第3章 机械波 单元测试（Word版含答案）

2022春（新教材）人教版物理选择性第一册第3章：机械波含参考答案
一、选择题。
1、一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为(　　)
A．4m,6 m和8 m B．6 m、8 m和12 m
C．4 m、6 m和12 m D．4 m、8 m和12 m
2、（双选）一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动．由此可知(　　)
A．该波沿x轴正方向传播
B．c正向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻以后，b比c先到达最大位移处
3、如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是(　　)
A．0.60 m B．0.30 m C．0.20 m D．0.15 m
4、(双选)如下的四个图中,用水平箭头表示波的传播方向,用竖直箭头表示质点的振动方向,则正确的波形图是　(　　)
5、一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则(　　)
A．声波频率不变，波长变小 B．声波频率不变，波长变大
C．声波频率变小，波长变大 D．声波频率变大，波长不变
6、(双选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来并擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
C．当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
D．当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
7、（双选）如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s.为了接收信号，在x＝400 m处放置一接收器A(图中未标出)．已知t＝0时，波已经传播到x＝40 m，则下列说法中正确的是(　　)
A．波源振动的周期为0.05 s
B．x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大
C．接收器在t＝1.0 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz
8、(双选)一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点(　　)
A．它们的振幅相同
B．质点D和E的速度方向相同
C．质点A和C的速度方向相反
D．从此时算起，质点B比F先回到平衡位置
9、下列关于机械振动与机械波的说法，正确的是(　　)
A．机械波的频率与振源的振动频率无关
B．机械波的传播速度与振源的振动速度无关
C．质点振动的方向不一定垂直于波传播的方向
D．机械波在介质中传播的速度由振源的频率决定
10、(多选)声波从声源发出，在空中向外传播的过程中(　　)
A．波速不变　　　　 B．频率不变
C．振幅在逐渐变小 D．波长在逐渐变小
11、(双选)下列哪些现象是多普勒效应(　　)
A．远去的汽车声音越来越小
B．炮弹迎面飞来，声音刺耳
C．火车向你驶来，音调变高，离你驶去，音调变低
D．大风中，远处的人说话声时强时弱
12、（双选）一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0时刻的波形图如图中实线所示，图中虚线是t2＝0.15 s时的波形图．已知该波的周期大于0.15 s，这列波的速度v为(　　)
A．若波沿x轴正方向传播v＝100 m/s
B．若波沿x轴正方向传播v＝300 m/s
C．若波沿x轴负方向传播v＝100 m/s
D．若波沿x轴负方向传播v＝300 m/s
二、填空含实验题。
13、(1)如图所示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形图,a在正向最大位移处,b恰好处在平衡位置,经过Δt=的时间,关于a、b两个质点所通过的路程的关系,下列说法正确的是(　　)
A.sa=sb B.sasb D.以上三种情况都有可能
(2)一列横波在某时刻的波形图如图所示,质点a的运动方向向下,则波的传播方向向　　　　,在此时刻运动方向向上的质点有　　　　,加速度方向向下的质点有　　　　。
14、生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应．测速雷达向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波．由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同，利用频率差(f接收－f发出)就能计算出车辆的速度．已知发出和接收的频率间的关系为f接收＝f发出，式中c是真空中的光速，若f发出＝2×109 Hz，f接收－f发出＝400 Hz，可知被测车辆的速度大小为 m/s。
三、简答题。
15、如图所示是一列横波t0时刻的波形图，试根据波形图回答下列问题：
(1)该时刻加速度最大的质点有哪些？
(2)速度最大的质点有哪些？
(3)振动方向相同的质点有哪些？这些点的分布有什么规律？
(4)如果这列波沿x轴负方向传播，质点3受到的合外力方向如何？
四、计算类习题。
16、如图所示为某绳波形成过程的示意图，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．已知t＝0时，质点1开始向上运动，t＝时，1到达最上方，5开始向上运动，问：
(1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？
(2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？
(3)t＝T时，质点8、12、16的运动状态如何？
17、（计算题）有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？(v声＝340 m/s)
18、（计算题）一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5 cm处的两个质点．t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4 cm，质点A处于波峰位置；t＝ s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1 s时，质点A第一次回到平衡位置．求：
(1)简谐波的周期、波速和波长；
(2)质点O的位移随时间变化的关系式．
2022春（新教材）人教版物理选择性第一册第3章：机械波含参考答案
一、选择题。
1、一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为(　　)
A．4m,6 m和8 m B．6 m、8 m和12 m
C．4 m、6 m和12 m D．4 m、8 m和12 m
【答案】C
2、（双选）一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动．由此可知(　　)
A．该波沿x轴正方向传播
B．c正向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻以后，b比c先到达最大位移处
【答案】AC
3、如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是(　　)
A．0.60 m B．0.30 m C．0.20 m D．0.15 m
【答案】B
4、(双选)如下的四个图中,用水平箭头表示波的传播方向,用竖直箭头表示质点的振动方向,则正确的波形图是　(　　)
【答案】BC　
5、一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则(　　)
