第三章 机械波 单元测试题1（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册
第三章
机械波
单元测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔。不考虑波的反射因素，经过一段时间后，水面上的波形将分布于（　　）
A．整个区域
B．阴影Ⅰ以外的区域
C．阴影Ⅱ以外的区域
D．阴影Ⅰ和Ⅱ以外的区域
2．简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．用手握住较长轻质细绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（　　）
A．a、b两质点振动情况完全相反
B．a、b两点之间的距离为半个波长
C．a点完成全振动的次数比b点少一次
D．a、b两点开始振动的时刻相差一个周期
4．如图甲，让一根足够长均匀软绳的绳端M点在垂直于软绳的方向以t=0开始做持续的简谐运动，软绳上会形成横波波形。已知软绳端点M的振动图像如图乙。在t=1.1s
时刻，M、N平衡位置之间只有一个波峰，且N点处在平衡位置且向下运动，M、N两点平衡位置之间距离d=0.6m。下
列说法中正确的是（　　）
A．该波的波速为2m/s
B．该波的波长为0.6m
C．波上各质点的起振方向向上
D．t=0.55s
时，N点位于波峰
5．位于坐标原点的波源S不断地产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为8m/s。已知t=0时刻波刚好传播到x=13m处，部分波形如图所示下列说法错误的是（　　）
A．波源S开始振动的方向沿y轴正方向
B．波源的振动频率为1Hz
C．t=9.25s时x=13m处的质点的位移为-5cm
D．在0～20s内x=13m处的质点通过的路程为4m
6．一简谐横波沿x轴方向传播，已知t＝0.1
s时的波形如图甲所示，图乙是x＝4
m处的质点的振动图像，则下列说法不正确的是（　　）
A．该简谐横波沿x轴负方向传播
B．该简谐横波的波速为10
m/s
C．在t＝0.5
s时，x＝2
m处的质点到达平衡位置，沿y轴负方向运动
D．经过0.4
s，x＝2
m处的质点经过的路程为40
m
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示。经0.6s时间质点a第一次到达波峰位置，则（　　）
A．这列波的波速是m/s
B．b点开始振动的方向沿y轴负方向
C．经过0.6s质点b第一次出现在波峰
D．这列波的周期T=2.4s
8．一列波的波源S在O点做竖直方向、频率为10Hz的简谐运动，t0时刻，向右传播的波形如图所示，向左传播的波形未画出，下列说法正确的是（　　）
A．t0时刻，x=1m处的质点运动方向向上
B．t0时刻，x=-2m处的质点运动方向向上
C．t0+0.175s时刻，x=-1m处的质点处在波谷位置
D．t0-0.025s时刻，x=1m处的质点处在波峰位置
9．让一根均匀软绳的绳端M点在垂直于软绳的方向上做简谐运动，软绳上会形成横波波形，如图甲所示。已知软绳端点M的振动图象如图乙所示。观察发现，当时，软绳上各点都已经开始振动。在时刻，M、N平衡位置之间只有一个波峰，且N点处在平衡位置，M、N两点平衡位置之间距离。则这列波的传播速度可能为（　　）
A．2m/s
B．3m/s
C．4m/s
D．6m/s
10．如图甲所示，在同种均匀介质中，A、B两波源分别位于x=0和x=12m处，t=0时刻起两波源开始振动，其振动图像如图乙所示。已知A波的波长为2m，则下列说法正确的是（　　）
A．两列波不能发生干涉
B．两列波的波速之比为vA：vB=2：1
C．B波的波长为4m
D．t=12s时，A、B两波开始相遇
E.t=16s时，x=5m处的质点位移y=-6cm
11．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点；图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是（
）
A．该波沿方向传播
B．该波的波速为1.6m/s
C．再过0.125s时，质点刚好运动到波谷
D．从到时间内，质点沿轴移动了6m
