第章 機(jī)械波 單元綜合試題及答案4

PAGEPAGE10第十二章機(jī)械波檢測(cè)題本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分．滿分100分，時(shí)間90分鐘．第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，有些小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．下列說法正確的是()A．要讓放在河中的紙船逐漸靠近河岸，可向比紙船更遠(yuǎn)處擲石子形成水波B．兩個(gè)在水中潛泳并且靠得較近的運(yùn)動(dòng)員也能利用語言交流，是聲波在液體中傳播的應(yīng)用C．宇航員在宇宙飛船里，擊打船壁引起機(jī)械振動(dòng)，不能在飛船體外形成波D．以上說法全錯(cuò)答案：BC解析：在波的傳播過程中，介質(zhì)不隨波遷移，A錯(cuò)；由于聲波不僅能在氣體中傳播，也能在液體及固體中傳播，B正確；太空為真空，因而飛船外不傳播聲波，C正確．2．某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9km/s.一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成(如圖)．在一次地震中，震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差5s開始振動(dòng)，則()A．P先開始振動(dòng)，震源距地震儀約36kmB．P先開始振動(dòng)，震源距地震儀約25kmC．H先開始振動(dòng)，震源距地震儀約36kmD．H先開始振動(dòng)，震源距地震儀約25km答案：A解析：由兩種波的傳播速率可知，縱波先傳到地震儀，設(shè)所需時(shí)間為t，則橫波傳到地震儀的時(shí)間為t＋5.由位移關(guān)系可得4(t＋5)＝9t，t＝4s，距離l＝vt＝36km，故A正確．3．(2010·泉州七中高二檢測(cè))如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷．設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m.C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法不正確的是()A．C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動(dòng)B．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cmC．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向水面運(yùn)動(dòng)D．從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0.25s后，B點(diǎn)通過的路程為20cm答案：A4．噪聲會(huì)對(duì)人的心理、生理、生活與工作帶來嚴(yán)重影響，通常用聲強(qiáng)級(jí)L1＝10lgeq\f(I,I0)(單位為dB)來表示噪聲的大?。街蠭為聲強(qiáng)，單位是W/m2；I0＝10－12W/m2是人剛好能聽到的聲音強(qiáng)度．我國規(guī)定工作環(huán)境的噪聲一般應(yīng)低于85dB，則以下最接近該標(biāo)準(zhǔn)的聲強(qiáng)是()A．10－1W/m2 B．10－2W/m2C．10－4W/m2 D．10－6W/m2答案：C解析：由題意85＝10lgeq\f(I,I0)，則eq\f(I,I0)＝108.5，可得I＝10－3.5W/m2，選C.5．(2009·沈陽高二檢測(cè))如圖所示，虛線和實(shí)線分別為甲乙兩個(gè)彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象，已知甲乙兩個(gè)振子質(zhì)量相等，則()A．甲乙兩振子的振幅分別為2cm、1cmB．甲、乙兩個(gè)振子的相位差總為πC．前2秒內(nèi)甲乙兩振子的加速度均為正值D．第2秒末甲的速度最大，乙的加速度最大答案：AD解析：兩振子的振幅A甲＝2cm，A乙＝cm，A對(duì)；兩振子的頻率不相等，相位差為一變量，B錯(cuò)；前2秒內(nèi)，甲的加速度為負(fù)值，乙的加速度為正值，C錯(cuò)；第2s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移處，加速度最大，D對(duì)．6．(2010·浙江溫州高二聯(lián)考)一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，波速為v＝4m/s.已知坐標(biāo)原點(diǎn)(x＝0)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示(a)，在下列4幅圖中能夠正確表示t＝0.15s時(shí)的波形的圖是()答案：A解析：λ＝vT＝1.由振動(dòng)圖象知在t＝0.15s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置上方且正在向下運(yùn)動(dòng)，結(jié)合機(jī)械波沿x負(fù)方向傳播可得A選項(xiàng)正確．7．在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為L，如圖甲所示．一列橫波沿該直線向右傳播，t＝0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1，質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間Δt第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則該波的()A．周期為Δt，波長為8B．周期為eq\f(2,3)Δt，波長為8LC．周期為eq\f(2,3)Δt，波速為eq\f(12L,Δt)D．