机械振动和机械波经典复习题及答案解析

高中物理辅导网 京翰教育中心 机械振动和机械波复习题机械振动和机械波复习题 1 关于机械振动和机械波的关系 正确的说法是 A 有机械振动必有机械波 B 有机械波必有机械振动 C 离波源近的质点振动快 离波源远的质点振动慢 D 如果波源停止振动 在介质中的波也立即停止 2 一列横波在t 0 时刻的波形图如右图中实线所示 t 1 s 时刻波形图如图中的虚线 所示 由此可以判断 m 3 4 2 2 11 2 2 340 cm y x A 该列波的周期一定是 4 s B 波长一定是 4 m C 振幅一定是 2 cm D 波速一定是 1 cm s 3 两列波长相同的水波发生干涉 若在某一时刻 P点处恰好两列波的波峰相遇 Q 点处两列波的波谷相遇 则 A P点的振幅最大 Q点的振幅最小 B P Q两点的振幅均是原两列波的振幅之和 C P Q两点的振动周期相同 D P Q两点始终处于最大位移和最小位移处 4 关于波长 下列说法中正确的是 A 在一个周期内 沿着波的传播方向 振动在介质中传播的距离是一个波长 B 两个相邻的 在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长 C 一个周期内介质质点通过的路程是一个波长 D 两个相邻的波峰间的距离是一个波长 5 一列波在第一种均匀介质中的波长为 1 在第二种均匀介质中的波长为 2 且 1 3 2 那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为 A 3 1 1 1 B 1 3 1 1 C 1 1 3 1D 1 1 1 3 6 如图是同一机械波在两种不同介质中传播的波动图象 从图中可以直接观察到发生 变化的物理量是 介质一 介质二 A 波速 B 频率C 周期D 波长 7 一列沿x轴正方向传播的横波 其振幅为A m 波长为 m 某一时刻的波形 图如图所示 在该时刻 某一质点的坐标为 0 经四分之一周期后 该质点的坐标为 高中物理辅导网 京翰教育中心 O m cm y x A 0 B A 5 4 C A D A 5 4 8 如图所示为振源的振动图象 该振动在介质中传播的波长为 4 m 则这列波的频率 和波速分别是 0 0 0250 075 0 05 0 1 y t cm s 4 4 A 20 Hz 40 m sB 10 Hz 40 m s C 20 Hz 80 m sD 10 Hz 20 m s 9 下列关于波的衍射的说法正确的是 A 衍射是一切波特有的现象 B 对同一列波 缝 孔或障碍物越小衍射现象越明显 C 只有横波才能发生衍射现象 纵波不能发生衍射现象 D 声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长 10 如图所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图象 下列说法中正确的是 O B AC D E F G H I 1 234 5 678 5 5 x m y cm A 质点A C E G I在振动过程中位移总相等 B 质点B F在振动过程中位移总相等 C 质点D H的平衡位置间的距离是一个波长 D 质点A I在振动过程中位移总相等 它们的平衡位置间的距离是一个波长 第 卷 非选择题 共 60 分 二 本题共 5 小题 每小题 4 分 共 20 分 把答案填在题中的横线上 11 有人站在火车轨道旁 一列迎面高速驶来的火车正在鸣笛 则他听到的鸣笛声频 率 汽笛声原频率 当火车高速离去时 他听到的鸣笛声频率 汽笛声原频率 选填 大于 小于 或 等于 所发生的这种现象叫 12 有一弹性绳AB 使绳的一端振动半个周期后立即停止 于是在绳上形成一个 脉 冲波 如图所示 根据波形可知当波从A向B传播时 绳上质点开始起振时的速度方向是 向 填 上 或 下 高中物理辅导网 京翰教育中心 AB 13 一列简谐波向右传播 某一时刻的波形图象如图所示 已知波速为 