第三章 机械波 单元测试1（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1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．一列波由波源向周围扩展开去，下列说法中错误的是（　　）
A．介质中各质点只是振动，没有沿波的传播方向迁移
B．介质中各质点振动方式由近及远传播开去
C．介质中各质点振动的能量由近及远传播
D．介质中各质点由近及远传播开去
2．关于波，下列说法正确的是（　　）
A．所有的波（包括电磁波）的传播都需要介质
B．对于传播机械波的介质来说，组成介质的相邻质点之间有相互作用
C．纵波一定有波峰、波谷
D．机械波在传播过程中介质中的质点随波一起传播
3．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变
B．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
C．当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低
4．一列简谐横波沿轴正方向传播，在处的质元的振动图线如左图所示，在处的质元的振动图线如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．该波的周期为15s
B．该波的波长可能为8m
C．在0~4s内处和处的质元通过的路程均为6cm
D．处的质元在平衡位置向上振动时，处的质元在波谷
5．如图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙是质点a的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．该波向x轴负方向传播
B．该波波速为2
m/s
C．该波碰到尺寸为120
m的障碍物不能发生衍射现象
D．该波碰到频率为0.25
Hz的波能发生干涉
6．图1是一列简谐横波在s时的波形图，已知平衡位置在c位置的质点比平衡位置在a位置的质点晚0.5s起振则图2所示振动图像对应的质点可能位于（　　），
A．
B．
C．
D．
7．如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz。现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同的振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说不正确的是（　　）
A．由振源P产生的波先到达弹簧处
B．由振源Q产生的波后到弹簧处
C．两列波可能形成干涉
D．由振源Q产生的波的波速接近4m/s
8．下列说法正确的是（　　）
A．鸣笛火车进站时，站台上旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛频率高
B．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度相同
C．两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互削弱
D．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
E.在用单摆测重力加速度实验中，若所测g值偏大，可能是把n次全振动误记为n+1次
9．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像。从该时刻起，下列说错误的是（　　）
A．经过0.35s时，质点Q距平衡位置的距离等于质点P距平衡位置的距离
B．经过0.25s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度
C．经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3m
D．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向
10．如图所示，S点是波源，其振动频率为100Hz，所产生的简谐横波向左右两侧传播，波速为40m/s，PQ是波传播方向上的两个质点，已知SP=2.1m，SQ=4.3m，以下说法正确的是（　　）
A．波的波长为0.4m
B．波传播到PQ两点的时间差为5.5s
C．当S通过平衡位置向上运动时，Q在波谷，P在波峰
D．当S通过平衡位置向上运动时，Q在波峰，P在波谷
E.若波源S持续不断振动，PQ两个质点的运动情况总是相反
11．关于波的特有现象，下列说法正确的是（　　）
A．只有频率相同的两列波才有可能发生干涉
B．干涉时，振动加强的质点始终处于最大位移处
C．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
