第三章 机械波 单元测试题（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册
第三章
机械波
单元测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．区分横波和纵波的依据是（　　）
A．是否沿水平方向传播
B．质点振动的方向和波传播的远近
C．质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上
D．质点振动的快慢
2．如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9m，c在波谷，该波的波速为2m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则（　　）
A．此波向右传播
B．b点振动周期为3s
C．c点运动速度大小为2m/s
D．此波在a、d两点之间传播需3s
3．如图所示，为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是（　　）
A．波向x轴正向传播
B．此时刻质点B速度方向沿y轴负向
C．此时刻质点C速度方向沿y轴负向
D．此时刻质点D的加速度方向与速度方向一致
4．如图所示，在xOy平面内有两个沿z轴方向（垂直xOy平面）做简谐运动的点波源S1（1，0）和S2（4，0），振动方程分别为、。两列波的波速均为1m/s，两列波在点B（2.5，3）和点C（4，4）相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互（　　）
A．加强、加强
B．减弱、减弱
C．加强、减弱
D．减弱、加强
5．一列简谐横波在时刻的波形图如图中实线所示，从此时刻起，经0.1s波形图如图中虚线所示，若波传播的速度为20，下列说法中不正确的是（　　）
A．这列波的周期为0.4s
B．
时刻质点a沿y轴正方向运动
C．从时刻开始质点a经0.2s通过的路程为0.8m
D．
处的质点的位移表达式为
6．如图甲所示为一列简谐横波在t=20s时的波形图，图乙是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（　　）
A．v=50cm/s，向左传播
B．v=100cm/s，向左传播
C．v=50cm/s，向右传播
D．v=100cm/s，向右传播
7．一列简谐横波沿x轴负方向传播，时刻的波形如图所示，P为波传播方向上的一个质点，则下列关于P点的位移x、速度v、回复力F、加速度a随时间t变化的关系可能正确的是（　　）
A．B．
C．D．
8．如图所示，图甲为一列沿x轴传播的简谐波在时刻的波形.图乙表示该波传播的介质中处的质点a从时起的振动图象，则（　　）
A．波沿x轴正方向传播
B．波传播的速度为20m/s
C．，质点a的加速度沿y轴负方向
D．a质点的振动方程为
9．两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，波速均为。波源分别位于和处，振幅均为。时刻两列波的图像如图所示，此时平衡位置在和处的P、Q两质点刚开始振动。图中质点M的平衡位置在处，下列说法正确的是（　　）
A．两列波的周期均为
B．内，Q点通过的路程为
C．时，M点处于平衡位置且向下振动
D．后，P点偏离平衡位置的位移始终为0
10．一列简谐横波沿x轴正向传播，t=0时波的图像如图所示，质点P的平衡位置在x=8m处。该波的周期T=0.2s。下列说法正确的是（　　）
A．该列波的传播速度为40m/s
B．在0~0.5s内质点P经过的路程为20m
C．t=0.6s时质点P的速度方向沿y轴正方向
D．t=0.7s时质点P位于波谷
E.质点P的振动方程是（cm）
11．如图所示，O点为简谐横波的波源。振幅为5
cm的波从O点分别沿x轴向正方向和负方向传播，Oa＝3
m，Ob＝4
m，Oc＝6
m。t＝0时，波源O由平衡位置开始竖直向下振动；t＝6
s时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动。则下列说法中正确的是（　　）
A．该波的周期为4
s
B．该波的波速为0.75