周期為Δt，波速為eq\f(8L,Δt)答案：BC解析：因質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)方向向下，故經(jīng)Δt時(shí)間第一次出現(xiàn)圖示波形時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1和質(zhì)點(diǎn)9之間恰好是一個(gè)波長，說明波由質(zhì)點(diǎn)1傳播到質(zhì)點(diǎn)9需要一個(gè)周期的時(shí)間，但質(zhì)點(diǎn)9剛開始振動(dòng)的方向是向下振動(dòng)，而波形圖中質(zhì)點(diǎn)9是向上振動(dòng)的，說明波傳播到質(zhì)點(diǎn)9后又振動(dòng)了半個(gè)周期，故有eq\f(3,2)T＝Δt，T＝eq\f(2,3)Δt，由圖知，λ＝8L，由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(12L,Δt)，故BC正確．8．一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上的a、b兩點(diǎn)相距4.42m，圖中實(shí)、虛兩條曲線分別表示平衡位置在a、b兩點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)曲線．從圖示可知()A．此列波的頻率一定是10HzB．此列波的波長一定是0.1mC．此列波的傳播速度可能是34m/sD．a(chǎn)點(diǎn)一定比b點(diǎn)距波源近答案：AC解析：由振動(dòng)曲線知T＝0.1s，故f＝eq\f(1,T)＝10Hz，A正確．若波經(jīng)a→b，則Δt1＝0.1k＋0.03.若波經(jīng)b→a，則Δt2＝0.1k＋0.07.由v1·Δt1＝sab和v2·Δt2＝sab，取k＝0,1,2……可知C正確，B、D錯(cuò)．9．(2008廣東模擬)如下圖所示，沿x軸正方向傳播的一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖為一正弦曲線，其波速為200m/s，下列說法中正確的是()A．從圖示時(shí)刻開始質(zhì)點(diǎn)a的加速度將減小B．從圖示時(shí)刻開始，經(jīng)過0.01s，質(zhì)點(diǎn)a通過的路程為0.4mC．若此波遇到另一列波并發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，則另一列波的頻率為50HzD．若該波傳播過程中遇到寬約4m的障礙物，則會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象答案：ABCD解析：a點(diǎn)在最大位移處，下個(gè)時(shí)刻向平衡位置運(yùn)動(dòng)，位移減小，所以加速度將減小，A正確；由波的圖象可知波長λ＝4m，T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(4,200)s＝0.02s,0.01s為半個(gè)周期，所以經(jīng)過0.01s，a點(diǎn)經(jīng)過的路程為2A＝0.4m，B正確；發(fā)生穩(wěn)定干涉，所以另一列波的頻率與該波頻率相同，為50Hz，C正確；障礙物的尺寸與該波波長相同，能發(fā)生明顯衍射，D也正確．10．(2008遼寧大連模擬)一列簡諧橫波以1m/s的速率沿繩子由A向B傳播，質(zhì)點(diǎn)A、B間的水平距離x＝3m，如圖甲所示．若t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A剛從平衡位置開始向上振動(dòng)，其振動(dòng)圖如圖乙所示．則B點(diǎn)的振動(dòng)圖象為下面四個(gè)圖中的()答案：B解析：該波由A傳到B所需時(shí)間為t＝eq\f(x,v)＝3s，所以質(zhì)點(diǎn)B在t＝3s時(shí)才開始振動(dòng)，且振動(dòng)情況重復(fù)質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)，即振動(dòng)方向?yàn)橛善胶馕恢孟蛏险駝?dòng)．故選B.第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共4小題，共20分．把答案直接填在橫線上)11．(4分)在做水波通過小孔衍射的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，激發(fā)水波的振子振動(dòng)頻率為5Hz，水波在水槽中傳播速度為0.05m/s，為使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，使用小孔直徑d應(yīng)________m.答案：≤0.01解析：由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件知，當(dāng)d≤λ時(shí)滿足要求，由v＝λf得λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(0.05,5)m，因?yàn)閐≤λ，所以d≤0.01m.12．(5分)如圖是一列沿x正向傳播的簡諧橫波在傳播方向上相距3m的兩質(zhì)點(diǎn)P和Q的振動(dòng)圖象，其實(shí)線是P點(diǎn)的振動(dòng)圖象，虛線是Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象，若P質(zhì)點(diǎn)離波源比Q質(zhì)點(diǎn)近，則該波的最大波長為________m，若Q質(zhì)點(diǎn)離波源比P點(diǎn)近，則該波的最大波長是________m.答案：4m12m解析：由同一時(shí)刻P、Q兩點(diǎn)的位移，畫出P、Q間的波形圖．由圖可知t＝0時(shí)，P在正向最大位移處，Q在平衡位置且向負(fù)向運(yùn)動(dòng)．若P質(zhì)點(diǎn)離波源近，則P、Q間的波形如圖1所示，有eq\f(3,4)λ＝3，λ＝4m；若Q質(zhì)點(diǎn)離波源近，則P、Q間的波形如圖2所示，則有eq\f(1,4)λ＝3，λ＝12m.13．(5分)一列間諧橫波，沿x軸正向傳播．