4 8 m s 其 他相关数据可由图中读出 那么 在传播过程中 质点P在 1 s 内通过的路程为 m 2 2 0 y cm mx 0 61 0 P 14 如图所示 在直线PQ垂线OM上有A B两个声源 A B分别距O点 6 m 和 1 m 两个声源同时不断向外发出波长都为 2 m 的完全相同的声波 在直线PQ上从 到 的 范围内听不到声音的小区域共有 个 M A B O P Q 15 某测量员是这样利用回声测距离的 他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪 经过 1 00 s 第一次听到回声 又经过0 50 s 再次听到回声 已知声速为340 m s 则两峭壁间的距离为 m 三 本题共 4 小题 每小题 10 分 共 40 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和 重要演算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值 和单位 16 两列横波在x轴上沿相反方向传播 如图所示 传播速度都是v 6 m s 两列波 的频率都是f 30 Hz 在t 0 时 这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处 使S1和S2 都开始向上做简谐运动 S1的振幅为 2 cm S2的振幅为 1 cm 已知质点A与S1 S2的距 离分别是 2 95 m 4 25 m 当两列波都到达A点时 A点的振幅多大 AS1AS2 SS vv 12A 17 如图甲是一列向左传播的简谐横波在t 0 2 s 时的波形图 其中O是波源 图乙 是波上某一点P 在 0 4 m 中的某一点 的振动图象 求 1 此波的波速 并说明P质点的位置 2 画出t 0 4 s 和t 0 55 s 的波形图 乙甲 m 2 2 4 2 2 2 cm cm yy xt s 0 0 1 2 OO 18 一列向右传播的波在t1 0 时的波形如图所示 已知t2 1 1 s 末 P点第三次出现 高中物理辅导网 京翰教育中心 波峰 该波的波速为多少 x cm y P 02468 答案答案 1 解析 机械波的形成必须具备两个条件 振动的波源与能传播振动的介质 所以有 机械振动不一定能形成机械波 而有机械波则表明一定存在机械振动 波在传播时介质中 各质点均在波源的带动下依次振动 无论远近质点振动的快慢即频率均由波源决定 都是 相同的 机械波一经形成即独立于波源 当波源停止振动后波将继续传播而不会停止 答案 B 2 解析 从图中可知 波长为 4 m 振幅为 2 cm 由于波的传播方向可能向左也可能 向右 所以波速有许多可能的数值 同样它的周期也有许多可能的数值 故正确的答案为 BC 答案 BC 3 解析 题意已经明确指出这两列水波发生了干涉 在某一时刻 P点处两列波波峰 相遇 Q点处两列波波谷相遇 这两点均是振动叠加之后振动加强的点 所以P Q两点的 振幅均是原两列波的振幅之和 虽然这两点始终是合振动加强的点 但并不意味着P点一 直在波峰不动 Q点一直在波谷不动 它们也在做简谐运动 而且两点的振动周期相同 故答案是 BC 答案 BC 4 解析 波长的定义为两个相邻的 在振动过程中对平衡位置的位移总相等的质点 间的距离 即振动同相的两相邻质点的距离 在开始振动时间相差一个周期的两相邻质点 振动同相 即 A 对 只有同相的质点的运动方向才能始终一样 因而 B 正确 在波的传播过 程中质点并不随波迁移 C 错 在横波中相邻两个波峰 或波谷 之间的距离等于一个波 长 D 对 答案 ABD 5 解析 同一列波在不同介质中传播时 频率是不变的 因而频率之比应为 1 1 由v f知 在频率不变时 波速与波长成正比 即v1 v2 3 1 答案 C 6 解析 同一机械波在不同介质中传播时 频率不会改变 由振源决定 波长和波 速改变 而从图象中能直接观看到发生改变的量当然是波长 故 D 选项正确 