m/s
C．t＝6
s时质点b经过平衡位置向上运动
D．当质点c向下运动时，质点a一定向上运动
12．图甲为一列简谐横波在t＝0时的波形图，P是平衡位置在x＝0.5
m处的质点，Q是平衡位置在x＝2.0
m处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．这列波的传播速度为20
m/s
C．从t＝0到t＝0.15
s，这列波传播的距离为3
m
D．从t＝0.10
s到t＝0.15
s，P通过的路程为10
cm
E.t＝0.15
s时，P的加速度方向与y轴正方向相反
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．在网络搜索引擎上键入“多普勒效应”一词，查找多普勒效应的应用，并写出一篇介绍文章，全班同学进行交流。
14．渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。已知某超声波的频率为1.25×105Hz，某时刻，该超声波在水中传播的波形图如图所示。
（1）从该时刻开始计时，写出x=15×10-3m处质点做简谐运动的表达式。（振幅用A表示）
（2）现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为6s，求鱼群与渔船间的距离（忽略船和鱼群的运动）。
15．图示为一列简谐横波在时刻的波形图象，、、是介质中的三个质点。已知波是沿轴正方向传播的，波速。
(1)判断质点此时的振动方向；
(2)求质点在内通过的路程。
16．如图是一列向右传播的横波，波速为0.4m/s，M点的横坐标xM=10m，图示时刻波传到N点。从图示时刻开始计时，求：
（1）这列波的波长和周期；
（2）M点第二次到达波峰需要的时间t；
（3）t时间内，N点经过的路程。
参考答案
1．C
【详解】
区分横波和纵波的依据是质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上；若质点振动的方向和波传播的方向相互垂直，则为横波；若质点振动的方向和波传播的方向在同一直线上，则为纵波。
故选C。
2．B
【详解】
A．此时a经平衡位置向上振动，根据“上下坡法”可知，波是向左传播的，故A错误；
B．由图可知，这列波的波长为
波的周期为
故B正确；
C．c点在波谷，所以此时c点运动速度大小为0，故C错误；
D．此波在a、d两点之间传播所需时间
故D错误；
故选B。
3．D
【详解】
ABC．由于前面质点振动带动后面质点振动，可知波向x轴负方向传播，此时刻质点B速度方向沿y轴正向运动，质点C速度方向沿y轴正向运动，ABC错误；
D．此刻质点D向沿y轴负向运动，而加速度方向总是指向平衡位置也沿着y轴负方向，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
因为B点距两波源距离一样，而两波源的相位相反，所以在B处叠加总是相互减弱。由振动方程可知，周期为
波长为
C距两波源的距离差为
而两波源的相位相反，所以在C点振动总是加强。
故选D。
5．B
【详解】
A．由图可知，该简谐横波的波长：λ=8m，则波的周期为
解得
A正确；
B．因为
根据波形的平移可知，波的传播方向沿x轴负方向，由上下坡法可知，当t=0时，a处的质点速度沿y轴负方向，B错误；
C．由图可知，该简谐横波的振幅为：A=0.4m，从t=0时刻经0.2s时，经过的时间是半个周期，质点a通过的路程等于2个振幅，即0.8m，C正确；
D．t=0时刻x=4m处的质点正向y轴负方向运动，所以其初相位为π，即其位移表达式为
D正确。
故选B。
6．A
【详解】
由题图甲读出该波的波长λ=100cm；由题图乙读出该波的周期T=2s。所以波速为
50cm/s
通过y-t图像可以得到t=20s的时刻，P点的运动方向向上。再对照题图甲，若波向右传播，则P的运动方向向下；若波向左传播，则P的运动方向向上，故判定波是向左传播的。
故选A。
7．D
【详解】
A．波沿x轴负方向传播，作出时刻波形如图虚线所示：
时刻质点P的位移为负值，向平衡位置运动，选项A错误；
B．时刻质点P的速度为正，向平衡位置运动过程中，速度逐渐增大，选项B错误；
