于声速是v= 340 m/s，木工击钉频率为f=2 Hz.所以d= = m= 170 m. 因此在680 m距离内有n= =4个脉冲间隔，也就是说木工 停止击钉后还能听到4次击钉声. 答案：4次,16.(16分)如图所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端 自由，A、B、C、D为绳上等间隔的点，相邻两点间间隔为 50 cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点开始向上，经0.1秒第一次达到最大位移，其数值为10
15、 cm,C点恰好开始振动，求：,(1)绳子形成的向右传播的横波速度为多大？ (2)从A开始振动，经多长时间K点第一次向上达到最大位移？ (3）在图示坐标系中画出当K点第一次向上达到最大位移时的波形图象,【解析】(1)由题意可得 T=0.1 s，故质点振动的周期T= 0.4 s；由题意和图可得：=1 m,则波长为=4 m，故波速v = =10 m/s. (2)假设波由波源A传到K所用的时间为t1，则t1= = s =0.5 s，假设波传到K到达正的最大位移需时间t2，由于波源 开始振动方向向上，故波传到K点时它先向上振动，则t2= T = 0.4 s=0.1 s，所以对应总时间t=t1+t2=0
16、.5 s+0.1 s =0.6 s.,（3）由（2）问可知：K第一次到达波峰的时间为0.6 s，此时波前进的距离s=vt=100.6 m=6 m，即波此时到达M点，如图所示：,答案：（1）10 m/s （2）0.6 s （3）如图所示,【规律方法】求解波的一般问题的方法 1.确定我们要研究的对象（要结合题意和图象等来确定）. 2.对研究的对象进行分析，从中挖掘隐含条件（如波源振动的时间、开始振动的方向、振动的振幅、某一个质点的运动特点等），从而确定周期、波长，再利用波速公式求出波速. 3.利用波在介质中看做是做匀速直线运动的规律，算出波从某时刻到达某点的时间，再结合波的传播方向与质点振动方向关系的判断方法及题意，算出介质中某一质点从平衡位置第1次到达波峰的时间，有时还要结合其周期性来分析和计算.,
