人教版选择性必修第一册第三章机械波章末综合检测（Word版含答案）

人教版选择性必修第一册 第三章　机械波 章末综合检测
一、单选题
1．如图所示的是一列机械波在t=0时刻的波形图，此时波中质点Q的运动方向指向平衡位置，已知经过2.25s在x=0.2m处的质点P刚好第二次到达最低点．则该波（　　）
A．振幅为4cm B．波长为0.6m
C．波速大于0.2m/s D．沿x轴正方向传播
2．关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　）
A．只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B．只要是性质相同的波，都可以发生干涉
C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
D．当观察者背离波源运动，接收到的波的频率大于波源的频率
3．如图中坐标原点处的质点O为一简谐波的波源，当t = 0 s时，质点O从平衡位置开始振动，波沿x轴向两侧传播，P质点的平衡位置在1m~2m之间，Q质点的平衡位置在2m~3m之间。t1=2s时刻波形第一次如图所示，此时质点P、Q到平衡位置的距离相等，则（　　）
A．波源O的初始振动方向是从平衡位置沿y轴向上
B．从t2=2s开始计时，质点P比Q先回到平衡位置
C．当t2=2.5s时，P、Q两质点的速度方向相同
D．当t2=2.5s时，P、Q两质点的加速度方向相同
4．一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音，当大客车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的是（　　）
A．小轿车静止，大客车向他驶来
B．小轿车静止，大客车离他驶去
C．大客车静止，小轿车向着大客车驶去
D．大客车在前、小轿车在后，且小轿车速度大于大客车速度
5．如图甲、乙分别为两列横波I、Ⅱ的振动图像，t=0时刻分别同时从图丙的A、B两点开始向四周传播，并在t=2s时恰好相遇，已知A、B相距0.8m，C为AB中点，D距A点0.15m，则下列说法错误的是（　　）
A．直线上A、B外侧均为振动加强点
B．直线上A、B间（不包括A、B点）共有8个振动加强点
C．t=4s内直线上C点通过的路程为零
D．t=3.75s时D点经平衡位置向下振动
二、多选题
6．两列简谐横波的振幅都是10cm，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23所示区域相遇，则（ ）
A．在相遇区域会发生干涉现象
B．实线波和虚线波的频率之比为3:2
C．平衡位置为x=6m处的质点此刻速度为零
D．平衡位置为x=8.5m处的质点此刻位移y>10cm
E．从图示时刻起再经过0.25s，平衡位置为x=5m处的质点的位移y<0
7．x＝－6 m和x＝12 m处的振源M、N均沿y轴方向做简谐运动，t＝0时刻，形成如图所示两列相向传播的简谐波，波速v＝3 m/s，下列说法正确的是( )
A．M和N的起振方向相同
B．t＝1.5 s时，x＝3 m处的质点位移等于4 cm
C．t＝3 s时，x＝－1.5 m处的质点位移等于4 cm
D．t＝2 s后，x＝6 m处的质点始终静止不动
8．-列简谐横波沿轴传播，波速为，时刻的波形如图所示，此时平衡位置在处的质点正沿轴正方向运动，、两质点平衡位置的坐标分别为、．下列判断正确的是__________ ．
A．该波沿轴负方向传播
B．该时刻质点的加速度为零
C．质点的振动方程为
D．从该时刻开始，经过，质点的路程为
E．当质点在波峰时，质点在平衡位置并正沿轴正方向运动
9．一列简谐横波，某时刻的图象如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（　　）
A．这列波沿x轴正向传播
B．这列波的波速是25m/s
C．质点P将比质点Q先回到平衡位置
D．经过△t=0.4s，A质点通过的路程为4m
