
1.當(dāng)一個(gè)探險(xiǎn)者進(jìn)入一個(gè)山谷后,為了估測(cè)出山谷的寬度,他吼一聲后,經(jīng)過0.5 s聽到右邊山坡反射回來的聲音,又經(jīng)過1.5 s后聽到左邊山坡反射回來的聲音,若聲速為 340 m/s,則這個(gè)山谷的寬度約為( )
A.170 m B.340 m
C.425 mD.680 m
【答案】C
【詳解】由d=v·eq \f(t1,2)+v·eq \f(t1+t2,2),可得山谷的寬度約為d=425 m,故選項(xiàng)C正確。
2.圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線,則( )
A.2與1的波長、頻率相等,波速不等
B.2與1的波速、頻率相等,波長不等
C.3與1的波速、頻率、波長均相等
D.3與1的頻率相等,波速、波長均不等
【答案】D
【詳解】波1、2都在介質(zhì)a中傳播,故1、2的頻率、波速、波長均相等,A、B錯(cuò)。波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播,波速不同,但波源沒變,因而頻率相等,由λ=eq \f(v,f)得波長不同,故C錯(cuò),D對(duì)。
3.某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長為1 m,波速為340 m/s,在海水中的波長為4.5 m。
(1)該波的頻率為________ Hz,在海水中的波速為________m/s。
(2)若物體在海面上發(fā)出的聲音經(jīng)0.5 s聽到回聲,則海水深為多少?
(3)若物體以5 m/s的速度由海面向海底運(yùn)動(dòng),則經(jīng)過多長時(shí)間聽到回聲?
[答案] (1)340 1 530 (2)382.5 m (3)0.498 s
[詳解] (1)由f=eq \f(v,λ)得f=eq \f(340,1) Hz=340 Hz。
因波的頻率不變,則在海水中的波速為
v海=λf=4.5×340 m/s=1 530 m/s。
(2)入射聲波和反射聲波用時(shí)相同,則海水深為
s=v海eq \f(t,2)=1 530×eq \f(0.5,2) m=382.5 m。
(3)物體與聲音運(yùn)動(dòng)的過程示意圖如圖所示。
設(shè)聽到回聲的時(shí)間為t,則v物t+v海t=2s。
代入數(shù)據(jù)解得t=0.498 s。
4.一列聲波在介質(zhì)Ⅰ中的波長為0.2 m。當(dāng)該聲波從空氣中以某一角度傳入介質(zhì)Ⅱ中時(shí),波長變?yōu)?.6 m,如圖所示,若介質(zhì)Ⅰ中的聲速是340 m/s。求:
(1)該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播時(shí)的頻率;
(2)該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播的速度。
[答案] (1)1 700 Hz (2)1 020 m/s
[詳解] (1)聲波在介質(zhì)Ⅰ中傳播時(shí),由v=λf得
f=eq \f(v1,λ1)=eq \f(340,0.2) Hz=1 700 Hz,
由于聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí),頻率不變,所以聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播時(shí),頻率為 1 700 Hz。
(2)由v=λf得聲波在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度為
v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。
對(duì)波的衍射現(xiàn)象的理解
5.如圖所示,正中有一O點(diǎn)是水面上一波源,實(shí)、虛線分別表示該時(shí)刻的波峰、波谷,A是擋板,B是小孔,經(jīng)過一段時(shí)間,水面上的波形發(fā)生明顯衍射的區(qū)域是( )
A.陰影Ⅰ區(qū)域 B.陰影Ⅱ、Ⅲ區(qū)域
C.陰影Ⅰ、Ⅱ區(qū)域D.無明顯衍射區(qū)域
[答案] B
[詳解] 水波在傳播過程中遇到了小孔B,與水波波長相比,小孔B的尺寸比較小,所以能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,水面上的波能明顯進(jìn)入陰影Ⅱ、Ⅲ區(qū)域;但與水波波長相比,A擋板的尺寸較大,不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,所以水面上波分布于除陰影Ⅰ以外區(qū)域,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。
6.水波通過小孔,發(fā)生了一定程度的衍射,為使衍射現(xiàn)象更明顯,下列做法可取的是( )
A.增大小孔尺寸 B.增大小孔尺寸
C.增大水波頻率 D.減小水波頻率
【答案】D
【詳解】根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,可知本題中要使現(xiàn)象更明顯,可采?。簻p小小孔尺寸或增大水波波長,或同時(shí)減小小孔尺寸、增大水波波長,所以A、B錯(cuò)誤;介質(zhì)已確定,波速是確定的,由v=λf知:若f改變了,λ也會(huì)改變,就會(huì)影響衍射發(fā)生的明顯程度,因此欲增大波長,必須減小水波頻率,故C錯(cuò)誤,D正確。