12．一列简谐横波，在时刻的图像如图甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为，波上A质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是（　　）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．这列波的波速是
C．从开始，紧接着的时间内，A质点通过的路程是2cm
D．从开始，质点P比质点Q早0.4s回到平衡位置
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．一列横波如图所示，t1=0时刻波形为图中实线所示，t2=0.5s时刻波形如图中虚线所示。问：
(1)如果波向右传播，波速多大？
(2)如果波向左传播，波速多大？
14．一列简谐横波沿x轴传播，如图甲所示为t
=
0.1s时刻的波形图，介质中P、Q两质点离开平衡位置的位移相等，P、Q两质点相距8m，图乙为质点P的振动图象。求：
①质点P在t
=
0.7s时离开平衡位置的位移y；
②波速v及波的传播方向。
15．一列简谐横波在x轴上传播，图甲和图乙分别为x轴上距离为的a、b两质点的振动图像。试求出这列波的波长与波速。
16．如图所示，实线为简谐波在t时刻的图线，虚线为波在（t+0.01）s时刻的图线。
（1）若波向左传播，求它可能传播速度？
（2）若波向右传播，求它的最大周期？
参考答案
1．B
【详解】
小孔的宽度与水面波波长差不多，而挡板的长度却比波长大得多，故经过一段时间，区域Ⅱ会因为衍射而弥漫水面波，区域Ⅰ却不能发生明显衍射现象。
故选B。
2．C
【详解】
A图中，波长为2s，周期为
a点正向上振动，质点a从图示位置到达波谷的时间
B图中，波长为s，周期为
a点正向上振动，质点a从图示位置到达波谷的时间
C图中，波长为s，周期为
a点正向下振动，质点a从图示位置到达波谷的时间
D图中，波长为
，周期为
a点正向上振动，质点a从图示位置到达波谷的时间
故C最短。
故选C。
3．D
【详解】
AB．由图可知，a、b两点之间的距离为一个波长，刚好相差一个周期，所以a、b两质点振动情况完全相同，故AB错误；
C．由题图可知，简谐横波向右传播，振源到b点比到a点多一个波长的距离，故b点完成全振动次数比a点少一次，故C错误；
D．根据简谐横波传播过程中，振动在一个周期内传播一个波长的距离，可知a、b两点振动开始时刻相差一个周期，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
AB．在t=1.1s时，M点处于平衡位置，且向上运动，与t=0.1s的运动状态相同，M、N之间只有一个波峰，则有
解得
λ=0.4m
根据图乙可知，振动周期T=0.2s，由λ=vT，解得
故A正确B错误；
C．由图可知，M点开始振动时向下运动，则每个质点的起振方向都向下，故C错误；
D．波传到N点的时的时间
则t=0.55s时，N点的振动时间为
0.55s-0.3s=0.25s
因为每个质点的起振方向都向下，所以N点起振方向向下，经过0.25s，是，此时N点处于波谷，故D错误；
故选A。
5．C
【详解】
A．t=0时刻波刚好传播到x=13m处时，根据波的传播方向可知，该质点开始向y轴正方向振动，因此波源的起振方向沿y轴正方向，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，波长λ=8m，由
可得
故B正确，不符合题意；
C．时，x=13m处的质点处于波峰，位移为5cm，故C错误，符合题意；
D．在内，x=13m处的质点通过的路程为
故D正确，不符合题意。
故选C。
6．D
【详解】
A．由题图乙知t＝0.1
s时，x＝4
m处的质点的振动方向沿y轴正方向，结合题图甲知该简谐横波沿x轴负方向传播，选项A正确，不符合题意；
B．根据题图可知波长λ＝4
m，周期T＝0.4
s，所以波速为10
m/s，选项B正确，不符合题意；
C．在t＝0.1
s时，x＝2
m处的质点在平衡位置沿y轴负方向运动，再过一个周期又回到原位置，选项C正确，不符合题意；
D．经过0.4
s，x＝2
m处的质点经过的路程为4A＝20
cm，选项D错误，符合题意；
故选D。
7．C
【详解】
A．经0.6s时间质点a第一次到达波峰位置，则