10．如图中坐标原点处的质点O为一简谐波的波源，当t=0s时，质点O从平衡位置开始振动，波沿x轴向两侧传播，P质点的平衡位置在1m～2m之间，Q质点的平衡位置在2m～3m之间。t1=2s时刻波形第一次如图所示，此时质点P、Q到平衡位置的距离相等，则（　　）
A．波源O的初始振动方向是从平衡位置沿y轴向上
B．从t2=2.5s开始计时，质点P比Q先回到平衡位置
C．当t2=2.5s时，P、Q两质点的速度方向相同
D．当t2=2.5s时，P、Q两质点的加速度方向相同
11．在均匀介质中位于平衡位置的振源质点O，t=0时沿y轴正方向开始做简谐运动，图为t=1s时的波形，当t=2s时振源第一次回到原点且立即停止振动.则
A．平衡位置 =-1m处的质点P与平衡位置=2m处的质点Q在前3s内通过的路程均为4cm
B．从t=1s至t=1.5s内质点P的速度不断变小
C．平衡位置=4m处的质点D，在t=5s时加速度最大
D．质点P回到平衡位置时，质点D位置坐标为(4m，1cm)
三、填空题
12．如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图．虚线是这列波在t=0.2 s时刻的波形图．则____
A．这列波的周期可能是1.2s
B．这列波的波长为12m
C．这列波可能向左传播4m
D．这列波的波速可能是40m／s
E．t=0时刻x=4m的质点沿x轴正方向运动
13．如图所示，一列简谐波沿轴传播，实线为时刻的波形图，此时质点向轴负方向振动；虚线为（小于个周期）时的波形图．根据以上信息可确定该波沿轴______（填“正或“负”）方向传播，波速为__________；该波遇到频率为_______的另一列简谐横波时会发生干涉现象．
四、解答题
14．一列简谐横波沿轴正向传播，时的图像如图所示，此时处质点开始振动，此时刻后介质中质点回到平衡位置的最短时间为0.2s，质点回到平衡位置的最短时间为1s，已知时两质点相对平衡位置的位移相同，求：
①波的传播周期为多少？
②传播速度是多大？
③从时刻算起经过多长时间距点的质点第二次回到平衡位置？
15．如图所示是一列横波在某一时刻的波形图，图象中x轴的正方向表示波的传播方向，y轴表示质点相对平衡位置的位移．已知波速为v＝32 m/s，试求：
(1)波长λ是多少？
(2)周期T是多少？
(3)画出后的波形图，并用文字说明，B、D两点的振动如何？
16．图为均匀介质中沿x轴正向传播的简谐横波的波动图像,t=0时刻,振动恰好传播到x=5m处,P是平衡位置在x=10m处的质点．已知该简谐横波的传播速度大小为2m/s,求:
(i)简谐横波的波长λ、周期T;
(ⅱ)质点P的位移随时间变化的关系式
17．湖面上一点O上下振动，振幅为0.2 m，以O点为圆心形成圆形水波，如图所示，A、B、O三点在一条直线上，OA间距离为4.0 m，OB间距离为2.4 m。某时刻O点处在波峰位置，观察发现2 s后此波峰传到A点，此时O点正通过平衡位置向下运动，OA间还有一个波峰。将水波近似为简谐波。
(1)求此水波的传播速度、周期和波长。
(2)以O点处在波峰位置为0时刻，某同学打算根据OB间距离与波长的关系，确定B点在0时刻的振动情况，画出B点的振动图像。你认为该同学的思路是否可行？若可行，画出B点振动图像，若不可行，请给出正确思路并画出B点的振动图像。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据图像振幅为2cm，故A错误；
B．根据图像波长为0.4m，故B错误；
CD．波中质点Q的运动方向指向平衡位置，波向左传播，经过2.25s在x=0.2m处的质点P刚好第二次到达最低点．
所以
波速
故C正确D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
A．只有波长比障碍物的尺寸大或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，选项A错误；
B．产生干涉的两个条件是：两列波的频率必须相同，两个波源的相位差必须保持不变，故B错误。
C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，选项C正确；
