2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册第三章 机械波 期末质量检测卷（word版含答案）

第三章 机械波 期末质量检测卷
一、单选题
1．手机A的号码是133××××0002，手机B的号码是133××××0008.手机A呼叫手机B时，手机B发出响声且屏上显示手机A的号码“133××××0002”，若将手机A置于一透明真空玻璃罩中，用手机B呼叫手机A，则玻璃罩外面的人发现手机A（　　）
A．发出响声，并显示手机B的号码“133××××0008”
B．不发出响声，但显示手机B的号码“133××××0008”
C．不发出响声，但显示手机A的号码“133××××0002”
D．既不发出响声，也不显示号码
2．一列简谐横波沿轴负方向传播，如图所示，其中图甲是时的波形图，图乙是该波中某振动质点的位移随时间变化的图像（两图用同时刻作为起点）。
图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像（ ）
A．处的质点
B．处的质点
C．处的质点
D．处的质点
3．一列波长大于 1m 的横波沿着 x 轴正方向传播，处在 x1=1m 和 x2=2m 的两质点 A、B 的振动图像如图所示。由此可知（　　）
A．波长为m
B．波速为 1m/s
C．3s 末 A、B 两质点的位移相同
D．1s 末 A 质点的振动速度大于 B 质点的振动速度
4．直角坐标系xOy的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线，位于处的一波源发出的两列机械波a、b同时分别在介质I、Ⅱ中传播，某时刻的波形图如图所示，此时刻b波恰好传到处，下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向沿y轴正方向
B．处质点P在这段时间内的路程为10cm
C．两列波的频率关系
D．此时刻a波传到处
5．一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波的图象如图所示．若波速为16m/s，则波长和频率分别是（　　）
A．8m，2Hz B．8 m，0.5 Hz C．4 m，2 Hz D．4 m，0.5 Hz
6．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图（甲）是t=3s时的波形图，图（乙）是波中某质点P的振动图象，下列判断中正确的是（　　）
A．质点P在t=3s时沿y轴负方向振动
B．质点P在t=3s时的速度为零
C．质点P的平衡位置坐标可能是x=4cm
D．该简谐波的波速为1m/s
7．某一列简谐横波中的质点a的振动图象如图甲所示，这列简谐横波在t=1.0s时的波形图如图乙所示，则（　　）
A．这列波沿x轴负方向传播，波度v=0.02m/s
B．这列波沿x轴负方向传播，波度v=0.5m/s
C．t=0至t=1s的时间内，质点a的位移始终在增大
D．t=4s时刻，a质点经平衡位置向下振动
8．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示，此时质点P恰在波峰，质点Q恰在平衡位置且沿y轴负方向振动．再过0.6s，质点Q第一次到达波峰．则下列说法正确的是（ ）
A．此波沿x轴正方向传播，且传播速度为60m/s
B．1s末质点P的位移为﹣0.2m
C．质点P的位移随时间变化的关系式为y=0.2cos（2πt）m
D．0 0.9s时间内质点Q通过的路程为（0.8+）m
二、多选题
9．一列简谐横波在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。关于这列简谐波，下列说法正确的是（　　）
A．周期为4.0s B．振幅为20cm
C．传播方向沿x轴正向 D．传播速度为10m/s
10．声波在空气中的传播速度为，在钢铁中的传播速度为。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为，若该波在空气中的波长为，则下列说法中正确的是（　　）
A．桥的长度约为 B．桥的长度约为
C．该波在钢铁中的波长为 D．该波在钢铁中的波长为
11．一根拉紧的水平弹性绳上的、两质点的平衡位置间的距离为，质点在质点的右侧，一列简谐横波沿此弹性绳向右传播。时质点的位移达到正向最大，质点的位移恰好为零，且向下运动；时质点第一次回到平衡位置。若该波的波长大于，则下列说法正确的是（　　）
A．这列简谐横波的波长为 B．这列简谐横波的波速为
C．时，质点在波谷 D．时，质点在波谷
12．图（a）为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图（b）为质点Q的振动图象，下列说法正确的是（　　）
