第三章 机械波 单元提高测试卷（Word版含解析）

第3章 机械波
一、单选题
1．关于横波和纵波，下列说法正确的是（　　）
A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．形成纵波的质点，随波一起迁移
D．形成纵波的质点不随波迁移
2．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。干涉型消声器可用来消弱高速气流产生的噪声。它的结构及气流运行情况如图所示，产生的波长为的声波沿水平管道自左向右传播。在声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇。要达到消弱噪声的目的，路程差应为（　　）
A．波长的整数倍 B．波长的奇数倍
C．半波长的奇数倍 D．半波长的偶数倍
3．一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形图如图甲所示，质点P的振动图像如图乙所示，则该波的传播方向、波速以及Q点的运动情况分别是（　　）
A．沿x轴负方向，15m/s，Q点正在沿y轴正方向运动
B．沿x轴正方向，15m/s，Q点正在沿y轴负方向运动
C．沿x轴负方向，30m/s，Q点正在沿y轴正方向运动
D．沿x轴正方向，30m/s，Q点正在沿y轴负方向运动
4．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形，P、Q两个质点的平衡位置分别位于和处。时，质点P恰好第二次位于波峰位置。下列说法正确的是（　　）
A．这列波的周期为0.5s
B．这列波的传播速度为6m/s
C．时，质点Q将位于波峰位置
D．质点Q在0~0.9s内的路程为18cm
5．同一介质里的两列简谐横波的振幅都是20cm，传播速度大小相同。实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇，则(　　)
A．在相遇区域会发生干涉现象
B．平衡位置为x=6m处的质点此刻速度为零
C．平衡位置为x=8.5m处的质点此刻位移y>20cm
D．从图示时刻起再经过0.25s，虚线波向左传播了个波长的距离
6．在某一均匀介质中，由波源O发出的简谐横波沿x轴正负方向传播，某时刻的波形如图，其波速为5m/s，振幅为20cm。下列说法正确的是（ ）
A．波的频率与波源的频率无关
B．此时P、Q两质点振动方向相同
C．再经过0.5s，波恰好传到坐标为（m，0）的位置
D．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3Hz
7．一列简谐波沿x轴的正方向传播，在t=0时刻的波形图如图所示，已知这列波的P点至少再经过0.3s才能到达波峰处，则以下说法正确的是（ ）
①这列波的波长是5m
②这列波的波速是10m/s
③质点Q要经过0.7s才能第一次到达波峰处
④质点Q到达波峰处时质点P也恰好到达波峰处
A．只有①、②对 B．只有②、③对
C．只有②、④对 D．只有②、③、④对
8．一列简谐横波，某时刻的波形如图1所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图2所示，则下列判断正确的是
A．该列波沿x轴负方向传播
B．该列波的波速大小为1m/s
C．若此波遇到另一列简谐横渡并发生稳定干涉现象，则所遇到的波的频率为0.4Hz
D．若该波遇到一障碍物发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定比40cm大很多
二、多选题
9．一列简谐横波沿轴正方向传播，在时刻与两个时刻，轴上区间的波形完全相同，如图所示。图中、两质点在时刻位移均为振幅的一半，下列说法中正确的是（　　）
A．该波的波速可能为
B．时刻，处的质点位移一定是
C．从时刻起，处的质点比处的质点先回到平衡位置
D．从时刻起，在质点第一次到达平衡位置时，质点恰好到达波峰
10．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
11．一沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，图中M、N两质点的平衡位置相距3.6m，两质点的位移均为0.02m，且此时质点M正沿y轴正方向运动，t=0.4s时，质点M第一次到达波峰。则下列分析正确的是（　　）
A．该简谐横波沿x轴负方向传播
B．该简谐横波的波长为3.6m
C．该简谐横波的传播速度为1.5m/s
D．0~0.1s内，质点N通过的路程为0.02m
12．平静的水池表面有两个振源A、B，固有振动周期均为T。某时刻A开始向下振动，相隔半个周期B开始向下振动，二者振动的振幅相同，某时刻在水面上形成如图所示的水波图。其中O是振源连线的中点，OH为中垂线，交叉点G、H的中点为D，C点位于波峰和波谷的正中间，实线代表波峰，虚线代表波谷。下列说法中正确的是（　　）
A．如果在E点有一个小的漂浮物，经半个周期将向左漂到F点
B．两列波叠加后，O点的振动始终减弱
C．图中G、H两点振幅为零，D点的振幅也为零
D．C点此时振动的速度为零
三、填空题
13．如图所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s。
（1）求简谐横波的波长______。
（2）P点的振动______（填“加强”或“减弱”）。
14．车以80km/h速度行驶，从对面开来超高速列车，向背后奔驶而去．此间超高速车所发出的汽笛声开始若听取“哆”音，后来听到的则是降低的“咪”音（假定“哆”音和“咪”音的频率之比为．设声速为1200km/h，则超高速列车的时速是________km/h．