D．当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率，选项D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
A． 据题，t1=2s时刻刚传到4m处，根据4m处质点向下振动可知波源起振的方向也向下。故A错误；
B．x正方向波向右传播，t2=2s开始计时，则P点先过波峰再向平衡位置运动，质点Q向平衡位置运动，故质点P比Q晚回到平衡位置，故B错误；
CD．根据波形图可得波长4m，由题意可知周期为2s，在t2=2.5s时，即由图示的位置再过0.25个周期，此时质点P在正半轴，向下运动，质点Q在正半轴，向上运动，故此时两质点速度方向相反，加速度方向均沿y轴负方向，相同，故C错误，D正确。
故选D。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高。当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低。 由于观察者听到这个乐音的音调比原来降低，即接收到的声波频率减小，说明波源和观察者之间的距离在增大。
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
A．设两列波的波速均为v，由题意可得
解得
则两列波的波长均为
直线上A、B外侧的点到A、B的波程差的绝对值均为4λ，由于两波源起振方向相反，所以直线上A、B外侧均为振动减弱点，故A错误；
B．直线上A、B间的振动加强点到A、B的波程差的绝对值为半波长的奇数倍，根据长度关系有
解得
所以
即直线上A、B间（不包括A、B点）共有8个振动加强点，故B正确；
C．因为两列波在C点相遇，且C点到A、B的波长差为零，为振动减弱点，所以t=4s内直线上C点通过的路程为零，故C正确；
D．D点到A、B的波程差为
所以D点为振动加强点，A产生的波传播到D所用时间为
所以t=3.75s时D点刚好完成第3次全振动且正经过平衡位置向下振动，故D正确。
故选A。
6．BDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．两列波波速相同，波长不同，根据
知频率不同，不能发生干涉现象，故A错误；
B．两列波波速相同，波长分别为4m、6m，为2:3，根据
频率之比为3:2，故B正确；
C．平衡位置为x=6m处的质点此刻位移为零，两列波单独引起的速度均向上，故合速度不为零，故 C错误；
D．平衡位置为x=8.5m处的质点，两列波单独引起的位移分、，故合位移大于振幅A，故 D正确；
E．传播速度大小相同，实线波的频率为2Hz，其周期为0.5s，可知虚线波的周期为0.75s，从图示时刻起再经过0.25s，实线波在平衡位置为x=5m处的质点处于波谷，而虚线波处于y轴上方，但不在波峰处，所以质点的位移y <0 ，故E正确。
故选BDE。
考点：本题考查波的叠加、波的干涉和衍射现象．
【名师点睛】
波形图反映某时刻各质点的位置，是很多质点同时振动的位置形状；振动图则是反映某一个质点在各个时刻的位置变化．
7．CD
【解析】
【详解】
A.振源M的起振方向沿y轴负方向，振源N的起振方向沿y轴正方向，两振源的起振方向相反，故A错误；
BD.x＝3 m处的质点到两振源的波程差为0 m，又两振源的起振方向相反，故x＝3 m处的质点是振动减弱点，位移始终为零，同理，x＝6 m处的质点也是振动减弱点，始终静止不动，故B错误，D正确；
C.经过3 s，乙波传播的距离为
3 m/s×3 s＝9 m，
即x＝7.5 m处的振动状态传播到x＝－1.5 m处，此时x＝－1.5 m处的质点处于波峰；t＝0时刻，x＝－1.5 m处的质点位于波谷，由于
，
经过3 s，质点完成1.5次全振动，x＝－1.5 m处的质点到达波峰位置，根据波的叠加原理，此时x＝－1.5 m 处的质点位移等于4 cm，故C正确；
8．ACE
【解析】
【详解】
A．根据图时时刻质点N向上运动，由“上下坡法”或平移法可知：波向左传播，故A正确；
