2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册第三章 机械波单元测试卷（word版含答案）

第三章机械波单元测试
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．如图所示,已知一简谐横波的频率小于5Hz,横波在一条线上传播，某时刻的波形如图中实线所示,经过t=0.2s后波形如图中的虚线所示,则它的波速可能是（　　）
A．32.5m/s
B．37.5m/s
C．62.5m/s
D．87.5m/s
2．下列关于波长、频率和波速的说法正确的是（　　）
A．在波动中，振动相位总是相同的两个质点间的距离叫作波长
B．波的频率由介质决定，波的传播速度由波源决定
C．波由一种介质进入另一种介质时，波长、波速和频率均发生变化
D．波在介质中传播一个波长的距离所用的时间，就是波的周期
3．下列关于机械波的说法正确的是（　　）
A．质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波叫作横波
B．虽然在真空中质点间没有相互作用力，但是机械波还是能在真空中传播
C．波在传播振动这种运动形式的同时，也可将信息传播出去
D．波传播的过程就是介质中的质点随波迁移的过程
4．一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则（　　）
A．该波沿x轴正方向传播
B．若遇到3m的障碍物，该波能发生明显的衍射现象
C．该波的传播速率为0.25m/s
D．经过0.5s，质点P沿波的传播方向移动2m
5．机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（　　）
A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直
B．入射线与反射线可能在法线同侧
C．“回声”是声波的反射现象
D．“回声”是声波的折射现象
6．如图所示，在盛有浅水的水槽中，在t=0时刻以相同的频率拍打水面上的两个点S1和S2产生两列波，两波源相距9cm，频率为2Hz，连线中点处有一浮标始终未振动。距S2 12cm处有一P点，PS2⊥S1S2，经过3s后P点开始振动，下列说法中正确的是（　　）
A．两列波不能发生干涉
B．t=4s时P点的振动方向与S1的起振方向相同
C．若只改变S2的频率则浮标也有可能还是保持静止
D．S1P连线上（两端点除外）共有6个振动减弱点
7．关于波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应
B．“闻其声不见其人”是声波的反射现象
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用波的干涉现象
D．夏日雷声轰鸣不绝，这是声波的衍射现象
8．如图所示，在双曲线的两个焦点F1和F2上放置两个频率相同的波源，它们激起的波的波长为4 cm。就图中A、B、C、D四个质点的振动，下列说法正确的是（　　）
A．若A、B振动加强，则C、D振动一定减弱 B．若A、B振动加强，则C、D振动一定加强
C．A、B、C、D一定振动加强 D．A、B、C、D一定振动减弱
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．如图所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是（　　）
A．时质点5的运动方向向下 B．时质点8的运动方向向上
C．时质点12的运动方向向上 D．时质点16的运动方向向下
10．一列简谐波在某均匀介质中沿x轴传播，从x=3m处的质点a开始振动时计时，图甲为t0时刻的波形图且质点a正沿y轴正方向运动，图乙为质点a的振动图象，则下列说法正确的是（　　）
A．该波沿方向传播，频率为25Hz
B．该波-x方向传播，波速为20m/s
C．若图甲波形图是第一次出现，则t0=2.5×10-2s
D．从t0时刻起，a、b、c三质点中质点b最先回到平衡位置
E.从t0时刻起再经过t=2×10-2s的时间，质点a走过的路程是10cm
11．物理学是一门注重实验和应用的科学，随着科技的发展，物理知识已渗入到人类生产与生活的各个领域，下列说法正确的是（　　）
A．蝙蝠在黑暗中飞行时不会碰到障碍物，是利用了声波的衍射
B．做受迫振动的物体稳定后，其振动周期与物体的固有周期无关
C．将噪声分成两束声波并使它们在某处相遇可消弱噪声，是利用了波的反射
D．交警根据发射的超声波与其反射波的频率变化测车速，是利用了多普勒效应
12．如图所示，图甲为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t＝2s 时刻的波动图像，图乙为质点 P 的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．波沿 x 轴正方向传播
B．再经过 1s 时间，质点 p 向左传播到 0m 位置
C．该波可以与另一列频率为 0.5Hz 的波发生稳定的干涉
D．波在传播过程中遇到 3m 大小的障碍物能发生明显的衍射
E.两列该波相向运动，加强点的振幅为 0.4m
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）如图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图线。从三个图线可知，这三个物体振动的共同特点是具有_______性，三个物体中，最简单的振动是________的振动。图中心脏跳动的图线是某人的心电图，方格纸每个小方格的宽度是0.5 cm，心电图记录仪拖动方格纸的速度是1.8 cm/s。则此人的心率是________次/分。