这列波的波速是
故AD错误；
B．据质点的振动方向与波的传播方向关系，利用平移法可知波源的振动方向沿y轴正方向，简谐波传播过程中，介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同，b点开始振动的方向沿y轴正方向，故B错误；
C．质点b与相邻波峰间距离为3m，质点b第一次出现在波峰的时刻为
故C正确。
故选C。
8．AC
【详解】
A．由于波源在O点处，x轴正半轴的波向右传播，由“平移法”可知x=1m处的质点向上运动，A正确；
B．t0时刻，x=-2m处的质点与x=2m处的质点运动方向相同，即向下运动，B错误；
C．波的周期为
从t0到t0+0.175s时刻，历时，x=-1m处的质点与x=1m处的质点的位移相同，处于波谷，C正确；
D．t0-0.025s时刻在t0时刻之前，x=1m处的质点处于波谷位置，D错误。
故选AC。
9．AB
【详解】
根据图乙可知，波传播的周期T=0.2s，在t=1.1s时，M点振动方向向上，根据题意可知，有两种可能：第一种：当λ1=d=0.6m时
第二种：当时
故选AB。
10．ACD
【详解】
A．从图甲可知
根据
可知两列波的频率不同，不能发生干涉，故A错误；
BC．两列波在同种均匀介质中，波速相等，根据
可知
又
所以
故B错误，C正确；
D．波在介质中传播速度
在t0=12s时，两列波同时传播到x=6m处，两列波开始相遇，故D正确；
E．在t=10s时，A波的振动传到x=5m处，所以由图乙可判断知t=16s时，A波单独传播到该点时产生的位移为0cm；在t=14s时，B波的振动传到x=5m处，由图乙可判断知t=16s时，B波的振动单独传播到该点时产生的位移等于6cm，所以t=16s时，由位移叠加原理可知，x=5m处质点的位移为y=6cm，故E错误；
故选ACD。
11．AC
【详解】
A．因为t=0.1s时质点Q向下振动，结合波形图可知，该波沿方向传播，选项A正确；
B．该波的波速为
选项B错误；
C．再过0.125s时，波向-x方向传播
s=vt=5m
则此时质点刚好运动到波谷，选项C正确；
D．机械波在传播的过程中，质点只在自己平衡位置附近上下振动，而不随波迁移，选项D错误。
故选AC。
12．ABD
【详解】
A．由乙图读出该时刻即t=0.6s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴正方向，故A正确；
B．由甲图读出该波的波长为，由乙图周期为T=1.2s，则波速为
故B正确；
C．，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过，A质点通过的路程是
故C错误；
D．图示时刻质点P沿y轴正方向，质点Q沿y轴负方向，所以质点P将比质点Q早回到平衡位置。将此图象与正弦曲线进行对比可知：P点的横坐标为，Q点的横坐标为，根据波形的平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为
故D正确。
故选ABD。
13．(1)；(2)
【详解】
(1)如果波向右传播，波传播的距离为
，
波速为
(2)如果波向左传播，波传播的距离为
，
波速为
14．①y
=
-
5cm；②v
=
20m/s，沿x轴负方向传播
【详解】
①由图乙可得质点的振动周期为T
=
1.2s，振动方程为
将代入振动方程得
②时刻介质中、两质点离开平衡位置的位移均为，各质点振动的振幅均为，根据波的图象特点可知、两质点间的水平距离为，即
则这列简谐横波的波长为
则波速
从振动图象可得时质点向轴正方向运动，则由“上下坡”法可知波沿轴负方向传播。
15．见解析
【详解】
若波由a向b传播，因为在0时刻，质点a位于平衡位置向下振动，质点b位于波峰，那么有
则波长
有
所以该速
若波由b向a传播，因为在0时刻，质点a位于平衡位置向下振动，质点b位于波峰，那么有
则波长
又有
所以波速
16．（1）（n=0，1，2，3…）；（2）0.04s
【详解】
据图可知λ=4m
（1）若波向左传播时，则波传播的距离
（n=0，1，2，3…）
所以波速为
（n=0，1，2，3…）
（2）若波向右传播，则波传播的距离
（n=0，1，2，3…）
所以有
即
（n=0，1，2，3…）
则可知，当n=0时，周期最大为
T=0.04s