第三章机械波 一、选择题（共 15 题） 1．关于多普勒效应的叙述，下列说法中正确的是（　　） A．多普勒效应说明波源的频率发生了变化 B．多普勒效应是由于波的干涉引起的 C．多普勒效应是波共有的特征 D．科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长 均变小，说明该星系正在远离地球而去 2．下列运动属于机械振动的是（　 　） ① 乒乓球在地面上的自由来回上下运动 ② 弹簧振子在竖直方向的上下运动 ③ 秋千在空中的来回运动 ④ 竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 3．一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波，t=2s 时的波形如图（a）所示，x=2m 处质点的振动图像如图（b） 所示，则波速可能是（　　） 1 A． m/s 5 B． 2 m/s 5 3 C． m/s 5 D． 4 m/s 5 4．手抓住绳的一端上下振动，产生沿绳传播的机械波，改变手的振动频率，某时刻的波形图如图所示， 则下列说法正确的是（　　） A．随着手的振动频率改变，绳波的波长逐渐增大 B．随着手的振动频率改变，绳波的波速逐渐增大 C．随着手的振动频率改变，绳波的波速逐渐减小 D．手的振动频率在逐渐增大 5．一简谐横波向右传播，某时刻波的图像如图所示，已知波的周期为 T，则质点 A 的振动传到质点 B 所用 的时间为 A． 3.5T B． 7T C． 4. 5T D． 9T 6．一振动片（以频率 f ）做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上 a 、 b 两 点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。 c 是水面上的一点， a 、 b 、 c 间的距离均为 l ，如图 所示。已知除 a 、 c 两点外，在 a 、 c 连线上还存在其他振幅极大的点，其中距 c 最近的振幅极大的点到 c 3 的距离为 l ，则该波的波长为（　　）。 8 1 A． l 8 1 B． l 4 1 C． l 2 3 D． l 4 7．图甲为一列简谐横波在 t=0.4s 时刻的波形图，P、Q 为该横波上的两个质点，它们的平衡位置坐标分别 为 xP=10m、xQ=15m，图乙为质点 Q 的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．波速是 25m/s，传播方向沿 x 轴负方向 B．t=0.6s 时质点 P 传播到 x=15m 处 C．t=0.6s 时质点 P 的速度最大且沿 y 轴正方向 D．质点 P 的振动方程为 yP  2 sin( 5 t) m 2 8．图甲为一列横波在 t  0 时的波动图像，图乙为该波中 x  2m 处质点 P 的振动图像，下列说法正确的是 A．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则所遇到的波的频率为 0.25Hz B．若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比 4m 大很多 C．再过 0.5s ，P 点的动能为零 D．波沿 x 轴正方向传播 9．B 超检测仪可以通过探头发送和接收超声波信号，经过电子电路和计算机的处理形成图像。下图为仪器 检测到发送和接收的超声波图像，其中实线为沿 x 轴正方向发送的超声波，虚线为一段时间后遇到人体组 织沿 x 轴负方向返回的超声波。已知超声波在人体内传播速度为 1200 m/s，则下列说法中正确的是（　 　） A．根据题意可知此超声波的频率为 1.2×105 Hz B．图中质点 B 在此后的 1�104 内运动的路程为 0.12m C．图中质点 A 此时沿 y 轴正方向运动 D．图中质点 A、B 两点加速度大小相等方向相反 10．长为 5m 的弹性绳左端 O 点从 t=0 时刻开始做简谐运动，形成一列沿 x 轴正方向传播的简谐横 波，t=0.7s 时的波形图如图所示，则下列说法正确的是 A．这列波的振幅为 60cm，波速为 2.5m/s B．波源 O 的起振方向沿 y 轴负方向 C．t=0.7s 时刻，x=l.25m 的质点已经振动了 0.2s D．从 t=0.7s 至 t=2.1s 的时间内，x=l.25m 的质点运动总路程为 2.4m T 11．一简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 t  2 时刻，该波的波形图如图甲所示， P 、 Q 是介质中的两个质 点，图乙表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是（　　） A．质点 Q 的振动图象与图乙相同 B．在 t  0 时刻，质点 P 的速率比质点 Q 的大 C．在 t  0 时刻，质点 P 的加速度的大小比质点 Q 的大 D．在 t  0 时刻，质点 P 与其平衡位置的距离比质点 Q 的小 12．在均匀介质中坐标原点 O 处有一波源做简谐运动，其表达式为 y＝5sin  t（m），它在介质中形成的 2 简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到 x＝12m 处，波形图象如图所示，则（　　） A．此后再经 6s 该波传播到 x=24m 处 B．M 点在此后第 3s 末的振动方向沿 y 轴负方向 C．波源开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向 D．