14．（8分）在日常生活中经常需要精确测量密闭容器内液体的体积，某研究小组做了如下研究：如图所示，实验使用的长方体容器内部的底面积为，高为。在容器顶部镶嵌一个利用超声波测距离的传感器，该传感器测量时，默认超声波在空气中的传播速度为。
(1)若传感器竖直向下发出超声波与接收到反射波的时间间隔为，可知容器内液面到顶部的距离为________，容器内液体的体积为_________；
(2)研究小组在实验中发现，传感器测量液面距顶部的高度与实际高度存在偏差，通过查资料发现超声波在空气中的传播速度与温度有关，并获得下表中的数据。
温度 5 20 35 50
超声波速度 324 333 342 351 360
根据表中的数据可以判断，在环境温度为时超声波速度_________，若传感器测得液面距顶部的高度为，则实际液面距顶部的高度为_________。（结果保留三位有效数字）
15．（7分）图甲中的O点为某波源的位置，该波源从t=0时刻开始振动，其振动图像如图乙所示，产生的横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，已知波速v=2m/s。
（1）求该横波的波长并写出波源的振动方程；
（2）请在图甲中画出t=1.5s时的波动图像。
16．（9分）如图所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1=0、x2=14m处，t=0时两波源开始振动，波源S1的振动方程为y=3sin5πtcm，波源S2的振动方程为y=5sin5πtcm，质点P位于x轴上xP=4m处，已知质点P在t=0.4s时开始振动，求：
（1）这两列波在均匀介质中的波长；
（2）t=0至t=1.5s内质点P通过的路程。
17．（14分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x轴-0.2m和1.2m处，两波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x轴0.2m和0.8m的P、Q两质点开始振动。质点M、N的平衡位置分别处于x轴0.5m和0.6m处。求：
（1）平衡位置在x=0处质点的振动方程；
（2）t=1s时，质点M的位移；
（3）0~3s内质点N运动的路程。
18．（16分）如图所示，某介质中有一质点P从其中心位置开始做振幅A=0.3m的简谐振动，M是P在振动过程中经过的位置，MP=0.15m。已知P开始振动后第一次经过M点的时间t =0.1s，P的振动在介质中激起一列沿PQ方向传播的简谐波，PQ⊥PM。当质点P在上方最大位移处时，Q正通过平衡位置向下运动，PQ 之间的距离x=0.6m。求：
（1）质点振动周期的可能值；
（2）质点P激起的简谐波的最大传播速度；
（3）简谐波以最大速度传播时，质点P自开始振动至t =0.1s时经过的路程。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．B
【详解】
根据
频率小于5Hz，则
可知波传播的时间t=0.2s小于一个周期，传播的距离不到一个波长，波长
若波向左传播，传播的距离为
则波速为
若波向右传播，传播的距离为
则波速为
故选B。
2．D
【详解】
A．波长是在波的传播过程中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，A项错误；
B．波的频率由波源决定，波的传播速度由介质决定，B项错误；
C．波由一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化，但波长和波速会发生变化，C项错误。
D．波在介质中传播一个波长的距离所用的时间，就是波的周期，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波叫作纵波，质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫作横波，A项错误；
B．正是因为真空中质点间没有相互作用力，一个质点的振动不会带动周围质点的振动，从而不能形成机械波，B项错误；
C．波在介质中传播，不仅传播振动形式，而且能将能量和信息传播出去，C项正确；
D．介质中的质点只是在各自的平衡位置两侧做周期性振动，并不随波迁移，D项错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向．故A不符合题意；
B．由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到3m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故B符合题意；
C．由甲读出该波的波长为4m，由乙图读出周期为1s，则波速为
故C不符合题意；
D．质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不沿波的传播方向向前传播．故D不符合题意。
故选B。
5．C
【详解】
AB．波的反射遵守波的反射定律，即反射线在入射线和法线所决定的平面内，分居法线两侧，故AB错误；
CD．声波遇到障碍物时可发声反射，形成回声，因此 “回声”是声波的反射现象，故C正确，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．两列波的频率相同且相位差恒定，所以能发生干涉，故A错误；
B．由题意可知两列波的波速均为
两列波的波长均为
易知t=4s时两列波均已传播到P点，根据几何关系可知P到两波源的波程差为
所以两列波在P点发生稳定地干涉减弱，则P点振幅为零，故B错误；
C．若只改变S2的频率，则两列波不能发生稳定的干涉，浮标不能保持静止，故C错误；
D． S1P连线上（两端点除外）的振动减弱点到两波源的波程差满足
根据干涉减弱点到两波源的波程差与波长的关系有
两式联立解得