C．时刻质点P的回复力为正，向平衡位置运动过程中，回复力逐渐减小，选项C错误；
D．时刻质点P的加速度为正，向平衡位置运动过程中，加速度逐渐减小，选项D正确。
故选D。
8．BD
【详解】
A．由乙图，时刻，质点a向上运动，在甲图上，由波形的平移可以知道，该波沿x轴负方向传播。故A错误；
B．依题意，质点a的振动周期和波长为
λ
则波速为
故B正确；
C．质点a在时刻位于波谷，则时刻质点a的加速度沿y轴正方向，故C错误；
D．由乙图，有
故a质点的振动方程为
故D正确。
故选BD。
9．AD
【详解】
A．两波的波长均为，所以周期为
A正确；
B．内，即个周期，Q点通过的路程为
B错误；
C．两波传播到M点的时间为
时，M点于平衡位置且向上振动。C错误；
D．时，右波刚传播到P点，此时，左波在该点由平衡位置向上振动，右波在该点由平衡位置向下振动，叠加后，速度为零，位移始终为零。D正确。
故选AD。
10．ACE
【详解】
A．由图可知，波长为8m，则波的传播速度为
故A正确；
B．在0~0.5s内，质点P振动了个周期，则质点P经过的路程为
故B错误；
C．t=0.6s=3T时，质点P位于平衡位置，沿y轴正方向传播，故C正确；
D．时，质点P位于平衡位置，且沿y轴负方向传播，故D错误；
E．由图可知，A=10cm，
所以
故E正确。
故选ACE。
11．AC
【详解】
AB．t＝0时，波源O由平衡位置开始竖直向下振动，则每一质点开始振动时都由平衡位置竖直向下振动。根据t＝6
s时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动，由于
Oa＝3
m，Oc＝6
m
可知波速
v＝＝1
m/s
t＝6
s时质点a振动了
t－＝3
s＝
则周期
T＝4
s
A正确，B错误；
C．经过
＝4
s
质点b开始振动，质点b开始振动时，从平衡位置向下振动，t＝6
s时质点b振动了
＝0.5T
所以t＝6
s时质点b经过平衡位置向上运动，C正确；
D．质点c比质点a晚振动了个周期，当质点c向下运动时，质点a可能向上运动，也可能向下运动，D错误。
故选AC。
12．ABCE
【详解】
A．由乙图得出，在
t=0s时Q点的速度方向沿y轴正方向，由同侧法判断可知该波沿x轴正方向传播，故A正确；
B．由甲图读出波长为
由乙图可读出周期为
则波速为
故B正确；
C．从t=0到t=0.15s，波传播的距离为
故C正确；
D．从t=0.10s到t=0.15s经过时间为
由于在t=0.10s时质点P不在平衡位置和最大位移处，所以从t=010s到t=015s，质点P通过的路程不等于10cm，故D错误；
E．题可知P点向下振动，因此经过，质点振动到平衡位置上方向上振动，加速度向下，与y轴的正方向相反。，故E正确。
故选ABCE。
13．见解析
【详解】
1.雷达测速仪
检查机动车速度的雷达测速仪是利用多普勒效应。交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车车辆的速度；
2.多普勒效应在医学上的应用
在临床上，多普勒效应用也不断增多，近年来迅速发展起来的超声波脉冲检查仪就是一个很好的例子。当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率改变，由这种频率偏移就可以知道血流的方向和速度。
14．（1）y=Acos（2.5π×105t）m；（2）
【详解】
（1）质点振动的周期和圆频率为
结合图可知，x=15×10-3m处质点做简谐运动的表达式为
（2）由题图可知，
故
故距离为
??
15．(1)
轴正方向；(2)4.4cm
【详解】
(1)因波沿轴正方向传播，根据波的传播方向与质点振动方向的关系可知质点此时的振动方向为沿轴正方向。
(2)由波形图可知该波波长
根据波速公式
解得
所以
在时，质点在平衡位置，质点在一个周期内通过的路程为振幅的4倍，在周期通过的路程为
16．（1）1.6m，4s；（2）27s；（3）135cm
【详解】
（1）由题图可知，这列波的波长为
周期为
（2）x=0.8m处质点的振动传播到M点时，M点第一次到达波峰，需要的时间为
所以从图示时刻开始计时，M点第二次到达波峰需要的时间为
（3）由于
并且N点从平衡位置起振，所以t时间内，N点经过的路程为