7.觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長,相鄰波紋間距離與AB間距相等。下列說法正確的是( )
A.水面波經(jīng)過孔后波速減小
B.水面波經(jīng)過孔后波紋間距離可能變大
C.若波源頻率增大,衍射現(xiàn)象更明顯
D.如果將孔擴(kuò)大,可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象
【答案】D
【詳解】在同一介質(zhì)水中,波速不變,A錯(cuò)誤;頻率由波源決定,保持不變,由λ=eq \f(v,f)可知波長不變,即水面波經(jīng)過孔后波紋間距離不變,B錯(cuò)誤;若波源頻率增大,波長變短,孔的尺寸大于波長,衍射現(xiàn)象會(huì)變得不明顯,C錯(cuò)誤;如果將孔擴(kuò)大,大于波長,衍射現(xiàn)象會(huì)變得不明顯,可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象,D正確。
8.(2023上·四川內(nèi)江·高二四川省內(nèi)江市第六中學(xué)??茧A段練習(xí))下列關(guān)于機(jī)械波和機(jī)械振動(dòng)說法正確的是( )
A.做簡諧振動(dòng)的物體每次經(jīng)過平衡位置時(shí),加速度一定為零
B.機(jī)械波的頻率越小,經(jīng)過障礙物的衍射現(xiàn)象就越好
C.物體做受迫振動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)力的頻率越高,受迫振動(dòng)的物體振幅越大
D.波源振動(dòng)得越快,波就傳播得越快
【答案】B
【詳解】A.做簡諧振動(dòng)的物體每次經(jīng)過平衡位置時(shí),加速度不一定為零,例如單擺擺動(dòng)到平衡位置,具有豎直方向的向心加速度,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)
機(jī)械波的頻率越小,波長越長,越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,經(jīng)過障礙物的衍射現(xiàn)象就越好,故B正確;
C.物體做受迫振動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近物體的固有頻率,受迫振動(dòng)的物體振幅越大,故C錯(cuò)誤;
D.波的傳播速度由介質(zhì)決定,與波源振動(dòng)頻率無關(guān),故D錯(cuò)誤。
故選B。
9.(2023上·山東棗莊·高二校聯(lián)考階段練習(xí))在水槽里放兩塊擋板,中間留一個(gè)狹縫,水波通過狹縫的傳播情況如圖所示。若在擋板后M點(diǎn)放置一乒乓球,乒乓球沒有振動(dòng)起來,下列說法正確的是( )
A.為使乒乓球振動(dòng)起來,可適當(dāng)增加波源的振動(dòng)頻率
B.為使乒乓球振動(dòng)起來,可適當(dāng)增加波源的振動(dòng)振幅
C.為使乒乓球振動(dòng)起來,可適當(dāng)減小狹縫的寬度
D.乒乓球振動(dòng)起來后,會(huì)隨水波的傳播向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)
【答案】C
【詳解】A.增大波源的振動(dòng)頻率,則波長會(huì)變小,衍射現(xiàn)象較之前比變得不明顯,故A錯(cuò)誤;
B.適當(dāng)增加波源的振動(dòng)振幅,對(duì)衍射現(xiàn)象無影響,故B錯(cuò)誤;
C.適當(dāng)減小狹縫的寬度,衍射現(xiàn)象更加明顯,乒乓球的振動(dòng)會(huì)變得比原來更明顯,故C正確;
D.乒乓球振動(dòng)起來后,乒乓球在平衡位置附近振動(dòng),但不會(huì)向遠(yuǎn)處傳播,故D錯(cuò)誤。
故選C。
10.(2023上·四川資陽·高二四川省樂至中學(xué)??计谥校┠硻M波在介質(zhì)中沿x軸傳播,圖甲為時(shí)的波形圖,圖乙為P點(diǎn)(處的質(zhì)點(diǎn))的振動(dòng)圖像,那么下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.該波向左傳播,波速為
B.質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)方向總相反
C.時(shí),質(zhì)點(diǎn)P處于平衡位置,并正在往y軸正方向運(yùn)動(dòng)
D.若該波波長越大,則越容易發(fā)生明顯的衍射
【答案】C
【詳解】A.由圖乙可知,0.75s時(shí)P點(diǎn)向y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng),該波的周期T為2s,則由圖甲可知,該波向左傳播,該波的波長為4m,則該波的波速為
故A正確;
B.由圖甲可知質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的平衡位置距離恰好半個(gè)波長,則質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)方向總相反,故B正確;
C.由圖乙可知,時(shí),質(zhì)點(diǎn)P處于平衡位置,并正在往y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;