所以n=-3、-2、-1、0、1、2，则S1P连线上（两端点除外）共有6个振动减弱点，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应，选项A正确；
B．“闻其声不见其人”是声波的衍射现象，选项B错误；
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用多普勒现象，选项C错误；
D．夏日雷声轰鸣不绝，这是声波的反射现象，选项D错误。
故选A。
8．B
【详解】
在双曲线
中，半实轴长a=4 cm，半虚轴长b=3 cm，故半焦距长为
c==5cm
点A和点B到同一波源的路程差等于实轴长，即8 cm，波的波长为4 cm，故点A和点B到两个波源的路程差等于波长的2倍，点C和点D到同一波源的路程差为零，两个波源的频率相同，但起振方向不一定相同，因此若A、B振动加强，则C、D一定振动加强。
故选B。
9．BC
【详解】
A．在波传播方向上所有参与振动的质点起振方向与波源起振方向相同，所以时质点5的运动方向向上，故A错误；
B．质点8在起振，则在时质点8的运动方向向上，故B正确；
C．质点12在起振，则在时质点12的运动方向向上，故C正确；
D．质点16在 起振，则在时质点16的运动方向向上，故D错误。
故选BC。
10．ACD
【详解】
A．根据图甲所示时刻质点正沿轴正方向运动，则波沿轴方向传播，由图乙可得周期
故频率
故A正确；
B．根据图甲可知，波长
根据波长、波速和周期公式可知
故B错误；
C．若图甲波形图第一次出现，则波从质点处传播到了处，根据传播规律可知
故C正确；
D．分析图乙可知，质点起振方向沿轴负方向，则图甲所示时刻，向波峰运动，向平衡位置运动，向波谷运动，故最先回到平衡位置，故D正确；
E．从时刻起再经过的时间，质点走过的路程是8cm，故E错误。
故选ACD。
11．BD
【详解】
A．蝙蝠在黑暗中飞行时不会碰到障碍物，是利用了声波的反射，故A错误；
B．做受迫振动的物体稳定后，其振动周期与驱动力周期相同，与物体的固有周期无关，故B正确；
C．将噪声分成两束声波并使它们在某处相遇可消弱噪声，是利用了波的干涉，故C错误；
D．交警根据发射的超声波与其反射波的频率变化测车速，是利用了多普勒效应，故D正确。
故选BD。
12．CDE
【详解】
A．从乙图可知， 时刻，P质点正在平衡位置向方向振动，波沿 x 轴负方向传播故A错；
B．质点不随波逐流，故质点P只是以所处的平衡位置做简谐振动，故B错；
C．波的周期是，频率为，与其发生干涉的波的频率也为，所以C对；
D．发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长短或相差不多，故D对；
E．当两列该波相向运动时，两列波形成稳定干涉，加强点的振幅为，E对。
故选CDE。
13．周期性 弹簧振子 67.5
【详解】
机械波是由物体的机械振动产生的，由于物体的振动频率不同，产生的波形也不相同，有规律振动产生的波具有周期性，无规律振动产生的波不具有周期性。由图可知，心脏振动的波形和音叉振动的波形都具有周期性，它们都具有周期性（或它们都是有规律的），三个物体中，最简单的振动是弹簧振子的振动。
图中心脏跳动的图线是某人的心电图，方格纸每个小方格的宽度是0.5 cm，心电图记录仪拖动方格纸的速度是1.8 cm/s．则此人的心脏振动的周期是
心率是
次/分
14．0.255 0.745 354 0.501
【详解】
(1)超声波传到液面时的时间
则距离
容器内液体的体积
．
(2)由题表中数据可知，温度每增加15℃，速度增加，则可知，温度每增加1℃，速度增加量
所以，当温度为40℃时，速度
根据测量原理可知
而实际液面距顶部的高度
联立解得
15．（1）4m，；（2）见解析
【详解】
（1）由图像得：横波的周期为，波长
由于
波源的振动方程为
（2）经1.5s，波向前传播3m，开始起振的方向为向上，则波形图如图
16．（1）4m；（2）28cm
【详解】
（1）波源S1的振动先传到P，由波源S1的振动方程可知，该波的周期
波速
根据
λ=vT
解得
m
（2）波源S2的振动传到P所用的时间为
1.0s
故质点P在0～0.4s内静止不动，在0.4～1.0s内仅参与波源S1的振动，时间为，路程为
s1=6A1=18cm
1.0～1.5s内质点P同时参与两列波的振动，两列波频率相同，发生干涉，由于
|dS2P－dS1P|=6m=λ
故质点P为振动减弱点，其振幅为
AP=|A1－A2|=2cm
则1.0～1.5s内质点P振动的时间为0.5s=T，路程为
s2=5AP=10cm
故质点P在t=0至t=1.5s内通过的路程为
sP=s1＋s2=28cm
17．（1）；（2）-4cm；（3）4cm
【详解】
（1）由图像可得，波长为
周期为
，
平衡位置在x=0处质点的振动方程为
（2）由图像可得，两列波同时到达M点，有
t=1s时，有
则两列波，同时到达波谷，则质点M的位移为-4cm。
（3）右波传到N点的时间
左波传到N点的时间
1.0s后，N点始终处于振动减弱状态，静止不动，所以N点实际振动时间为0.5s，即半个周期，则N点的路程为
18．（1）1.2s或；（2） ；（3）0.75m
【详解】
（1）质点初始时刻从中心位置开始振动，振幅A=0.3m，质点振动位移为
或
分别对应初始时刻向上或向下运动的情况。质点开始振动后经过M点时
x=0.15m
代入上式．考虑到第一次经过M点，相位取大于0的最小值
或
结合，可计算出周期
或
（2）经分析，中心位置和Q点之间最少有3/4个波长，此时波长最大，满足
可解出
取（1）中初始时刻质点向下振动的情况（周期较小），可得到简谐波最大传播速度
（3）要求简谐波以最大速度传播，取初始时刻质点向下振动的情况。T=0.1s时刻质点经过的路程为
答案第1页，共2页
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