15．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
四、解答题
16．一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为v＝6.0m/s，在t＝0时刻波形图如图所示，质点P的位移为10cm，求：
(1)P质点的振动周期；
(2)从t＝0时刻(图示时刻起)，经多长时间P质点才第一次达到波峰；
(3)指出在t＝1.1s时刻，质点P的振动方向。
17．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？
18．如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4m，若S1、S2振动频率均为5Hz，两列波的波速均为10m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R=BS1为半径画圆。
(1)该波的波长为多少？
(2)在S1、S2连线上振动加强的点有几个，它们距S1的距离为多少？
(3)在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点？
19．如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1=SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：
(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？
(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？
(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D四点中，哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点？
(4)若两列波单独传播时的振幅相等，都为A，现两列波同时传播。关于加强点的理解，小明认为：由于加强点始终加强，故加强点的位移始终是2A，他的说法对吗？为什么？
20．一列沿方向传播的简谐横波，在时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为。、两点的坐标分别为和，已知时，点第二次出现波峰。
(1)这列波的传播速度多大？
(2)从时刻起，经过多长时间点第一次出现波峰？
(3)当点第一次出现波峰时，点通过的路程为多少？
试卷第2页，共9页
参考答案
1．D
【解析】AB．横波质点的振动方向与传播方向相互垂直，纵波质点的振动方向与传播方向有时相同，有时相反，故AB项错误；
CD．介质中的质点都是在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，故C项错误；D项正确；
故选D。
2．C
【解析】根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，ABD错误，C正确；
故选C。
3．C
【解析】由P点的振动图像可知，t=0时刻质点P向下振动，结合波形图可知，波沿x轴负方向传播，波速为
由“同侧法”可知，Q点正在沿y轴正方向运动。
故选C。
4．D
【解析】A．简谐横波沿x轴正方向传播，由波形平移法知，t=0时刻质点P经平衡位置向上运动，则质点P第二次到达波峰需经
则
故A错误；
B．该波的波长为λ=2m，则波速
故B错误；
C．t=0时刻Q点通过平衡位置向下运动，故
t=0.6s=1.5T
时，质点Q第二次通过平衡位置向上运动，故C错误；
D．因
故质点Q在0～0.9s内的路程为
故D正确。
故选D。
5．C
【解析】A．传播速度大小相同，实线波的频率为2 Hz，其周期为0.5 s，由图可知：虚线波的波长等于实线波波长的1.5倍，则虚线波的周期等于实线波周期的1.5倍，虚线波的周期为0.75 s，则两波的频率不同，所以不能发生干涉现象，故A错误；
B．两列简谐横波在平衡位置为x＝6 m处，振动加强，速度是两者之和，所以不可能为零，故B错误；
C．两列简谐横波在平衡位置为x＝8.5 m处的质点是振动加强的，此刻各自位移都大于10 cm，故C正确；
D．虚线波的周期为0.75 s，从图示时刻起再经过0.25 s，虚线波向左传播个波长的距离，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】A．波的频率等于波源的振动频率，A错误；
B．波向左右两边传播，此时P、Q两质点振动方向均向下，方向相同，B正确；
C．0.5s波传播的距离为
故波恰好传到坐标为（，0）的位置，C错误；
D．因波的频率为
故能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz，D错误。
故选B。
7．D
【解析】从图中可以可得：，P点还需要经过才能到达波峰，所以有
所以这列波的周期
所以
①错误②正确；
当图中x=2m处质点的振动传到质点Q时，质点Q第一次到达波峰，根据
所以③正确
质点Q与质点P相距2λ，其振动情况完全相同，故质点Q到达波峰处时质点P也恰好到达波峰，④正确。
故选D。
8．B
【解析】试题分析：A、由质点A的振动图象知，t=0时刻的振动方向沿y轴负方向，据同侧原理知该波沿x轴正方向传播，选项A错误．B、由图读得，，据，选项B正确．C、发生稳定干涉的条件是频率相同、相位差恒定、振动方向平行，故若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则所遇到的波的频率为，选项C错误．D、发生明显韵衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长小，故该波遇到一障碍物能发生明显韵衍射现象，则该障碍物的尺寸一定与40cm相差不大或者比40cm小，故D错误；故选B．