A．从t=0时刻开始计时P点的振动方程为
B．从t=0时刻开始计时，P、Q两点在时位移相同
C．在t=1.0s时刻，设波已经传播过x=-100m处，那么在t=1.8s时，的R点在处于平衡位置下方在向上振动
D．从t=0.10s到t=0.225s，质点P通过的路程为
三、解答题
13．一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，波源位于x=0位置，t=0时刻波源开始振动，t=1.5s时刻的波形如图所示，此时该波刚好传到x=3m处，求：
(1)该波的波长、频率和波速？
(2)此后再经过多长时间x=6m处的质点第一次出现在波谷位置？
14．某介质中形成一列简谐波，在时刻，区间内的波形如图中的实线所示。
(1)若波沿轴正方向传播，时刻恰好传到点，且再经过，处的点第一次到达正的最大位移处，求该列波的周期；
(2)若该列波的周期如(1)所求，且沿轴负方向传播，求波形变成如图中虚线所示所需的时间。
15．两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为，波源的振幅均为。图所示是两列波在0时刻的图象，此刻介质中平衡位置在和处的P、Q两质元刚开始振动。质元的平衡位置位于处。
(1)求两列波相遇的时刻；
(2)求到这段时间内质元运动的路程。
16．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.2s时刻的波形如下图中实线所示，t＝0.5s时刻的波形如图中虚线所示，则：
(1)如果波向x轴负方向传播，求该波的周期T
(2)如果周期T＞0.3s，且t＝0时刻，x＝2m处的质点正处在波谷，求这列波传播的方向？传播的速度为多少？
(3)在(2)问的条件下，发现从t＝0时刻开始，波传播3s后，＝2m处的质点运动的路程为3m，求该质点的振幅A为多少？
参考答案
1．B
【解析】声波为机械波，传播需要介质，在真空中不能传播，光波、手机发射的信号均为电磁波，传播不需要介质，可以在真空中传播，故用手机B呼叫手机A时，玻璃罩外的人能看到手机A显示手机B的号码，但听不到声音，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．A
【解析】由图乙可知，该波的振动周期是4s，所以结合甲图可知，t=0时，该波的波形如图中红色线
图乙上，t=0s时刻，只有x=0m处质点位于最大位移处。故乙图是x=0处的质点的振动图像。
故选A。
3．A
【解析】AB．波从A向B传播，AB间的距离
Δx=(n＋）λ，n=0，1，2，…
由于，波长大于1m，则n只能取0，即有
Δx=λ
波长
λ=m
波速为
v==m/s
A正确；B错误；
C．3s末A、B两质点的位移分别为yA=-2cm，yB=0，位移不同，C错误；
D．由振动图像读出，1s末A质点的位移yA=2cm，处于波峰，速度最小，B质点的位移yB=0，处于平衡位置，速度最大，所以1s末A质点的速度小于B质点的速度，D错误。
故选A。
4．D
【解析】A．此时刻b波恰好传到处，该质点向下振动，故波源的起振方向沿y轴负方向，故A错误；
B．根据图像可知，处质点P在这段时间内振动了 ，经过的路程为
故B错误；
C．这两列波是由同一振源引起的，故两列波的频率关系相同，故C错误；
D．根据图像可知，波传播了2个周期，右侧波长为4m，故此时刻a波传到处，故D正确。
故选D。
5．A
【分析】
由图象可明确波长大小，再根据波长、频率和波速之间的关系可解得频率的大小．
【解析】由相邻波峰间的距离读出波长为，由波速为16m/s可以得到简谐运动的周期
故频率
故A正确，BCD错误．
故选A．
【点睛】
本题考查波长、频率和波速之间的关系，要注意明确对图象的认识，明确根据图象可分析波长、振幅以及质点的振动方向．
6．C
【分析】
根据振动图象切线的斜率等于速度，分析质点P在t=3s的速度大小和方向．运用波形平移法判断甲图上质点的状态，从而确定质点P可能的位置．分别读出波长和周期，即可求得波速．
【解析】A．由图乙知，t=3s时图象切线的斜率为正值，说明质点P此时正沿y轴正方向振动，故A错误．
B．由图乙知，t=3s时质点P的位移为0，正通过平衡位置，速度最大，故B错误．
C．由图甲知，简谐横波沿x轴正方向传播，x=4cm处的质点正通过平衡位置向上，与质点P在t=3s时的状态相同，所以质点P的平衡位置坐标可能是x=4cm，故C正确．
D．由甲读出波长λ=4cm，由图乙读出周期T=4s，则该波的波速v==1cm/s．故D错误．
【点睛】
本题考查基本的读图能力，由波动图象读出波长，由波的传播方向判断质点的振动方向，由振动图象读出周期，判断质点的振动方向等等都是基本功，要加强训练，熟练掌握．
