第三章 机械波 单元练习(Word版含答案)

第三章、机械波
一、选择题（共15题）
1．图所示中实线是一列简谐波在t时刻的波形图，虚线是时刻该波的波形图则这列波的频率和传播速度不可能的是.
A．， B．，
C．， D．，
2．如图甲所示，A、B和P是同一均匀介质中同一直线上的三个点，沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿方向传播，波速为20， P与A相距40，A点振动图像如图乙所示；沿竖直方向振动的横波Ⅱ沿方向传播，P与B相距50 ，B点的振动图像如图丙所示。在时刻，两列波同时分别经过A、B两点，则下列说法正确的是（　　）
A．两列波能同时到达P点
B．横波Ⅰ的波长为0.2m，横波Ⅱ的波长为0.25m
C．稳定后P点的振幅为10，在时，P点的位移为
D．稳定后P点的振幅为70，在时，P点正通过平衡位置
3．如图所示，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= -0.2m和x=1.2m处，两列波的速度均为v=0.2m/s，两波源的振幅均为A=2cm．图示为t=0时刻两列波的图像（传播方向如图所示），此时平衡位置处于x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于x=0.5m处，关于各质点运动情况下列判断正确的是（ ）
A．质点P的起振方向沿y轴正方向
B．t=1.5s时刻，质点P运动到M点
C．t= 1.5s时刻，质点M的速度为0
D．t =3s时刻，质点M的位移为4cm
4．关于多普勒效应，下列说法正确的是（　　）
A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B．产生多普勒效应的原因是观察者的听力出现了问题
C．甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率
D．救护车迎面驶来时，听到的声音越来越尖的现象属于多普勒效应
5．在山中伐木时发出的声音既含有频率较高的声波，也含有频率较低的声波，其中只有频率较低的“嘭”“嘭”声才能被远处的人听到，这是因为（　　）
A．频率较低的“嘭”“嘭”声能量大，能传到很远
B．频率较低的“嘭”“嘭”声速度快，最先到达
C．频率较低的“嘭”“嘭”声波长较长，容易产生衍射
D．以上说法均不对
6．关于机械波，下列说法正确的有（　　）
A．两列波相遇产生干涉时，两列波的频率一定相等
B．根据公式v=λf，机械波的频率越高时，其传播速度越快
C．当观察者与波源间产生相对运动时，一定会发生多普勒效应
D．缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生衍射
7．一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图 (a)是t＝1 s时的波形图，图6(b)是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象(两图用同一时间起点)．则图(b)可能是图(a)中哪个质点的振动图象(　　)
A．x＝1 m处的质点 B．x＝2 m处的质点
C．x＝3 m处的质点 D．x＝4处的质点
8．如图甲、乙分别为两列横波波源A、B的振动图像，两列波时刻同时从图丙的A、B两点开始向四周传播，并在时恰好在C点相遇，已知A、B相距，C为中点，D距A点，，E与C点的距离为，则（　　）
A．在到的这段时间内，E点振动通过的路程为
B．从到的这段时间内，D点振动通过的路程为
C．直线上A、B外侧均为振动加强点
D．直线上A、B间（不包括A、B点）共有6个点的振幅为0
9．图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，则图2所示振动图像对应的质点可能位于（ ）
A．a10．如图所示，一波源在绳的左端发生半个波1，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发生半个波2，频率为f2，振幅为A2．图中AP=PB，由图可知：
A．两列波不同时到达P点
B．两列波相遇时，P点的波峰不可以达到（A1+A2）
C．两列波相遇后不能各自保持原来波形独立传播
D．两列波相遇时，绳上振幅可达（A1+A2）的质点有两点
11．下列说法正确的是（　　）
A．一列简谐波的同一种介质中传播时各质点具有相同的周期和振幅
B．当机械波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的物理量是波长
C．由波在均匀介质中的传播速度公式可知，频率越高，波速越大
D．在波的传播方向上，相距半波长的整数倍的两质点的振动情况完全相同
12．如图所示，分别用实线和虚线表示的两列水波在水中相遇。某时刻，A位置刚好为两列波各自的第一个波峰相遇处，则A位置（　　）
A．始终保持在平衡位置上方 B．始终是振动加强点
C．始终是振动减弱点 D．既不是始终加强也不是始终减弱
13．一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点O，t = 0时开始振动，3 s时停止振动， 3.5 s时的波形如图所示，其中质点a的平衡位置与O的距离为5.0m．以下说法正确的是（ ）