考点：本题考查横波的图象、振动与波的关系．
9．AC
【解析】A．已知波沿轴正方向传播，则在△时间内，波传播的距离为
△，2，3，
则该波的波速
，2，3，
当时，
故A正确；
B．由于周期不确定，不一定等于半个周期的奇数倍，则时刻，处的质点位移不一定是，故B错误；
C．因波沿轴正方向传播，再结合波形图可知从时刻起，在处的质点比处的质点先回到平衡位置，则C正确；
D．利用波的“平移法”可判断，当质点第一次到达平衡位置时，质点还在继续向上振动，没有到达波峰，故D错误；
故选AC。
10．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。
11．BC
【解析】A．t=0时刻，质点M正沿y轴正方向运动，可知该简谐横波沿x轴正方向传播，故A错误；
BC．简谐运动的位移随时间按照正弦规律变化，即
可得质点位移从0到0.02m时，则有
可得
从平衡位置运动到最远点需要，所以有
可得
联立可得
t=0.4s时，质点M第一次到达波峰，可得该波的周期为
T=2.4s
由图可知该波的波长为
波速为
故BC正确；
D．由上分析可知质点位移从0到0.02m时，所经历的时间为
t=0.2s
所以0~0.1s内，质点N通过的路程小于0.02m，故D错误。
故选BC。
12．BCD
【解析】A．波在传播过程中，介质中的质点只在平衡位置附近振动，不会随着波的传播向前移动，选项A错误；
BC．O点是振源连线的中点，波的传播路程差等于零，由于相位恰好相反，所以O点以及中垂线上所有质点的振动均为叠加减弱，选项B、C正确；
D．B引起的振动此时在C点使得质点具有向上的速度，而A刚好传到C点，具有向下的速度，叠加后速度为零，选项D正确。
故选BCD。
13． 加强
【解析】 由简谐运动表达式可知角速度
根据
解得
根据
解得
P点与A、B两波源间的距离之差
故P点的振动加强
14．200
【分析】
多普勒效应中，观察者和发射源的频率关系为：f′=() f；f′为观察到的频率；f为发射源于该介质中的原始发射频率；v为波在该介质中的行进速度；v0为观察者移动速度，若接近发射源则前方运算符号为+号，反之则为-号；vS为发射源移动速度，若接近观察者则前方运算符号为-号，反之则为+号．
【解析】当超高速列车迎面驶来时，有：f1=()f ①
当超高速列车驶过他身旁后，有：f2＝()f ②
又： ③
联立解得：vs=200km/h
15．频率，C;
【解析】(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹．
(2)相邻的亮条纹的中心间距
Δx＝
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝
代入数据得L＝1.178×10－2 m
16．(1)0.4s；(2)；(3)沿＋y方向
【解析】(1)P质点的振动周期等于波的周期，则有
(2)在t＝0时刻，x＝0.6m处的波峰最先传到质点P所在处，P质点处出现波峰的时间为
(3)波在Δt＝1.1s时间内传播的距离为
Δx＝v·Δt＝6.0×1.1m＝6.6m
而波长λ＝2.4m，则
Δx＝2λ＋1.8m
将t＝0的波形图沿＋x方向平移1.8m即可得到t＝1.1s时的波形图．
据“同侧法”可判知，在t＝1.1s时，质点P沿＋y方向运动
17．(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
18．(1)2m；(2)3个，1m，2m，3m；(3)6个
【解析】(1)由公式λ=，得
(2)S1、S2之间恰好有2个波长，由对称性可直接判断B点为加强点，A、B、C三点分别为S1、S2连线的等分点，由图形可知
AS2－AS1=λ，CS1－CS2=λ
故A与C两点也为加强点，故在S1、S2连线上有3个加强点分别为：
AS1==1m，BS1=λ=2m，CS1=λ=3m
(3)A、B、C三点为振动加强的点，过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个加强点
19．(1)见解析；(2)发生明显的干涉现象；(3)D、B加强，A、C减弱；(4)不对，见解析
【解析】(1)只打开S2时，波源S产生的波传播到狭缝S2时，由于狭缝的尺寸比波长小，于是水面波在狭缝S2处发生衍射现象，水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播；
(2)由于SS1＝SS2，所以从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同，当S1、S2都打开时产生相干波，它们在空间相遇时产生干涉现象，一些地方振动加强，一些地方振动减弱，加强区与减弱区相互隔开，发生明显的干涉现象；
(3)质点D是波峰与波峰相遇处，是振动加强点；质点B是波谷与波谷相遇处，也是振动加强点，质点A、C是波峰与波谷相遇的地方，这两点是振动减弱点；
(4)不对；加强点的最大位移，即振幅是2A，但加强点也是做简谐运动的．若某时刻加强点处于波峰，经过，位移为0(处于平衡位置)，经过，处于波谷．位移是－2A，位移是时刻变化的。
20．(1)(2)(3)
【解析】(1)由题意可知该波的波长为，P点与最近波峰的水平距离为，距离下一个波峰的水平距离为，所以
。
(2)Q点与最近波峰的水平距离为，故Q点第一次出现波峰的时间为
。
(3)该波中各质点振动的周期为，P点开始振动时刻，Q第一次出现波峰时质点P振动了
则
质点每振动一经过的路程为，当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程。答案第10页，共1页
答案第9页，共9页