经典课时作业 波的特有现象

经典课时作业波的特有现象
（含标准答案及解析）
时间：45分钟分值：100分
1.利用声音从海底反射的回声测深器测量海的深度,若声波在海水中的传播速度为1500 m/s,要使该仪器在测量大于30 m深度时,误差不超过5%,则在测定信号发出及返回的时刻时,精确度至少应达到( )
A.0.01 s
B.0.05 s
C.0.001 s
D.0.005 s
2.声波从声源发出,在空中向外传播的过程中( )
A.波速在逐渐变小
B.频率在逐渐变小
C.振幅在逐渐变小
D.波长在逐渐变小
3.如图所示,实线和虚线分别表示振幅､频率均相同的两列波的波峰和波谷.此刻,M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是( )
A.该时刻质点O正处在平衡位置
B. P､N两质点始终处在平衡位置
C.随着时间的推移,质点M向O点处移动
D.从该时刻起,经过四分之一周期,质点M到达平衡位置
4.一波源在左绳端发出半个波①,频率f1,振幅A1;当此波源刚起振时绳右端的另一波源也恰好起振,发出半个波②,频率f2(f2>f1),振幅A2,P为绳的中点,如图所示.下列说法错误的是( )
A.两列波同时到达P点
B.两列波相遇时P点波峰值可达到A1+A2
C.两列波相遇再分开后,各处保持原波形传播
D.因频率不同,这两列波相遇不能叠加
5.公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波,如果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的电磁波的频率比发出时低,说明那辆轿车的车速( )
A.高于100 km/h
B.低于100 km/h
C.等于100 km/h
D.无法确定
6.下列说法正确的是( )
A.若声波波源向观察者靠近,则观察者接收到的声波频率减小
B.声波击碎玻璃杯的实验原理是共振
C.超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多
D.“闻其声不见其人”是声波的干涉现象
7.在山中砍伐时发出的声音既含有频率较高的声波,也含有频率较低的声波,其中只有频
率较低的“嘭”“嘭”声才能被远处的人听到.这是因为( )
A.频率较低的“嘭”“嘭”声能量大,能传到很远
B.频率较低的“嘭”“嘭”声速度快,最先到达
C.频率较低的“嘭”“嘭”声波长较长,容易产生衍射
D.以上说法均不对
8.如图所示,甲､乙两平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿y轴正方向传播,图中实线表示某一时刻的波峰位置,虚线表示波谷位置,对图中正方形中央的a､b､c､d 四点的振动情况,正确的判断是( )
A.a､b点振动加强,c､d点振动减弱
B.a､c点振动加强,b､d点振动减弱
C.a､d点振动加强,b､c点振动减弱
D.a､b､c､d点的振动都加强
9.医用“B超”发出的超声波频率为7.25×104 Hz,这种超声波在人体内传播的波长为2 cm.在给某患者的肝脏病变部分进行检测时,从探头发出的同一超声波脉冲经病变部分反射,回到探头有两个信号,相隔时间Δt=22 μs,则患者病变部分的大小为__________.
10.波源S1和S2振动方向相同,频率均为4 Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O､A两点处,OA=2 m,如图所示.两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,速度为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同.求:
(1)简谐横波的波长;
(2)OA间合振动振幅最小的点的位置.
11.如图所示,空间同一平面上有A､B､C三点,AB=5 m,BC=4 m,AC=3 m,A､C两点处有完全相同的两个波源,振动频率为1360 Hz,波速为340 m/s,则BC连线上振动最弱的位置有几处?
12.一列简谐横波,某时刻的波形图象如图甲所示,从该时刻开始计时,波上A质点的振动图象如图乙所示,则
(1)若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为多少?
(2)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应满足什么条件?
标准答案及解析：
1.
解析:利用回声测深器测量海水深度,须记录声波发射时刻及接收到被海底反射回来的声波的时刻,从而得到声波在海水中往返一次的时间Δt,海水深度为
2v t ∆ ,现要测30 m 以上深度时,误差不超过5%,则时间测得值Δt 的误差δ≤2305%1500
⨯⨯s=0.002 s,故测定信号发出及返回的时刻时,精度至少应达到0.001 s.
答案:C
2.
解析:根据惠更斯原理知,声波从声源发出后,在空中向外传播的过程中,形成了以波源为中心的波面,面上的每个点都是子波的波源,然后又形成子波波面,形成包络面,即为新波面,但声源提供的能量一定,在形成新的波面后,总能量不变,但每个新波面获得的能量减少,故在波的传播过程中振幅逐渐减少,故应选C.
