第二章 机械波 单元检测试题（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-4
第二章
机械波
单元检测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．如图甲所示为一列简谐横波在t＝2s时波的图像，P为介质中的一个质点。图乙是质点P的振动图像，那么该波的传播速度v和传播方向是（　　）
A．v＝1.0m/s，沿x轴负方向
B．v＝0.5m/s，沿x轴负方向
C．v＝0.5m/s，沿x轴正方向
D．v＝1.0m/s，沿x轴正方向
2．一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（10πt）cm。另一质点Q位于x
=
4
m处。关于这列简谐波及Q点的运动，下列说法不正确的是（　　）
A．周期为0.4
s
B．传播方向沿x轴正向
C．当t=0.5
s时，Q点正向上振动
D．经过2
s，P点的路程为4
m
3．海上作业和军事领域中，在雷达无法使用的时候，经常通过解析海上浮标的位置信号来粗略地定位船舶和潜艇。设某海域内常态下海浪表面波长为，延海浪传播方向有、、三个间距150m的浮标，常态下浮标上下浮动周期为，而当某小型潜艇经过时，系统检测到浮标发生异常浮动，后和后又相继检测到、浮标发生了异常浮动，则下列说法正确的是（　　）
A．浮标随海水波浪方向向前移动
B．浮标区域常态下海水波浪速度为
C．根据数据可推测小型潜艇行驶速度约为
D．常态下浮标到达最高点时，浮标处在海平面位置
4．一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=2s时刻，该波的波形图如图甲所示，A、B和C是介质中的三个质点。图乙表示介质中某质点的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．在t=0s时刻，质点A的速率比质点B的大
B．在t=1s时刻，质点A的加速度大小比质点B的大
C．质点C的振动图像与图乙相同
D．若波速v=3m/s，则质点A在20s内的运动路程为60m
5．一列简谐横波在时刻的波形图如图中实线所示，a、b两质点与各自平衡位置的距离相等。虚线为时的波形图，下列说法正确的是（　　）
A．该波可能以10m/s大小的速度沿x轴正向传播
B．从至时间内，质点a运动的路程为6m
C．a、b两质点受到的回复力总是相同
D．a、b两质点平衡位置间的距离为2m
6．一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻，波刚好传到x=2m处，波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点，其中一质点的振动图像为图b。下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向向下
B．图b是质点P的振动图像
C．在t=1.5s时，质点Q的位移为6cm
D．从t=0起，质点Q比质点P先达到波谷
7．“B超”可用于探测人体内脏的变化状况。如图为超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循与光的折射规律类似，可表述为（式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为（　　）
A．
B．
C．D．
8．站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况，以下说法正确的是（　
　）
A．当火车进站时，鸣笛声的音调变低
B．当火车进站时，鸣笛声的音调变高
C．当火车离站时，鸣笛声的音调变低
D．当火车离站时，鸣笛声的音调变高
9．在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有（　　）
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B．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
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E.天文学上根据星球上某些元素发出的光波的频率，可以算出星球靠近或远离我们的速度
10．t=0时刻，位于x=0处的波源由静止开始沿y轴向下振动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，t=6s时的波形图像如图所示，再过2s波源停止振动。M是坐标为x=33m处的质点（图中未画出）。下列说法正确的是（　　）
A．波的传播速度是3m/s
B．波源停止振动后，再经过5s质点M开始运动
C．质点M共运动了0.8m的路程
D．t=14s时刻质点M位于波谷处
11．一简谐横波以4m/s的波速沿水平绳向x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示，绳上两质点M、N的平衡位置相距波长的。设向上为正，t1时刻质点M位移为-0.02m且向上运动，（t1小于一个周期）。则下列说法正确的是（　　）
A．该横波的波长为4m
B．t=0时刻，质点N向上振动
C．
D．t1时刻，质点N的位移为0.02m
12．一列简谐横波沿直线传播。以波源由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图像如图所示，已知、A的平衡位置相距0.9m。以下判断正确的是（　　）
A．波长为1.2m
B．波速大小为0.3m/s
C．波源起振方向沿y轴正方向
D．质点A的动能在时最大
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。
14．如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，图甲是这列波在t=0时刻的波形图，图乙是波上某质点的振动图像。求：
（1）这列波的传播速度；
（2）若图乙是图甲中质点P的振动图像，判断这列波的传播方向；
（3）若这列波沿x轴正方向传播，请在下图中画出经过t2=0.75s时的波形图。
15．小王不停地把手指插入水池中，使水面产生圆形水波。当他的手指运动频率加快时，产生的波的频率、波速和波长会如何变化?请说明理由。
16．在如图所描述的时刻，是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
（1）随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是质点在向那个方向迁移？质点在哪个方向上运动？
（2）指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？
（3）由图中时刻经过时，质点的位移有什么特点？
参考答案
1．C
【详解】
在t＝2s时，质点P沿y轴正向运动，结合波的图像可知，波沿x轴正方向传播，波速为
故选C。
2．A
【详解】
A．质点P的振动方程y=10sin（10πt）cm，则有
所以，周期为
A符合题意；
B．将
代入y=10sin（10πt）cm，得
说明t=0时刻质点P的速度向上，波的传播方向沿x轴正方向，B不符合题意；
C．图示时刻Q正向下运动，当t=0.5
s时，Q点正向上振动，C不符合题意；
D．时间经过2
s，即经过10个周期，一个周期内质点的路程是4个振幅，则2s内P点的路程为
D不符合题意。
故选A。
3．B
【详解】
A.
浮标是“海面”上的标识物，它不随海水波浪方向向前移动，只是在各自位置上下浮动，故A错误；
B.
