第2课时 机械波习题含答案

第2课时　机械波 考纲解读 1.知道机械波的特点和分类.2.掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图像.3.理解波的干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波的干涉和衍射的条件． 1．[振动和波的关系]关于振动和波的关系，下列说法中正确的是                (  ) A．振动是波的成因，波是振动的传播 B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C．波的传播速度就是质点振动的速度 D．波源停止振动时，波立即停止传播 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 　AB 2．[波的形成与波的分类]关于波的形成和传播，下列说法正确的是                (  ) A．质点的振动方向与波的传播方向平行时，形成的波是纵波 B．质点的振动方向与波的传播方向垂直时，形成的波是横波 C．波在传播过程中，介质中的质点随波一起迁移 D．波可以传递振动形式和能量 答案　ABD 3．[波的图象的理解]如图1所示是一列简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin 5πt cm.关于这列简谐波，下列说法中正确的是 (  ) 图1 A．这列简谐波的振幅为20 cm B．这列简谐波的周期为5.0 s C．这列简谐波在该介质中的传播速度为25 cm/s D．这列简谐波沿x轴正向传播 答案　D 解析　由题图可知，质点偏离平衡位置的最大距离即振幅为10 cm，A错；由质点P振动的表达式可知这列简谐横波的周期为T＝ ＝ s＝0.4 s，B错；由题图可知，该波的波长为λ＝4 m，波速v＝ ＝ m/s＝10 m/s，C错；由质点P做简谐运动的表达式可知，t＝0时刻质点P正在向上运动，由此可判断波沿x轴正向传播，D正确． 4．[波的干涉和衍射]如图2所示为观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述不正确的是                  (  ) A．此时能明显观察到波的衍射现象                                      图2 B．挡板前后波纹间距相等 C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源的振动频率增大，能更明显地观察到衍射现象 答案　D 解析　由题图可以看出，孔AB尺寸与波长相差不大，因只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故选项A、C正确；由λ＝ 知，v不变，f增大，只能使λ减小，故选项D错；既然衍射是指“波绕过障碍物而传播的现象”，那么经过孔后的波长自然不变，故选项B正确． 1．机械波的形成条件：(1)波源；(2)介质． 2．机械波的特点 (1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移． (2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同． (3)各质点开始振动(即起振)的方向均相同． (4)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零． 3．波长、波速、频率及其关系 (1)波长    在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用λ表示． (2)波速 波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定． (3)频率 由波源决定，等于波源的振动频率． (4)波长、波速和频率的关系：v＝fλ. 特别提醒　1.机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速、波长都改变． 2．机械波的波速仅由介质决定，波速在固体、液体中比在空气中大．波速的计算方法：v＝ 或v＝ . 4．波的图像的物理意义 反映了某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移． 5．波的干涉 (1)产生稳定干涉的条件：频率相同的两列同性质的波相遇． (2)现象：两列波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱，且加强区和减弱区互相间隔． (3)对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长的整数倍时，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时，振动减弱． 6．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小． 7．多普勒效应 (1)波源不动 (2)观察者不动 考点一　波动图像与波速公式的应用 1．波的图像反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图像的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图3所示． 图3 图像的应用： (1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移． (2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小． (3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向． 2．波速与波长、周期、频率的关系为：v＝ ＝λf. 例1 　如图4所示是t＝0时一列沿x轴传播的简谐波波形图，介质中的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin 5πt (cm)．关于这列简谐波，下列说法中正确的是(  ) A．这列简谐波的周期为0.4 s B．这列简谐波在该介质中的传播速度为8 m/s C．这列简谐波沿x轴负方向传播 D．此时波上Q点的速度与加速度都在增大                                图4 解析　由质点P振动的表达式可知这列简谐波的周期为T＝ ＝ s＝0.4 s，A对；该波的波长为λ＝4 m，波速v＝ ＝ m/s＝10 m/s，B错；由质点P做简谐运动的表达式可知，t＝0时刻质点P正在向上运动，由此可判断波沿x轴正方向传播，C错；此时Q点正向平衡位置运动，速度在增大，加速度在减小，D错． 答案　A 突破训练1 　一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为2 s，t＝0时刻的波形如图5所示．质点a平衡位置的坐标xa＝2.5 m．下列说法正确的是          (  ) A．该列波的波速为3 m/s B．质点a正在沿y轴负方向运动 C．质点a再经0.25 s，第一次经过平衡位置向y轴正方向运动 D．质点a经2 s后，向x正方向传播4 m                                图5 答案　C 解析　由题波形图知，波长λ＝4 m，v＝ ＝ m/s＝2 m/s，A错误；从题图中可以判断质点a正在沿y轴正方向运动，B错误；再经过t＝ ＝ s＝0.25 s，x＝2 m处的质点的振动形式恰好传到质点a，质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动，C正确；质点a只在平衡位置上下振动，D错误． 考点二　振动图象与波动图像   振动图像 波动图像 研究对象 一振动质点 沿波传播方向的所有质点 研究内容 一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 图像 物理意义 表示同一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移 图像信息 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)某一质点在各时刻的位移 (4)各时刻速度、加速度的方向 (1)波长、振幅 (2)任意一质点在该时刻的位移 (3)任意一质点在该时刻的加速度方向 (4)传播方向、振动方向的互判 图像变化 随时间推移，图像延续，但已有形状不变 随时间推移，波形沿传播方向平移 一完整曲 线占横坐 标的距离 表示一个周期 表示一个波长       例2 　如图6甲所示是某时刻一列简谐横波的波动图像，从该时刻开始计时，介质中质点A的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是                                  (  ) 图6 A．该波沿x轴正方向传播 B．该波波速是25 m/s C．经过Δt＝0.4 s，质点A通过的路程是6 m D．该波的振幅是4 m，波长是20 m 解析　根据题图乙可知，T＝0.8 s，A＝2 m，t＝0时刻即题图甲所示时刻，质点A正从平衡位置向上运动，可判断出波沿x轴负方向传播；根据题图甲可知，λ＝20 m，所以波速v＝λ/T＝25 m/s；经过Δt＝0.4 s＝ T，质点A通过的路程是2A＝4 m，只有选项B正确． 答案　B “一分、一看、二找”巧解波动图像与振动图像综合类问题 (1)分清振动图像与波动图像．只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图像，横坐标为t则为振动图像． (2)看清横、纵坐标的单位．尤其要注意单位前的数量级． (3)找准波动图像对应的时刻． (4)找准振动图像对应的质点． 突破训练2 　如图7甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则      (  ) 图7 A．t＝0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大 B．t＝0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm 答案　AB 解析　A选项，由题图乙看出，当t＝0.15 s时，质点Q位于负方向的最大位移处，而简谐运动的加速度大小与位移成正比，方向与位移方向相反，所以加速度为正向最大值；B选项中，由题图乙看出，简谐运动的周期为T＝0.20 s，t＝0.10 s时，质点Q的速度方向沿y轴负方向，由题图甲可以看出，波的传播方向应该沿x轴负方向，因题图甲是t＝0.10 s的波形，所以t＝0.15 s时，经历了0.05 s＝ 的时间，题图甲的波形沿x轴负方向平移了 ＝2 m的距离，如图所示，因波沿x轴负方向传播，则此时P点的运动方向沿y轴负方向；C选项中，由题意知λ＝8 m，T＝0.2 s，则v＝ ＝40 m/s.从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播的距离为0.15 s×40 m/s＝6 m；D选项中，由题图甲可以看出，由于t＝0.10 s时刻质点P不处于平衡位置，故从t＝0.10 s到t＝0.25 s质点P通过的路程不为30 cm，本题正确选项为A、B.