D．医生用“彩超”对病人身体的检查是多普勒效应的应用
12．一列简谐横波在某介质中传播经过a、b两点，a、b两点的平衡位置相距3m，如图所示，图中实线表示a点的振动图像，虚线表示b点的振动图像。则（　　）
A．质点a的振动方程为y＝2sin（5πt+）（cm）
B．质点b的振动方程为y＝2sin（5πt）（cm）
C．该波的传播速度可能为90m/s
D．该波的传播速度可能为m/s
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图所示，A，B，C，D，…，L，M，N等为介质中的各质点，设A点做简谐振动，开始振动方向向上，其振幅为2cm，周期为0.2s，在波的传播方向上后一质点的振动比前一质点落后0.05s，画出经过0.4s的波形图。
14．一列简谐横波在时刻的波形如图所示，已知时刻质点的速度为，经过它的速度与第一次相同，再经过它的速度与第二次相同。
（1）判断波的传播方向并计算波的周期；
（2）若波源的振动始终持续，计算的质点运动到波峰的时刻。
15．振动频率为100Hz的波源位于坐标原点，产生的简谐横波分别沿x轴正方向与负方向传播，波速为80m/s。图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，已知a点的坐标满足，且xab=6m。则：
(1)判断b点的位置是位于x轴的正半轴还是负半轴，请写出分析过程；
(2)求出a点坐标的可能值。
16．两列横波在同种介质中沿x轴方向相向传播，t＝0时刻两列波的波形如图所示，前端刚好传到坐标x＝－1m和x＝－2m的A、B两点，若甲波的波速为v甲＝8m/s。
（1）求t＝0时刻，坐标为x＝－8m的质点P已经通过的路程是多少？
（2）求从t＝0到t1＝2s的时间内，坐标原点处的质点位移为20cm的时刻。
参考答案
1．D
【详解】
AD．波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，故A正确，D错误。
BC．波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也即传播了能量，所以波在传播过程中将振动形式以及能量由近及远地传播出去，故BC正确。
本题选择错误的，故选D。
2．B
【详解】
A．电磁波传播不需要介质，故A错误；
B．对于传播机械波的介质来说，前一质点的振动带动相邻后一质点的振动，相邻质点之间有相互作用，故B正确；
C．纵波没有波峰和波谷，只有密部和疏部，故C错误；
D．机械波传播时，介质中的质点只在平衡位置附近振动，并不随波一起向前传播，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．不论声源如何运动，声源的频率是不变的，故A正确；
B．波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，故B错误；
C．声源远离观察者运动时，声源频率不变，但观察者接收到的频率就低，故C正确；
D．声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
4．B
【详解】
A．由振动图像可知，该波的周期为12s，A错误；
B．由振动图像可知，从到之间至少有，因此
可得
当时，波长为
B正确；
C．由振动图像可知，在0~4s内处质元通过的路程为
而处的质元通过的路程为
C错误；
D．由振动图像可知，处的质元在平衡位置向上振动时，处的质元在波峰处，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
A．由图乙可知，在0.5s~1.5
s内，a点向着y轴正方向运动，则由图甲可知，波向x轴正方向传播，选项A错误；
B．由图甲可知，波长，由图乙可知，周期，所以波速
选项B正确；
C．120
m的尺寸远大于该波波长，所以衍射现象不明显，但不是不能发生衍射现象，选项C错误；
D．频率为0.25
Hz的波与该波的频率不同，所以不会发生干涉现象，选项D错误。
故选B。
6．B
【详解】
由图2知，时刻质点处于平衡位置上方，且向上振动。由题，c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，则知该波的周期为s，波的传播方向为向右，则
作出s前的波形图像，即时刻的波形图像如图所示（红线）
则位于平衡位置上方且振动方向向上的质点位于区间为bc间，即有
故B正确，ACD错误。
故选B。
7．C
【详解】
AB．由“上下坡”法可知P振源起振方向向上，Q振源起振方向向下，故先到达振动系统的是P波，故振源P离振动系统较近，故AB正确，不符合题意；
C．产生干涉的条件是两列波的频率相等，而P、Q的频率不相等，故不会形成干涉，故C错误，符合题意；
D．Q晚到达弹簧振子所在位置，且小球产生了较强烈的振动，即共振，故Q的频率接近2HZ，故波速接近
故D正确，不符合题意。
故选C。
8．ADE