7．B
【分析】
根据甲图得到质点a的振动情况和周期，根据乙图得到波长，运用波形平移法得到波形的平移方向．
【解析】AB．根据甲图得到质点a的振动周期为2s，1s时刻向下振动；运用波形平移法可知波向-x方向传播；波长为1m，故波速为：，故A错误，B正确；
C．从甲图可以看出，t=0至t=1s的时间内，质点a的位移先增大后减小，故C错误；
D．x-t图象的斜率表示速度，从甲图可以看出，t=4s时刻，a质点经平衡位置向上振动，故D错误；
故选B．
【点睛】
本题关键是明确波动图象与振动图象的关系，波动图反映了不同质点同一时刻的运动情况，而振动图象反映一个质点各个不同时刻的运动情况．
8．D
【解析】
图中质点Q恰在平衡位置且沿y轴负方向振动，由波形平移法可知，此波沿x轴负方向传播．由题有T=0.6s，得 T=0.8s，波长 λ=24m，所以波速为：，故A错误．质点P的位移随时间变化的关系式为：y=Acos（t）=0.2cos（）=0.2cos（2.5πt）m，当t=1s时，代入得 y=0，故BC错误．质点Q的位移随时间变化的关系式为：y=-Asin（t）=-0.2sin（）=-0.2sin（2.5πt）m．当t=0.1s时，y=-0.2sin（2.5π×0.1）m=- m．0 0.8s时间内质点Q通过的路程为4A=4×0.2m=0.8m，0.8-0.9s时，通过的路程为m，所以0 0.9s时间内质点Q通过的路程为（0.8+）m．故D正确．故选D．
点睛：本题根据波形平移法判断波的传播方向，根据振幅、周期和初相位表示质点的振动方程，从而能求任意时刻质点的位移．
9．CD
【解析】A．由
可得
ω=5π
则周期为
选项A错误；
BCD．由波的图象得，振幅A=10cm、波长λ=4m，故波速为
由表达式可得P点在t=0时振动方向为y轴正方向，波向x轴正方向传播，选项B错误，CD正确。
故选CD。
10．BC
【解析】AB．设桥的长度为L，则有
代入数据，得
故A错误；B正确；
CD．声音在不同介质中的频率是不变的，则有
解得
故C正确；D错误。
故选BC。
11．AC
【解析】A．简谱横波沿长绳向右传播，a质点的位移达到正向最大时，b质点的位移恰为零且向下运动。则a、b间距离，（n=0，1，2…）又该波的波长大于1.2m，则n=0，波长λ=1.6m，选项A正确；
B．t=1s时，a第一次回到平衡位置，则该波的周期T=4s，该波的波速，选项B错误；
C．该波的周期T=4s，从0~1s，b质点正好振动了个周期，则b质点在波谷，选项C正确；
D．同理，0~5s时，a质点正好振动了个周期，正好回到平衡位置，选项D错误。
故选AC。
12．BD
【解析】A．因为t=0.1s时刻质点Q向下振动，可知波沿x轴负向传播，波的周期T=0.2s，则
振幅A=10cm，t=0时刻，质点P的位置在x轴下方与t=0.1s时刻关于x轴对称，则质点P的初相，从t=0时刻开始计时P点的振动方程为
选项A错误；
B．从t=0时刻开始计时，P点在时位移
Q质点在时位移
选项B正确；
C．在t=1.0s时刻，质点Q在平衡位置向上振动，因QR=36.5m= ，则此时R点在平衡位置下方向下振动，再经过0.8s=4T，即在t=1.8s时刻，R点还是在平衡位置下方向下，选项C错误 ；
D．从t=0.10s到t=0.225s，经过的时间为
质点P振动到最低位置，通过的路程为
选项D正确。
故选BD。
13．(1)波长为4m，频率为0.5Hz，波速为2m/s；(2)3s
【解析】(1)由图可知
解得
由此可得频率为
可解得波速为
(2)由图可知再经过
处的质点开始振动，向y轴正方向发生运动，则再经过
第一次到达波谷，则
14．(1)0.16s；(2)，
【解析】(1)由题意可知，时刻处的波峰经传到处，有
解得
(2)若波沿轴负方向传播，则经过时间形成如图中虚线所示波形，则
解得
，
15．（1）；（2）
【解析】
(1)由题意，读图知波源位于的波的波前位于点，坐标为，波源位于的波的波前们位于点，坐标为
“左”侧波的速度
“右”侧波的速度
设两波前相遇于坐标为点，则
解得
(2)由(1)，两波前相遇的位置坐标为
这正是点的坐标，也就是说，两列波的波前在点相遇。即在，点开始振动。
两列波是相干波，它们的相差恒定为0，会产生稳定的干涉图样（为驻波）。
由题意，读图知
波的周期为
点到两波源的波程差
因而点是振动加强点（干涉相长），是波腹。因而点的振幅
点第一个振动周期，通过的路程是，则总路程为
16．(1) （n=0，1，2，…）；(2) x轴正方向传播，；(3)
【解析】(1)由图可知
波向负方向最小位移为5m
故有
解得
（n=0，1，2，…）
(2)根据题意可得：波向x轴正方向传播
可得
由
解得
(3)由
解得