A．波速为4 m/s
B．波长为6 m
C．波源起振方向沿y轴正方向
D．2.0 s～3.0 s内质点a沿y轴负方向运动
E．0～3.0 s内质点a通过的总路程为1.4 m
14．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t=1s时的波形图，图乙是x=3m处质点的振动图象，则下列说法中正确的是（ ）
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度大小为2m/s
C．t=1s时，x=3m处的质点沿y轴负方向运动
D．t=0时，x=1m处的质点沿y轴正方向运动
E．图甲波形图的波峰与图乙振动图象的振幅相等
15．一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示.已知介质中质点P的振动周期为2s，此时P点的纵坐标为（0.5m,2cm），Q点的坐标为（3m,0cm）．则以下说法正确的是
E．这列波的波速为3m/s
A．当时，P点在波峰
B．当时，P点在波峰
C．当时，P点在平衡位置
D．当时，P点在波谷
二、填空题
16．如图，、是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同均为A，实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，图中为波传播俯视图，如图图中所标的a、b、c是两波源连线中垂线上的三个点，b是连线的中点，这三点的振动都是__________（填“加强”或“减弱”），b处质点的振幅大小为_________，从波传播侧面观察，该时刻图中质点b的运动方向_____________（填“垂直波传播方向向上”或“垂直波传播方向向下”）。
17．如图是一列横波在某时刻的波形图，若此时质点A振动方向向上，则波沿___方向传播，若波速为10m/s，该波的周期为___s。
18．某介质中形成一列简谐波，t＝0时刻的波形如图中实线所示．若波向右传播．零时刻刚好传到B点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，该列波的周期为________．从t＝0时刻起到P点第一次达到波谷的过程中，O点所经过的路程为________．若此列波的传播速度大小为20 m/s，且波形由实线变为虚线需要经历0.525 s时间，该列波的传播方向是________．
19．沿波传播方向上有甲、乙两点，相距8m。某时刻波恰好传到其中某点，之后20s内甲振动8次而乙振动10次，则其波长为______m，波速为_____m/s。
三、综合题
20．请简要说明科学上利用多普勒效应测量太空中星球相对地球的运动速度的原理。
21．如图所示，某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子H和水平弹簧振子P组成.在一次地震中，震源刚好处于地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，问：
（1）H与P哪个先开始振动.
（2）震源距地震仪约为几km
22．如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若每隔，波沿轴正方向推进，试画出此后时的波形图。
23．（1）如图所示为一皮带传动装置，请在图中标出皮带上质点的线速度方向和质点的加速度方向。
（2）一列机械波向左传播，画出这一时刻点的位移；点的速度方向。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
若波向右传播，传播的最短距离为波长，则有波传播的距离
波速通项为
频率通项为
若波向左传播，传播的最短距离为波长，同理得到波速通项为
v2=（8n+6）m/s
频率通项为
A. 当n=3时
f1=6.5Hz，v1=26m/s
故A可能不符合题意。
B.当n=4时，
f1=8.5Hz，v1=34m/s
故B可能不符合题意。
C. 若f2=9.5Hz时，
n=4，v2=38m/s≠36m/s
不可能，故C符合题意。
D.当n=5时
f2=11.5Hz，v2=46m/s
故D可能不符合题意。
2．D
【详解】
A．两列波在同一均匀介质中传播，则传播速度大小相同，所以横波Ⅰ先到达P点，故A错误；
B．由题图乙、丙可知两列波的周期均为T=1s，则波长均为
故B错误；
CD．两列波周期相同，则频率相同，相位差恒为π，将A、B视为横波I、Ⅱ的波源，则P点到两波源的波程差为
所以两列波在P点将发生稳定的干涉，且P是干涉加强点，稳定后振幅为
A=A1+A2=70cm
t=5.0s时，P点正通过平衡位置，故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
试题分析：根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，由上下坡法，确定质点P的起振方向沿y轴负方向，A错误；波的传播是振动形式的传播，质点本身不随波迁移，只在自己的平衡位置两侧振动，B错误；由图可知，两列波的，所以，时，M点刚好起振，速度不为零，C错误；时，质点M都已振动了,到达波峰的位置，根据波的叠加原理，此时M的位移为4cm，D正确；故选D.