此后 M 点第一次到达 y＝-3m 处所需时间是 2s 13．下列说法正确的是（　　） A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长有关 B．做简谐运动的质点，经过平衡位置时，速度可能不同 C．在波的干涉现象中，振动减弱的质点的位移一定为零 D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 14．如图所示为一列简谐横波在 t0 时刻的波形图，已知波速为 0.2m/s，以下说法正确的是 。 A．波源的振动周期为 0.6s B．经过 0.1s，质点 a 通过的路程为 10cm C．经过 0.1s，波沿传播方向前进 2cm D．若质点 a 比质点 b 先回到平衡位置，则波沿 x 轴负方向传播 E．若该波沿 x 轴正方向传播，在 t0 时刻 c 点的运动方向沿 y 轴正方向 15．一列简谐横波在某一时刻的波形图如图 1 所示，图中 P、Q 两质点的横坐标分别为 x=1.5m 和 x=4.5m．P 点的振动图像如图 2 所示．在下列四幅图中，Q 点的振动图像可能是 A． B． C． D． 二、填空题 16．如图所示为一列机械波在 t  0 时的图像，已知波速为1m/s ，此时， A 点向上振动。则该波的振幅为__ _________ cm ，经过 2s 后， B 点的位移为______________ cm 。 17．如图所示，波源在 x=0 处的简谐横波刚好传播到 x=5 m 处的 M 点，此时波源恰好在正方向最大位移 处，已知该简谐横波的波速 v=4 m/s，则该波的波长为____m;此时 x=3.5 m 处的质点正在向____(选填“x 轴 正”、“x 轴负”、“y 轴正”或“y 轴负”)方向运动；从波源开始振动到波传播到 M 点的时间为____s． 18．一列简谐横波沿 x 轴传播，t=0.1s 时刻介质中 P、Q 两质点离开平衡位置的位移均为 5cm，P、Q 两点 相距 8m，如图甲所示，图乙为质点 P 的振动图像。则质点 P 的振动方程为______cm；简谐横波的传播方 向为______（填“沿 x 轴正方向传播”或“沿 x 轴负方向传播”）；简谐横波的波长为________m。 19．如图所示，实线是沿 x 轴传播的一列机械波在 t=0 时刻的波形图，虚线是这列波在 t=1.5s 时刻的波形 图．已知波速是 12m/s，则这列波的周期是_______s，此波的传播方向为____________． 三、综合题 20．如图所示： （1）图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系； （2）图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系。 21．一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t＝0 时的波形如图所示，已知 t＝0.6s 时，B 点第三次出现波峰， 则这列波的周期是多少？x＝50cm 处的质点 A 回到平衡位置的最短时间为多少？ 22．如图甲所示，为某一列简谐波在 t  t0 时刻的图像，图乙是这列波上 P 质点从这一时刻起的振动图像， 求： （1）波的周期、波长和波速大小； （2）P 质点经历 1.8s 后的位移和运动的路程。 23．如图（a），一列简谐横波沿 x 轴传播，实线和虚线分别为 0 时刻和 t 时刻的波形图，Q 是平衡位置为 x=4.0m 的质点。图（b）为质点 Q 的振动图象，求： （1）波的传播速度 v 的大小及方向； （2）t 的大小。 参考答案： 1．C 【详解】 A．多普勒效应说明波源的相对运动，使观察者收到的频率发生了变化。故 A 错误； B．根据上一选项分析，多普勒与波的干涉无关。故 B 错误； C．多普勒效应是波共有的特征。故 C 正确； D．根据多普勒现象，若波源不动，观察者远离波源，则观察者者接收到的频率变小。所以科学家通过哈 勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变长，说明该星 系正在远离地球而去。故 D 错误。 故选 C。 2．D 【详解】 机械振动的特点是物体在平衡位置附近做往复运动，ABC 错误，D 正确。 故选 D。 3．A 【详解】 根据图 b 可知 t=2s 时 x=2m 处的质点正经过平衡位置向下振动；又因为该波向负方向传播，结合图 a，利 用“上下坡”法可知 x=2m 为半波长的奇数倍，即有  2n  1   2 （n=1，2，3… …） 2 而由图 b 可知该波的周期为 T=4s；所以该波的波速为 v  1  （n=1，2，3… …） T 2n  1 当 n=3 时可得波的速率为 1 v  m/s 5 故选 A。 4．D 【详解】 由图可知随着手的振动频率改变，绳波的波长逐渐减小，但由于传播介质不变，所以波速不变，根据 f  1 v  T  可知手的振动频率逐渐增大，故 ABC 错误，D 正确。 故选 D。 5．A 【详解】 由图可知，质点 A 与质点 B 相距 3.5 个波长，波传播一个波长所用的时间为一个周期，所以质点 A 的振动 传到质点 B 所用的时间为 3.5T，故 A 正确。 故选 A。 6．B 【详解】 r1 b d r2 d a c a d c d 如图所示，设 、 连线上距 点最近的振幅极大的点为 点， 与 的距离为 ， 与 的距离为 ， 与 c 的距离为 s，波长为  。则 r2  r1   由几何关系有 r1  l  s r22   r1 sin 60�    l  r1 cos 60� 2 1 联立并代入题给数据