粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 机械波的传播现象课后练习题

第三节 机械波的传播现象

A级　基础巩固

1.（多选）以下说法中正确的是（　　）

A.波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象

B.要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长

C.波长越长的波，越容易发生明显的衍射现象

D.只有波才有衍射现象

解析：衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时，才会观察到明显的衍射现象，选项C、D正确.

答案：CD

2.（多选）下列说法中正确的是（　　）

A.入射波的波长和反射波的波长相等

B.入射波的波长大于折射波的波长

C.入射波的波长小于折射波的波长

D.入射波和折射波频率相同

解析：不论波反射还是折射，波的频率均不变，在反射现象中，由于介质相同，反射波与入射波波速相同，由λ＝知，波长相同，故A、D正确；在折射现象中，介质不同，则波长改变，由于未知两介质的情况，入射波与折射波的波长大小关系无法判断，故B、C错误.

答案：AD

3.（多选）如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有（　　）

A.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响

B.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响

C.假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响

D.假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响

解析：A、B两处小船明显受到影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处的结果，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象，故A、D正确.

答案：AD

4.在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5 cm，所用水波的波长为5 cm，则下图所示的衍射图样中正确的是（　　）

解析：窄缝宽度0.5 cm明显小于水波波长5 cm，符合发生明显衍射的条件，且水波是以水中“某点”为中心的弧线，故只有选项C正确.

答案：C

5.（多选）如图所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下图中的（　　）

解析：当两列波的前半个波（或后半个波）相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波（或后半个波）重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波（或前半个波）的波形保持不变，所以选项B正确；当两列波完全相遇时（即重叠在一起），由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍，所以选项C正确.

答案：BC

C级　能力提升

6.某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200 μs后收到反射波；隔0.8 s后再发出一个脉冲，经198 μs收到反射波，已知无线电波传播的速度为c＝3×108 m/s，远大于飞机的飞行速度v.则v应为（　　）

A.1 500 m/s   B.750 m/s

C.375 m/s    D.以上数据都不对

解析：由于c≫v，故可不考虑电磁波传播过程中飞机的位移；设雷达两次发射电磁波时飞机分别位于x1、x2处，则第一次2x1＝ct1，第二次2x2＝ct2，飞机的飞行速度v＝，且Δt＝0.8 s，代入数据解得v＝375 m/s.

答案：C

7.（多选）如图所示为甲、乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波向右传播，乙波向左传播.质点M位于x＝0.2 m处，则下列说法正确的是（　　）

A.这两列波会发生干涉现象

B.M点是振动加强点，所以其位移总是最大

C.此时M点位移为零，故M点是振动减弱点

D.M点将做振幅为30 cm的简谐振动

解析：两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相等，由题图可知两列波的波长相等，由v＝λf可知，频率相等，所以两列波能产生干涉，故A正确；质点M是两列波的波峰与波峰相遇处，振动总是加强，振幅等于两列波振幅之和，为A＝20 cm＋10 cm＝30 cm，则M点将做振幅为30 cm的简谐振动，此时M点位移为零，故B、C错误，D正确.

答案：AD

8.（多选）如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－2 cm和x＝12 cm处，两列波的波速均为v＝4 cm/s，两波源的振幅均为A＝2 cm.图示为t＝0时刻两列波的图像，此刻平衡位置处于x＝2 cm和x＝8 cm的P、Q两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x＝5 cm处，关于各质点运动情况的判断正确的是（　　）

A.质点P、Q都首先沿y轴负向运动

B.t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点

C.t＝1 s时刻，质点M的位移为＋4 cm

D.t＝1 s时刻，质点M的位移为－4 cm

解析：根据“上下坡法”可以判断，质点P、Q都首先沿y轴负向运动，A正确；两列波波速相等，经过t＝0.75 s，两波传播的路程都为3 cm，但P、Q两质点并不沿x轴运动，B错误；t＝1 s时刻，左边波传到x＝6 cm处，右边波传到x＝4 cm处，两波的波谷相遇在M点，叠加后质点M的位移为－4 cm，C错误，D正确.

答案：AD

9.利用超声波可以探测鱼群的位置.在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的方向发射出频率f＝5.8×104 Hz的超声波后，经过时间t＝0.64 s接收到从鱼群反射回来的反射波.已知该超声波在水中的波长λ＝2.5 cm，求鱼群到渔船的距离是多少.（鱼群和渔船静止不动）

解析：所发射的超声波在水中的传播速度v＝λf＝2.5×10－2×5.8×104 m/s＝1 450 m/s，超声波往返的路程s＝vt＝1 450×0.64 m＝928 m，渔船到鱼群的距离x＝＝464 m.

答案：464 m

C级　　拓展创新

10.两个振动情况完全一样的波源S1和S2相距6 m，它们发出的两列波在空间产生的干涉图样如图所示，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域.下列说法正确的是（　　）

A.两波源的振动频率一定相同

B.虚线一定是波谷与波谷相遇处

C.两列波的波长都是3 m

D.两列波的波长都是1 m

解析：波发生干涉的条件之一是频率相同，A正确；虚线是振动减弱的区域，则一定是波峰与波谷相遇处，B错误；由图可知波源S1和S2之间的距离为3个波长，所以两列波的波长都是2 m，C、D错误.

答案：A

11.（2021·广州高三二模）频率恒定且同步振动的两个声源S1、S2相距12 m放置.一观测者在S1、S2之间的连线上移动，听到音量大小起伏变化，且其中一个音量最小的位置与S1相距5 cm.若声速为340 m/s，求声源振动的最小频率.

解析：设声波的波长为λ，声源的频率为f，声波的波速为v，观察者在P处.观察者与S1、S2之间的波程差Δl＝|PS1－PS2|＝2 cm.

P处音量最小，必须满足Δl＝（2n＋1）（n＝0，1，2，3，…），

又v＝λf，

联立代入数据得f＝＝85（2n＋1）Hz（n＝0，1，2，3，…）.

当n＝0时，扩音器的最小频率为85 Hz.

答案：85 Hz

12.下图是某课室主席台的说明图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的相同的喇叭，它们相互之间的位置和尺寸如图所示.专家的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫.为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消.已知空气中声速为v＝340 m/s，专家声音的频率为f＝136 Hz，忽略讲台的宽度，则

（1）求专家声音的波长λ.

（2）图中B点是振动“加强”点还是振动“减弱”点，试通过计算说明判断依据.

（3）讲台上能够避免啸叫的适当位置有多少个？

解析：（1）专家声波的波长是λ＝＝2.5 m.

（2）B点为振动加强点；B点与两个声源的路程差为

ΔxB＝－＝5 m＝2λ.

即波源到B点的距离差为波长的整数倍，所以B点为振动加强点.

（3）设P是AB上任意的一个消音点，则该点与两个声源的路程差应该满足：

ΔxP＝ － ＝±（2k＋1）（k＝0，1，2，3，…），

由于P是在AB间的点，即有|ΔxP|<2λ，

因此k只能取0和1，因此AB上共有4个消音点.

答案：（1）2.5 m　（2）见解析　（3）4个