D.波的波長越大,越容易發(fā)生明顯的衍射,故D正確。
本題選錯(cuò)誤的,故選C。
11.(2023上·江蘇鹽城·高二江蘇省射陽中學(xué)??计谥校┠惩瑢W(xué)觀察到波長不同的水波通過三個(gè)寬度相同的狹縫時(shí)的現(xiàn)象,在甲、乙、丙三幅照片中,波長分別是狹縫寬度的 如下圖所示,下列說法正確的是( )
A.水波通過狹縫后波長變短
B.這是水波的衍射現(xiàn)象,有些波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象
C.此現(xiàn)象可以說明,波長一定, 縫越窄衍射現(xiàn)象越明顯
D.此現(xiàn)象可以說明,縫寬一定,波長越長衍射現(xiàn)象越明顯
【答案】D
【詳解】A.水波通過狹縫后波長不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B.這是水波的衍射現(xiàn)象,衍射是波特有的性質(zhì),任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
CD.該實(shí)驗(yàn)的狹縫寬度相等,波長不等,則此現(xiàn)象可以說明,縫寬一定,波長越長衍射現(xiàn)象越明顯,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
故選D。
12.(2023上·四川綿陽·高三綿陽中學(xué)??茧A段練習(xí))漁船上的聲吶利用超聲波來探測(cè)遠(yuǎn)方魚群的方位。某漁船發(fā)出的一列超聲波在時(shí)的波動(dòng)圖像如圖1所示,圖2為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像,則( )
A.該波的波速為
B.該波沿x軸負(fù)方向傳播
C.時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P沿x軸運(yùn)動(dòng)了1500m
D.時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為2m
E.此超聲波遇到大小為的孔會(huì)發(fā)生明顯的衍射
【答案】ADE
【詳解】A.由圖1可知,該波的波長
由圖2可知周期
該波的波速為
故A正確;
B.由圖2可知,在時(shí)刻,P質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正方向,根據(jù)上下坡法可知該波沿x軸正方向傳播,故B錯(cuò)誤;
C.質(zhì)點(diǎn)P在平衡位置上下附近振動(dòng),不會(huì)隨波遷移,故C錯(cuò)誤;
D.質(zhì)點(diǎn)P在時(shí)間內(nèi)做全振動(dòng)的次數(shù)為
依題意,期間其運(yùn)動(dòng)的路程為
故D正確。
E.當(dāng)波的波長大于或接近障礙物的尺寸大小時(shí),將發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,此超聲波遇到大小為的孔會(huì)發(fā)生明顯的衍射,故E正確。
故選ADE。
13(2023·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,波長大于2m,t=0時(shí)刻x1=2m處的質(zhì)點(diǎn)M位于平衡位置向上振動(dòng),x2=4m處的質(zhì)點(diǎn)N位于波峰,經(jīng)過1s的時(shí)間質(zhì)點(diǎn)M第一次到達(dá)波峰。下列說法正確的是( )
A.該波的波長為8m
B.該波的波速為m/s
C.t=0.5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)M和N的位移第一次相等
D.2s末質(zhì)點(diǎn)M的速率大于N點(diǎn)的速率
E.該波在傳播過程中遇到尺寸為4m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
【答案】BCD
【詳解】AB.t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M位于平衡位置向上振動(dòng),經(jīng)過1s的時(shí)間質(zhì)點(diǎn)M第一次到達(dá)波峰,則
根據(jù)題意質(zhì)點(diǎn)M和N之間的距離
因?yàn)椴ㄩL大于2m,則n只能取0,解得
波速
故A錯(cuò)誤,B正確;
C.t=0.5s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M位移為
質(zhì)點(diǎn)N位移為
質(zhì)點(diǎn)M和N的位移第一次相等,故C正確;
D.波周期為4s,則2s末(經(jīng)過半個(gè)周期)質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置速度最大,N處于波谷速度為零,故D正確;
E.該波在傳播過程中遇到尺寸為4m的障礙物,由于波長相比較障礙物尺寸小得多,則不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故E錯(cuò)誤。
故選BCD。