4．D
【详解】
AB．产生多普勒效应的原因不是波源频率发生了变化，而是观察者相对波源的位置变化引起了听觉频率的变化，故AB错误；
C．甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，故C错误；
D．救护车迎面驶来时，听到的声音越来越尖的现象属于多普勒效应，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
AB．机械波的能量是由振幅决定的，声波在空气中的传播速度都相同，故AB错误；
CD．由
v＝λf
可知，v一定，f小，λ大，则频率低的声波波长较长，易发生衍射，能在较远处听到，故C正确，D错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．只有频率相同的波才会产生干涉现象，故A正确；
B．波的传播速度由介质决定，与频率无关，故B错误；
C．只有二者间有相对距离的变化时，才会出现多普勒效应；若观察者以波源为中心转动则不会产生多普勒效应，故C错误；
D．任何波均可以发生衍射现象，而当缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，故D错误。
故选A。
7．D
【详解】
图b上t=1s时质点经平衡位置向下．图a上，t=1s时刻，只有x=2m处质点、x=4m处质点经过平衡位置．简谐横波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，x=4m处质点经平衡位置向下，与图b中t=1s时刻质点的状态相同，而x=2m处质点经平衡位置向上，与图b中t=1s时刻质点的状态相反，故D正确，ABC错误．
8．B
【详解】
A．由题意可知，AB的周期相同，起振方向相反，相同时间传播的距离相同，所以波速大小相等，为
波长
即波长也相等，AB到E的距离相等，所以两个波源的振动形式传播达到E点时，振动方向始终相反，所以在到的这段时间内，E点振动通过的路程为零，故A错误；
B．D点到AB的距离差是半波长的奇数倍，所以是振动加强点，A波源的振动形式传播到D需要
B波源的振动形式传播到D需要
所以A的振动形式传播到D后又完成了3个周期的振动， D的路程为
B的振动形式传播到D后又完成了1.5个周期的振动，D的路程为
所以从到的这段时间内，D点振动通过的路程为
故B正确；
C．由题可知，AB间距离是波长的整数倍，波源起振方向相反，故直线上A、B外侧均为振动减弱点，故C错误；
D．减弱点到AB的距离差是波长的整数倍，所以减弱点到A的距离分别为0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m，即5个减弱点，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
因为C位置的质点比a位置的晚0.5s起振，所以波向右传播，周期是1s，在t=1.25s的波形图也就是在，因此在的波形图就是图1左移1/4波长后的部分，如图所示：
跟图2对照，可知，对应的质点可能位于Oa之间或de之间，因此选D．
10．B
【详解】
试题分析：由于两列波在绳子上的传播速度相同故同时到达P点，A错误；由于频率不同两列波不能发生干涉，两列波相遇时，P点的波峰不可以达到（A1+A2），B正确；但根据叠加原理，两列波相遇后仍能各自保持原来波形独立传播，C错误；两列波相遇时，绳上振幅可达（A1+A2）的质点没有，D错误
11．A
【详解】
A．机械波是由波源带动介质中各点做受迫振动，故各质点具有相同的周期和振幅。故A正确；
B．当机械波从一种介质进入另一种介质时，频率不变，波长和波速改变。故B错误；
C．机械波传递速度与介质有关，与频率大小无关。故C错误；
D．在波的传播方向上，相距半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反。故D错误。