A．声波频率不变，波长变小 B．声波频率不变，波长变大
C．声波频率变小，波长变大 D．声波频率变大，波长不变
【答案】B
6、(双选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来并擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
C．当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
D．当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
【答案】AD
7、（双选）如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s.为了接收信号，在x＝400 m处放置一接收器A(图中未标出)．已知t＝0时，波已经传播到x＝40 m，则下列说法中正确的是(　　)
A．波源振动的周期为0.05 s
B．x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大
C．接收器在t＝1.0 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz
【答案】AD
8、(双选)一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点(　　)
A．它们的振幅相同
B．质点D和E的速度方向相同
C．质点A和C的速度方向相反
D．从此时算起，质点B比F先回到平衡位置
【答案】AC
9、下列关于机械振动与机械波的说法，正确的是(　　)
A．机械波的频率与振源的振动频率无关
B．机械波的传播速度与振源的振动速度无关
C．质点振动的方向不一定垂直于波传播的方向
D．机械波在介质中传播的速度由振源的频率决定
【答案】BC
10、(多选)声波从声源发出，在空中向外传播的过程中(　　)
A．波速不变　　　　 B．频率不变
C．振幅在逐渐变小 D．波长在逐渐变小
【答案】ABC
11、(双选)下列哪些现象是多普勒效应(　　)
A．远去的汽车声音越来越小
B．炮弹迎面飞来，声音刺耳
C．火车向你驶来，音调变高，离你驶去，音调变低
D．大风中，远处的人说话声时强时弱
【答案】BC
12、（双选）一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0时刻的波形图如图中实线所示，图中虚线是t2＝0.15 s时的波形图．已知该波的周期大于0.15 s，这列波的速度v为(　　)
A．若波沿x轴正方向传播v＝100 m/s
B．若波沿x轴正方向传播v＝300 m/s
C．若波沿x轴负方向传播v＝100 m/s
D．若波沿x轴负方向传播v＝300 m/s
【答案】AD
二、填空含实验题。
13、(1)如图所示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形图,a在正向最大位移处,b恰好处在平衡位置,经过Δt=的时间,关于a、b两个质点所通过的路程的关系,下列说法正确的是(　　)
A.sa=sb B.sasb D.以上三种情况都有可能
(2)一列横波在某时刻的波形图如图所示,质点a的运动方向向下,则波的传播方向向　　　　,在此时刻运动方向向上的质点有　　　　,加速度方向向下的质点有　　　　。
【答案】(1)B　 (2)x轴负方向　c、d、e　e
14、生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应．测速雷达向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波．由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同，利用频率差(f接收－f发出)就能计算出车辆的速度．已知发出和接收的频率间的关系为f接收＝f发出，式中c是真空中的光速，若f发出＝2×109 Hz，f接收－f发出＝400 Hz，可知被测车辆的速度大小为 m/s。
【答案】30
三、简答题。
15、如图所示是一列横波t0时刻的波形图，试根据波形图回答下列问题：
(1)该时刻加速度最大的质点有哪些？
(2)速度最大的质点有哪些？
(3)振动方向相同的质点有哪些？这些点的分布有什么规律？
(4)如果这列波沿x轴负方向传播，质点3受到的合外力方向如何？
【答案】(1)加速度最大的质点一定是位移最大的质点，所以该时刻质点2、6、10、14的加速度最大，但方向不相同．
(2)该波是简谐波，质点做简谐运动，因此处在平衡位置的质点速度最大，分别是质点0、4、8、12、16.
(3)该时刻具有相同振动方向的质点是0、1、7、8、9、15、16.与上述质点振动方向相反的质点是3、4、5、11、12、13.其规律：从波形图上看相同增减性的单调区间上各质点的振动方向相同，相邻的单调区间上质点的振动方向相反．
(4)如果该波沿x轴负方向传播，则质点3的速度方向向下．因为位移方向是y轴正方向，其加速度方向沿y轴负方向，由牛顿第二定律知，质点3受到周围质点作用的合外力沿y轴负方向．
四、计算类习题。
16、如图所示为某绳波形成过程的示意图，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．已知t＝0时，质点1开始向上运动，t＝时，1到达最上方，5开始向上运动，问：
(1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？
(2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？
(3)t＝T时，质点8、12、16的运动状态如何？
【答案】见解析。
【解析】各质点在各时刻的情况如图所示．
(1)由乙图可知，t＝时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动．
(2)由丙图可知，t＝时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动．
(3)由丁图可知，t＝T时，质点8、12正向下振动，质点16向上振动．
17、（计算题）有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？(v声＝340 m/s)
【答案】325 m
18、（计算题）一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5 cm处的两个质点．t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4 cm，质点A处于波峰位置；t＝ s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1 s时，质点A第一次回到平衡位置．求：
(1)简谐波的周期、波速和波长；
(2)质点O的位移随时间变化的关系式．
【答案】(1)4 s　7.5 cm/s　30 cm
(2)y＝0.08cos(＋) m或y＝0.08sin(＋) m
【解析】(1)设振动周期为T.由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是个周期，由此可知
T＝4 s①
由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t＝ s时回到平衡位置，而A在t＝1 s时回到平衡位置，时间相差 s．两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v＝7.5 cm/s②
利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长
λ＝30 cm.③
(2)设质点O的位移随时间变化的关系为
y＝Acos④
将①式及题给条件代入上式得⑤
解得φ0＝，A＝8 cm⑥
质点O的位移随时间变化的关系式为
y＝0.08cos m⑦
或y＝0.08sin m。