位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖甲所示．①該振動(dòng)的振幅是________cm；②振動(dòng)的周期是________s；③在t等于eq\f(1,4)周期時(shí)，位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移是________cm.圖乙為該波的某一時(shí)刻的波形圖，A點(diǎn)位于x＝0.5m處．④該波的傳播速度為________m/s；⑤經(jīng)過eq\f(1,2)周期后，A點(diǎn)離開平衡位置的位移是________cm.答案：①8②0.2③0④10⑤－814．(6分)如右圖所示，在y軸上的Q、P兩點(diǎn)的位置上有兩個(gè)頻率相同，振動(dòng)方向相同的振源，它們激起的機(jī)械波的波長為2m，Q、P兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)為：yQ＝6m，yP＝1m，那么在x軸上，從正無窮到負(fù)無窮的位置上，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)減弱的區(qū)域有________個(gè)．答案：5個(gè)解析：因?yàn)閮刹ㄔ吹牟ǔ滩顬榘氩ㄩL的奇數(shù)倍時(shí)，是減弱點(diǎn)，在正下方相遇波程差最大，eq\x\to(QX1)－eq\x\to(PX1)＝6－1＝5＝2.5λ即坐標(biāo)為(0,0)處有一個(gè)減弱點(diǎn)．越向x軸的左右兩側(cè)Δx越小，eq\x\to(QX2)－eq\x\to(PX2)＝1.5λ，有兩個(gè)減弱點(diǎn)：eq\x\to(QX3)－eq\x\to(PX3)＝0.5λ.又有兩個(gè)減弱點(diǎn)，故答案為5個(gè)點(diǎn)．三、論述·計(jì)算題(共4小題，共40分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(9分)(2010·遼師大附中高二檢測(cè))圖中的實(shí)線是一列簡諧波在某一時(shí)刻的波形曲線．經(jīng)0.2s后，其波形如圖中虛線所示．設(shè)該波的周期T大于0.2s，求：(1)由圖中讀出波的振幅和波長；(2)如果波向右傳播，波速是多大？波的周期是多大？(3)如果波向左傳播，波速是多大、波的周期是多大？答案：(1)10cm；0.24cm(2)0.9m/s；0.27s(3)0.3m/s；0.8s解析：(1)振幅A＝10cm；波長λ＝0.24cm(2)波向右傳播：波速v1＝eq\f(Δx1,t)＝eq\f(0.18,0.2)m/s＝0.9m/seq\f(3,4)T1＝t，周期T1＝eq\f(4,3)t＝eq\f(4,3)×0.2s≈0.27s(3)波向左傳播：速度v2＝eq\f(Δx2,t)＝eq\f(0.06,0.2)m/s＝0.3m/seq\f(1,4)T2＝t，周期T2＝4t＝4×0.2s＝0.8s16．(9分)某實(shí)驗(yàn)室中懸掛著一彈簧振子A和一單擺B，彈簧振子的彈簧和小球(球中間有孔)都套在固定的光滑豎直桿上．某次有感地震中觀察到靜止的振子A開始振動(dòng)4.0s后，單擺B才開始擺動(dòng)．此次地球中同一震源產(chǎn)生的地震縱波和橫波的波長分別為10km和5.0km，頻率為1.0Hz.假設(shè)該實(shí)驗(yàn)室恰好位于震源的正上方，求震源離實(shí)驗(yàn)室的距離．答案：40km解析：設(shè)地震縱波和橫波的傳播速度分別為vp和vS，則vp＝fλp①vS＝fλS②式中，f為地震波的頻率，λp和λS分別表示地震縱波和橫波的波長．設(shè)震源離實(shí)驗(yàn)室的距離為s，縱波從震源傳播到實(shí)驗(yàn)室所需時(shí)間為t，則s＝vpt③s＝vS(t＋Δt)④式中，Δt為擺B開始擺動(dòng)的時(shí)刻與振子A開始振動(dòng)的時(shí)刻之差．由①②③④式得s＝eq\f(fΔt,\f(1,λS)－\f(1,λp))⑤代入數(shù)據(jù)得s＝40km⑥17．(10分)(2009·山東)下圖為一簡諧波在t＝0時(shí)刻的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝Asin5πt，求該波的速度，并畫出t＝0.3s時(shí)的波形圖(至少畫出一個(gè)波長)答案：10m/s波形圖見解析解析：由簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式可知ω＝5π，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P向上運(yùn)動(dòng)，故波沿x軸正方向傳播．由波形圖讀出波長λ＝4m，T＝eq\f(2π,ω)①由波速公式v＝eq\f(λ,T)②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)可得v＝10m/s③t＝0.3s時(shí)的波形圖如圖所示．18．(12分)有兩列簡諧橫波a、b在同一媒質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v＝2.5m/s.在t＝0時(shí)，兩列波的波峰正好在x＝2.5m處重合，如圖所示．(1)求兩列波的周期Ta和Tb.(2)求t＝0時(shí)，兩列波的波峰重合處的所有位置．(3)辨析題：分析并判斷在t＝0時(shí)是否存在兩列波的波谷重合處．某同學(xué)分析如下：既然兩列波的波峰存在重合處，那么波谷與波谷重合處也一定存在．只要找到這兩列波半波長的最小公倍數(shù)，……，即可得到波谷與波谷重合處的所有位置．你認(rèn)為該同學(xué)的分析正確嗎？若正確，求出這些點(diǎn)的位置．若不正確，指出錯(cuò)誤處并通過計(jì)算說明理由．答案：(1)1s；1.6s(2)x＝(2.5±20k)m，k＝0,1,2,3……(3)不正確解析：(1)從圖中可以看出兩列波的波長分別為λa＝2.5m，λb＝4.0m，因此它們的周期分別為Ta＝eq\f(λa,v)＝eq\f(2.5,2.5)s＝1sTb＝eq\f(λb,v)＝eq\f(4.0,2.5)s＝1.6s(2)兩列波的最小公倍數(shù)為S＝20m，t＝0時(shí)，兩列波的波峰重合處的所有位置為x