答案:C
3.
解析:由图可知,图中O ､M 为振动加强点,此时刻O 处于波谷,M 处于波峰,因此A 错误. N ､P 为减弱点,且两列波振幅相同,因此, N ､P 两点振幅为零,即两质点始终处于平衡位置,B 正确.质点不会随波向前推移,C 不正确.从该时刻经14
周期,两列波在M 点分别引起振动都位于平衡位置,故M 点位于平衡位置,D 正确.
答案:BD
4.
解析:因两波源同时起振,形成的都是绳波,波速相同,因此两列波同时到达P 点,选项A 正确,因f 2>f 1,有λ2<λ1,当①的波峰传至P 点时,②的波峰已过了P 点,即两波峰在P 点不会相遇,根据波的叠加原理,P 点的波峰值不可达到A 1+A 2,选项B 错误,选项C 正确,因波的叠加没有条件,故选项D 错误.
答案:AC
5.
解析:由多普勒效应知,巡警车接收到的频率低了,即观察者接收到的频率低了,说明轿车和巡警车在相互远离,故A 正确.
答案:A
6.
解析:由多普勒效应可知,若声波波源向着观察者运动,则接收到的声波频率增大,选项A 错;声波击碎玻璃杯是声波频率与玻璃杯的固有频率相同,玻璃杯发生共振导致破碎,选项B 正确;由于水对光波和无线电波吸收比对声波吸收的多,所以超声波在水中传播的距离比光波和无线电波在水中传播的距离远得多,选项C 正确.“闻其声不见其人”是声波的衍射现象,选项D 错.
答案:BC
7.
解析:机械波的能量是由振幅决定的,声波在空气中的传播速度都相同,故A ､B 项错;由v=λf 知,v 一定,f 小,λ大,则频率低的声音波长较长,易发生衍射,在山中较远处易听到,故C 项正确.
答案:C
8.
解析:当两列波出现干涉现象时,要产生干涉图样,形成一条加强线,一条减弱线……即加强线､减弱线彼此相间隔的稳定的干涉图样,在图中设定A ､B ､C ､D 四点,实线相交点,即波峰与波峰相遇,都是振动加强点,可知B ､D 决定的直线为加强线,过A ､C 的平行于BD 直线的两条直线也应是加强线,a ､c 两点在BD 直线上,故a ､c 点是振动加强点,分别过b ､d 点且平行于BD 直线的两条直线均在两加强线之间,应为减弱线,故b ､d 两点的振动是减弱的.
答案:B 9.
解析:这列波在人体内的传播速度为v=f·λ=1.45×103 m/s,经病变部分前后表面反射的路程差为2 l=v·Δt,
则l=36
1.4510221022
v t -∆⨯⨯⨯==1.6×10-2m =1.6 cm.
答案:1.6 cm
10.
解析:(1)设简谐横波的波长为λ,频率为ν,波速为v,则λ=v ν
① 代入已知数据得λ=1 m.②
(2)以O 为坐标原点,设P 为OA 间任意一点,其坐标为x,则两波源到P 点的波程差
Δl=x -(2-x),0≤x≤2③,
其中x 、Δl 以m 为单位,合振动的振幅最小的点的位置满足
Δl=(k+12
)λ,k 为整数④, 联立③④式得x=0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m.
答案:(1)1 m (2)0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m
11.
解析:波的干涉图样的规律是一条条从两个波源中间伸展出来的振动加强与振动减弱相间的区域.其中,到两波源距离之差为半波长偶数倍的点在振动加强区域;到两波源距离之差为半波长奇数倍的点在振动减弱区域.在BC 及其延长线上,有到A 的距离与到C 距离之差为1个2λ､1个λ､3个2λ､2个λ…(2n -1)个2
λ､n 个λ的点,这些振动最弱的点与振动最强的点在B ､C 及其延长线上自远处向C 相间递次排列.由题给出的条件可求得,该波波长为25 cm,则B 点到A 与到C 距离之差等于1 m,为波长4倍的振动加强点,C 点到A 与C 距离之差等于3 m,为波长12倍的振动加强点,故在BC 之间应有8处振动最弱的位置.
答案:8处
12.
解析:(1)由振动图象可以看出,此波的周期为0.8 s,所以频率为1.25 Hz.因为发生稳定干涉的条件是两列波的频率相等,所以另一列波的频率为1.25 Hz.
(2)由波动图象可以看出,此波的波长为20 m,当障碍物的尺寸小于或等于20 m 时能够发出明显的衍射.
答案:(1)1.25 Hz (2)见解析。