浮标上下浮动周期为，即海水波浪的周期T=5s，海浪表面波长=，所以浮标区域常态下海水波浪速度
故B正确；
C.
小型潜艇经过时，浮标发生异常浮动，由题知某小型潜艇经过相邻的两个浮标用时=3s，三个浮标的间距=150m，可推测小型潜艇行驶速度约为
故C错误；
D.
浮标、间距为150m，正好是海浪表面波长的倍，则常态下浮标到达最高点时，浮标处在最低点，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．由图乙可知，振动周期为T=4s，在t=0s时刻A处于波谷，B处于平衡位置且向下振动，故B的速率较大，A错误；
B．在t=1s时刻，A处于平衡位置，B处于波谷，故B的加速度较大，B错误；
C．由图甲可知，在t=2s时刻，质点C的振动方向向下，符合图乙特点，故质点C的振动图像与图乙相同，C正确；
D．质点A在20s，即5T内的路程为20A，即100cm，D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．若沿x轴正向传播，则波速
（n=0、1、2、3……）
若沿x轴负向传播，则波速
（n=0、1、2、3……）
n=0时v=10m/s，即该波可能以10m/s大小的速度沿x轴负向传播，选项A错误；
B．因机械波的周期无法确定，则不能质点a在0.2s内运动的路程，选项B错误；
CD．a、b两质点与各自平衡位置的距离相等，可知两质点平衡位置之间的距离为半个波长，即2m，两质点的振动情况总相反，回复力总是等大反向，选项C错误，D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．在t=0时刻，波刚好传到x=2m处，由同侧法可知起振向下，
则波源的起振也向下，故A正确；
B．图b可读出t=0时刻的质点在平衡位置向上振动，则图b是质点Q的振动图像，故B错误；
C．根据图a可读出波的波长为，图b可读出周期为，则波速为
故
t=1.5s=
t=0时刻Q向上振动，有图b可知在t=1.5s时质点Q的位移为-2cm，故C错误；
D．从t=0起，P向下振动，Q向上振动，则质点Q比质点P后达到波谷，故D错误；
故选A。
7．D
【详解】
已知入射角为i，设折射角为α，根据题意有
可得
故选D。
8．BC
【详解】
AB．音调由频率决定，频率大时音调高，频率小时音调低，火车进站时旅客接收到的频率会变大，故音调变高，故A错误；B正确；
CD．火车离站时，旅客接收到的频率会变小，故音调会变低，故C正确；D错误。
故选BC。
9．BCE
【详解】
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是由于光速比声速大的缘故，与多普勒效应无关，故A不符合题意；
B．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，从而知道血流的速度，这是观察者相对波源运动时接收到波的频率发生变化的现象，所以利用了多普勒效应，故B符合题意；
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，这是观察者相对波源运动时接收到波的频率发生变化的现象，可以用多普勒效应解释，故C符合题意；
D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同，这是由于波在不同介质中波速不同的缘故，与多普勒效应无关，故D不符合题意；
E．天文学上根据星球上某些元素发出的光波的频率，可以算出星球靠近或远离我们的速度，这是观察者相对波源运动时接收到波的频率发生变化的现象，所以利用了多普勒效应，故E符合题意。
故选BCE。
10．AC
【详解】
A．由题意和图知，波长为12
m，T=4
s，得
v=3
m/s
故A正确；
B．由题意和图知，t=8
s时波传到24
m处，还需要
波传播到M点，故B错误；
C．波源振动了两个周期，M也会振动两个周期，所以M运动的路程是0.8
m，故C正确；
D．t＝6
s时有两个波谷，分别是x＝3
m、x＝15
m，传播到x＝33
m的M点，分别需要时间10
s和6
s，可得t=12
s或t=16
s时刻M位于波谷处，故D错误。
故选AC。
11．ACD
【详解】
A．半波长为2m，故
故A正确；
B．波沿水平绳向x轴正方向传播，根据同侧法，可以判断t=0时刻，N点向下振动，故B错误；
C．由
，，
得
故
t=0时刻，M在y=0.02m，振幅为0.04m，故初相为
所以M的振动方程为
经时间t1(小于一个周期)，M点的位移?0.02m，即
解得
故C正确；
D．因为两质点M、N的平衡位置相距波长的，故N点落后M点，所以N点的初相
故N点的振动方程为
将
代入得
故D正确。
故选ACD。
12．ABC
【详解】
AB．据图像可知：A比波源晚振动3s，其周期为4s，所以波速为
再据波速公式得
故AB正确；
CD．据波的传播特点，各质点的起振方向与波源的起振方向相同；据图像可知，起振方向沿y轴的正方向，质点A在4s时位于最大位移处，速率为零，动能为零，故C正确，D错误。
故选ABC。
13．见解析
【详解】
我们人耳能听见的声音频率范围在到之间，蝙蝠发出的是超声波，频率大于。
14．（1）；（2）波沿x轴负方向传播；（3）见解析
【详解】
（1）根据图像可知波长，周期T=0.6s，波的传播速度为
（2）在时刻，P点向下振动，可知波沿x轴负方向传播；
（3），即传播0.25T后的波形，则时的波形图如图所示
15．见解析
【详解】
由于频率由波源决定，当他的手指运动频率加快时，产生的波的频率会变大，由于波速由介质决定，始终在水中传播，波速不变，由波长公式可知波长变短。
16．(1)见解析；(2)见解析；(3)位移为0
【详解】
(1)如下图所示
凸起的最高点在图中由M向P移动，M点并不随波迁移，而只在垂直于纸面的方向上运动。
(2)图中K点是凹下最低的位置，随着时间的推移，凹下最低的位置由K向Q移动。
(3)由由图中时刻经过时，M质点回到平衡位置，故位移为0。