答案 D 7 解析 在波的传播过程中 质点并不随波发生迁移 只在自身平衡位置附近振动 因而无论经历多长时间 质点的横坐标不发生变化 由波的传播方向和波形 能判断出此 时坐标为 0 的质点的振动方向向下 经T后 它运动到负最大位移处 即 1 4 4 1 高中物理辅导网 京翰教育中心 周期后纵坐标y为 A 而横坐标仍为 答案 B 8 解析 由振源的振动图象知振源振动的周期 即波的周期 T 0 1 s 故波 的频率f 10 Hz 由v f知波速v 4 10 m s 40 m s 所以只有 B 是正确的 T 1 答案 B 9 解析 衍射是一切波特有的现象 所以选项 A 对 C 错 发生明显的衍射现象是有条 件的 只有缝 孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时 才能观察到明显 的衍射现象 所以选项 B 是正确的 声波的波长在 1 7 cm 到 17 m 之间 一般常见的障碍 物或孔的大小可与之相比 正是由于声波波长较长 声波容易发生衍射现象 所以选项 D 也是正确的 答案 ABD 10 解析 从图象中可以看出质点A C E G I在该时刻的位移都是零 由于波的传 播方向是向右的 容易判断出质点A E I的速度方向是向下的 而质点C G的速度方向是 向上的 因而这五个点的位移不总相等 所以选项 A 是错误的 质点B F是同处在波峰的两个 点 它们的振动步调完全相同 在振动过程中位移总相等 故选项 B 是正确的 质点D H 是处 在相邻的两个波谷的点 它们的平衡位置之间的距离等于一个波长 所以选项 C 也是正确的 虽然质点A I在振动过程中位移总是相等 振动步调也完全相同 但由于它们不是相邻的 振动步调完全相同的两个点 它们的平衡位置之间的距离不是一个波长 应为两个波长 所 以选项D 是错误的 答案 BC 11 解析 当观察者与波源发生相对运动时 观察者接收到波的频率发生变化的现象 叫多普勒效应 所以题中现象是多普勒效应 由多普勒效应的规律可知 当观察者与声源 相向运动时 接收到的声波频率增大 反之减小 答案 大于 小于 多普勒效应 12 解析 当波从A向B传播时 波形的最右端是波的 最前列 它的振动方向可 以通过波形的移动判断出是向上运动的 答案 上 13 解析 由图象可知波长 0 8 m 振幅A 0 02 m 由v f T 得到T f 1 v 8 4 8 0 s s 所以1 s 内质点P完成全振动的次数n 6 它在1 s 内通过的路程s 0 08 6 6 1 T t m 0 48 m 答案 0 48 14 解析 5 m 由几何知识知 在PQ直线上的任一点 到A B的路程AOBO 差均小于 5 m 由于听不到声音的点是到A B的距离差为半波长的奇数倍 故在 到 范围内只存在 s 1 m 3 m 5 m 的点 共有 5 个 答案 5 高中物理辅导网 京翰教育中心 15 解析 假设两峭壁间的距离为s 测量员离某一峭壁距离为s1 离另一峭壁距离 为s2 则s s1 s2 第一次听到回声t1 1 00 s 第二次听到回声t2 t1 t 1 50 s 由此 可得 2s1 vt1 2s2 vt2 s 425 m 2 21 vtvt 答案 425 16 解析 可以将S1 S2看成频率相同 振动步调相同的两个相干波源 再由两列 波传到A点的路程差 确定两列波在A点叠加后 A点的振动是加强还是减弱 因为 m 0 2 m 则 0 1 m f v 30 6 2 而 s 1 3 m 13 AS2AS1 2 可知波程差为半波长的奇数倍 A 点的振动减弱 所以 A 点的振幅为 A A1 A2 2 cm 1 cm 1 cm 答案 1 cm 17 解析 1 由波的图象可知其波长为 4 m 由振动图象可知周期为 0 2 s 根 据波速的公式可得出波速为 20 m s 由振动图象可知 P点的起振方向是向上的 所以P 点是x 2 m 处的质点 答案 1 20 m s xP 2 m 2 图略 18 解析 由t1 0 的波形及波传播方