故选A。
12．D
【详解】
从波形图看，两列波波长不同，而在同一种介质中机械波的传播速度是一样的，根据
可知两列波的频率不一样，不能产生稳定的干涉图样，所以A位置既不是始终加强也不是始终减弱，故选D。
13．ACE
【详解】
试题分析:由3 s时停止振动， 3．5 s时的波形图可知，在0．5s时间内，波向前传播了2m，故波速为4m/s，A对；由波形图知，波长为4m，B错；周期为，故此列波从起振到传到a点需要时间为1．25s，故3．5s时质点a已经振动了2．25s，也即，可知a点起振时，沿y轴正方向运动，C对；因周期为1s，故D错；0～3．0 s内质点a振动时间为1．75s，故路程为，E对．
14．BDE
【详解】
AC．由图像可知t=1s时x=3m处质点向上振动，可知该波沿x轴负方向传播，故A错误，C正确；
B．由甲图知波长m，由乙图知周期T=2s，则有：
m/s
故B正确；
D．因t=1s时x=1m处的质点在平衡位置向y轴负方向振动，可知t=0时，x=1m处的质点沿y轴正方向运动，故D正确；
E．图甲波形图的波峰是质点离开平衡位置的最大位移，则与图乙振动图象的振幅相等，故E正确。
故选BDE．
15．BCE
【详解】
试题分析: P质点振动方程为y=Asin(ωt+φ0),由题意知此时刻P向下振动，t=0时，,,即，C、P向下振动到平衡位置时（令上述振动方程中y=0）所用时间为，当n=1时，取，第二次过平衡位置，选项C正确. A、B、P质点第一次到达波峰，需要，考虑周期性，得，当k=1时，无法满足，故选项A错误、选项B正确.D、第一次到达波谷需要时间，满足，无法取值满足，选项D错误． E、由波动图象可读得，而T=2s，由，故选项E正确. 故选BCE.
16． 加强
垂直波传播方向向上
【详解】
因为中垂线上的点到两波源的路程差等于零，即为波长的整数倍，所以a、b、c三点的振动都是加强的；
因为两列波的振幅相同，所以叠加后b点的振幅就为2A；
叠加后的波是向前运动的，该时刻a在波峰，c在波谷，b在平衡位置，所以从波传播侧面观察，此时质点b的运动方向垂直波传播方向向上。
17． x轴正方向 0.8
【详解】
根据“同侧法”结合图像可知，波沿x轴正方向传播
由图可知，波长为8m，波速为10m/s，由公式得周期为
18． 0.2 s 0.26m 沿x轴负向
【详解】
由图象知，λ=2m，A=2cm
波速，由，解得：T=0.2s；
从P点开始振动到第一次到达波谷所用的时间为，所以O点振动的总时间为，即O点振动了，所以总路程为；
若波速v=20m/s，时间t=0.525s，则波沿x轴方向传播的距离为
根据波形的平移可知，波沿x轴负方向传播．
19． 4 2
【详解】
20s内甲振动8次而乙振动10次，波由乙传到甲，乙比甲多两次振动，故间距为2个波长，则波长为
20s内乙振动10次，周期为
波速
20．见解析
【解析】
光波会由于多普勒效应而发生波长的变化。恒星的光谱中有一系列吸收线，如果恒星远离我们而去，我们观测到的这些吸收线就会向光波的红端（长波）方向移动，称为谱线红移。反之，当恒星朝向我们而来时，观测谱线会向光波的蓝端（短波）方向移动，称为谱线蓝移。测出谱线红移或蓝移的量，根据多普勒效应的公式，我们就可以得出恒星朝向或者远离我们的速度了。
21．（1）H（2）36km
【详解】
（1）纵波的速度快，纵波先到，所以H先开始振动；
（2）根据
解得
x=36km．
22．
【详解】
由题意知，波速
波长，则周期
17s内的周期数
根据波的时间与空间的周期性，将波向轴正方向平移即可，如图中虚线所示
23．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
（1）线速度的方向沿着圆周的切线方向，向心加速度的方向指向圆心，如图所示：
（2）机械波向左传播，则波谷要向左移动，所以该时刻质点B正在向下振动，如图所示：
答案第1页，共2页