【详解】
A．根据多普勒效应可知，鸣笛火车进站时，声波的传播速度变大，站台上旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛频率高。故A正确；
B．声波的传播速度与介质有关，同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不相同。故B错误；
C．两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加也相互加强，都属于振动加强点。故C错误；
D．根据多普勒效应，超声波被血管中的血流反射后，由于血液流动使探测器接收到的超声波频率发生变化。故D正确；
E．把n次全振动误记为n+1次，则带入计算得周期偏小，根据公式有
计算得到的加速度的值偏大。故E正确。
故选ADE。
9．ABD
【详解】
A．根据甲乙两图可知，该波的波长和周期分别为
λ=4m，T=0.2s，所以波速为
乙图中t=0时刻质点P正向下振动，在甲图中，根据波形平移法可知该波是向右传播的；甲图中，此时P正向下运动，Q点正向上运动，周期T=0.2s，经过时，P点到达波峰，Q点到达平衡位置下方，但未到波谷，则质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，故A错误；
B．经过时，P点到达波谷，加速度达到最大值。Q点到达平衡位置上方，但未到波峰，所以质点Q的加速度小于质点P的加速度，故B错误；
C．波沿x轴的正方向传播，波速为v=20m/s，则经过0.15s，波传播距离
x=vt=20×0.15m=3m
故C正确；
D．，质点Q的运动方向沿y轴负方向，故D错误；
本题选择错误的，故选ABD。
10．ADE
【详解】
A．由波长、波速和周期的关系
可知，波的波长为
λ=0.4m
故A正确；
CD．波从S点传播到Q点需要的时间
由因为Tf=1，可知波的周期
T=0.01s
故
同理波从S点传播到P点需要的时间
故
当S通过平衡位置向上运动时，Q点滞后，故在波峰位置，P点滞后，故在波谷位置，故C错误，D正确；
B．波传播到PQ两点的时间差为
t=tSQ-tSP=0.055s
故B错误；
E．由于波是从S往两边传播，当P质点在波峰时，Q质点在波谷；当P质点在波谷时，Q质点在波峰，两个质点的运动情况总是相反。故E正确。
故选ADE。
11．AD
【详解】
A．由波的干涉定义可知，只有频率相同的两列波才有可能产生干涉，A正确；
B．干涉时，振动加强的质点振幅最大，其位移随时间做周期性变化，不会始终处于最大位移处，B错误；
C．波遇到障碍物时，只有障碍物的尺寸与波的波长相差不多，或比波长更小时，会产生明显的衍射现象，C错误；
D．医生用“彩超”对病人身体的检查是多普勒效应的应用，D正确。
故选AD。
12．BCD
【详解】
AB．由图知该波的周期为T=0.4s，振幅A=2cm，则角速度
质点b的振动方程为
质点a的振动方程为
选项A错误，B正确；
BC．分析a质点的振动方程，当时y=2cm，而对质点b，当t=0.1s时，y=2cm，结合波的周期性可知：
若质点a向质点b传播，从a传到b的距离
则波速为
当n=0时，v=90m/s
若质点b向质点a传播，则
则波速为
当n=1时，m/s，选项CD正确。
故选BCD。
13．见解析
【详解】
振幅为2cm，周期为0.2s，在波的传播方向上后一质点的振动比前一质点落后0.05s，故波长为4个间距，经过0.4s，传播8个间距，此时I点的振动方向向上，如图
14．（1）向轴正向传播，1.2s；（2）
【详解】
（1）设从时刻到第一次速度相同经历的时间为，第一次与第二次速度相同经历的时间为，若波向左传播，则，与题意不符，故波向轴正向传播
波向轴正向传播，则
周期
（2）时刻，处的质点开始振动，设振动传到处时间为，由图可知波长，则波速
的质点运动到波峰的时刻
15．(1)x轴的正半轴；(2)(2.4m，0)
【详解】
(1)由公式可得
若b点在x轴的正半轴，则有
或(n=0、1、2……)
当时，n的取值不满足为整数，当时，当时满足，则说明b点位于x轴的正半轴
(2)b点的位置是位于x轴的正半轴且xab=6m，则a点坐标为(2.4m，0)
16．（1）30cm；（2）0.5s和1.5s
【详解】
（1）由波形图可知，乙波的振幅A＝10cm，t＝0时刻质点P已经振动了个周期，故t＝0时刻质点P通过的路程
（2）由图可知，λ甲＝4m，则甲波的周期为
因波在同种介质中传播，波速相同，故
由图可知，λ乙＝8m，则乙波的周期为
，从t＝0时刻起，乙波波峰第一次传到坐标原点处所需的时间
t＝0时刻，甲波的波峰刚好传到坐标原点处，要想满足题意，两列波的波峰必须同时到达坐标原点处
甲波的波峰到达坐标原点处的时刻为
乙波的波峰到达坐标原点处的时刻为
又
解得
当n＝0时，k＝1，
当n＝1时，k＝3，
当n＝2时，k＝5，
故从t＝0到t＝2s的时间内，坐标原点处的质点位移为20cm的时刻为0.5s和1.5s