14.(2023下·浙江·高二蕭山區(qū)第三高級(jí)中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的波源,從時(shí)刻開始沿y軸負(fù)方向振動(dòng),形成一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波。某時(shí)刻在之間第一次出現(xiàn)如圖所示的波形,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P、Q的位移大小相等,方向相反,且從該時(shí)刻起,質(zhì)點(diǎn)P第一次回到平衡位置和質(zhì)點(diǎn)Q第一次回到平衡位置所用時(shí)間之比為。已知時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q恰好第一次到達(dá)波峰處,則以下說法正確的是( )
A.圖示時(shí)刻P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的加速度大小相等、方向相反
B.若能發(fā)生穩(wěn)定干涉,該波所遇到的波的頻率為Hz
C.從時(shí)刻開始,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P第二次到達(dá)波峰時(shí),m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程為10cm
D.若該波在傳播過程中遇到一個(gè)尺寸為80m的障礙物,這列波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象
【答案】ABC
【詳解】A.圖示時(shí)刻P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位移等大、反向,則加速度大小相等、方向相反,故A正確;
B.設(shè)質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為x,波的傳播速度為v,則從該時(shí)刻起,質(zhì)點(diǎn)P第一次回到平衡位置的時(shí)間
質(zhì)點(diǎn)Q第一次回到平衡位置的時(shí)間
由題意知
聯(lián)立可得
因?yàn)闀r(shí)質(zhì)點(diǎn)Q恰好第一次到達(dá)波峰處,所以
可得
,
其頻率
發(fā)生干涉時(shí),兩列波的頻率相同,故B正確;
C.質(zhì)點(diǎn)P從開始振動(dòng)到第二次出現(xiàn)波峰所用的時(shí)間為
波從P點(diǎn)傳到處所需時(shí)間為
則處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為
即T,質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)的路程為8cm,所以處的質(zhì)點(diǎn)路程為10cm,故C正確;
D.衍射現(xiàn)象是波的特性,衍射一定能發(fā)生,障礙物尺寸80m大于該波的波長12m,不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,故D錯(cuò)誤。
故選ABC。
15.(2018·安徽合肥·統(tǒng)考一模)如圖所示,一簡諧橫波在某區(qū)域沿x軸傳播,實(shí)線a為t=0時(shí)刻的波形圖線,虛線b為時(shí)刻的波形圖線,已知該簡諧橫波波源振動(dòng)的頻率為f=2.5Hz,虛線b與x軸交點(diǎn)P的坐標(biāo)xp=1m。下列說法中正確的是( )
A.這列波的傳播速度大小一定為20m/s
B.這列波一定沿x軸正向傳播
C.可能有
D.可能有
E.若該列波遇到寬度為6m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
【答案】ACE
【詳解】A.簡諧波的周期為
所以傳播速度為
故A正確;
B.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向未知,前后時(shí)刻的位置也沒有說明,所以傳播方向無法確定,故B錯(cuò)誤;
C.從圖可知,可能運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
或者
所以有可能是1.25s,故C正確;
D.根據(jù)上面選項(xiàng)分析,1.45s不在可能運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi),故D錯(cuò)誤;
E.小孔或障礙物的尺寸比波的波長小,或者跟波長差不多時(shí),波才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,此時(shí)障礙物的寬度小于波長,所以有明顯的衍射現(xiàn)象,故E正確。
故選ACE。
16.(2023·新課標(biāo)卷·T14)船上的人和水下的潛水員都能聽見輪船的鳴笛聲。聲波在空氣中和在水中傳播時(shí)的( )
A. 波速和波長均不同B. 頻率和波速均不同
C. 波長和周期均不同D. 周期和頻率均不同
【答案】A
【詳解】聲波的周期和頻率由振源決定,故聲波在空氣中和在水中傳播的周期和頻率均相同,但聲波在空氣和水中傳播的波速不同,根據(jù)波速與波長關(guān)系可知,波長也不同。故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選A。
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