B．图时时刻质点M在波谷位置，故离平衡位置的距离最大，则加速度最大，速度为零，故B错误；
C．由图可得：振幅为0.2m，波长λ=4m，故周期T＝λ/v＝2s；根据t=0时刻质点N在平衡位置向上振动可得：振动方向为y=0.2sinπt（m），故C正确；
D．图时时刻质点P在平衡位置，故经过10s=5T，质点P的路程为5×4A=20×0.2m=4m，故D错误；
E．M、P平衡位置间的距离为3λ/4，波由P传向M，故当质点M在波峰时，质点P在平衡位置并正沿y轴正方向运动，故E正确；
故选ACE．
点睛：机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程．
9．BD
【解析】
【详解】
A．由乙图读出t=0时刻质点A的速度方向为沿y轴正方向，由同侧法结合甲图判断出波的传播方向为沿x轴负向，故A错误；
B．由甲图读出该波的波长为λ=20m，由乙图周期为T=0.8s，则波速为
故B正确；
C．图示时刻质点P沿y轴负方向，Q直接向平衡位置运动，所以质点P将比质点Q后回到平衡位置，故C错误；
D．△t=0.4s=0.5T，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过△t=0.4s，A质点通过的路程是
s=2A=4m
故D正确。
故选BD。
10．BD
【解析】
【详解】
A．据题，时刻刚传到4m处，根据4m处质点沿y轴向下振动，则波源起振的方向也沿y轴向下，故A错误；
B．由波形图可知，2s内分别向左、右方向传播了一个波形，则周期为2s，在时，即由图示的位置再过0.25个周期，此时质点P在y轴上方，向下运动，质点Q在y轴上方，向上运动，所以质点P比Q先回到平衡位置，故B正确；
CD．在2.5s时，质点P在y轴上方，向下运动，质点Q在y轴上方，向上运动，故两质点的速度方向相反，加速度方向相同，故C错误，D正确。
故选BD。
11．AB
【解析】
【详解】
解：由于当t=2s时振源第一次回到原点，所以振源的周期为：2×2=4s；在t=1s时刻，质点位于最高点，所以该波的振幅是2cm；A、由图可知，P在1s之前开始运动，在3s前就已经停止了运动，经过 的路程是2倍振幅，即2×2cm=4cm；平衡位置在=2m处的质点Q在第1s末开始运动，在3s末停止运动，经过半个周期，所以经过的路程也是4cm．A正确；B、由图可知，该波的传播速度：m/s，振源的振动传播到P点的时间：s，所以在周期的时间内，即从t=0.5s至t=1.5s内质点P的速度不断变小．B正确；C、波传播到平衡位置=4m处的质点D的时间：s，再经过2s，即在第4s末质点D停止运动．故C错误；由B的分析可知，质点P从0.5s末开始振动，则在2.5s末停止运动，此时，质点D以及振动了2.5s-2s=0.5s=，则质点D的位移：cm，D错误．
12．BCD
【解析】
【详解】
A:结合波的传播可知,若波向右传播,则 ,当n=0时，T=0.3s,当n=1时，T=0.12s；若波向左传播，则 ，所以当n=0时，T=0.6s；当n=1时，T=0.15s；n越大，则T越小，故A错；
B：由图可知，该波的波长为12m；故B正确；
C：若波向右传播，则传播的位移为
若波向左传播，则 ，所以当n=0是，s=4m，故C对；
D：若波向右传播，则速度为 ，当n=0时， ，故D对；
E：所以根据振动和波动关系可知t=0时刻，x=4cm处的质点的速度沿y轴方向运动，在x轴方向没有移动．故E错；
综上所述本题答案是：BCD
【点睛】
对于波形图来说，最好的方法是利用平移的方法找到规定时间内移动的距离，然后在思考图像的周期性，从而找到波长与移动距离之间的关系，再结合 找到波速的关系式．
13． 正 0.5 6.25
【解析】
【详解】
[1][2]．根据时刻，P质点向y轴负方向振动，根据走坡法可得：波向右传播，即向x轴正方向传播；根据波向右传播，由两时刻的波形图可得：波速
；
[3]．周期
故频率
所以该波遇到的频率为6.25Hz的另一列波会发生干涉现象．
【点睛】
沿着波传播的方向看去，在坡上的质点正向下振动，在坡下的质点正向下振动，即“上坡下，下坡上”原理，该原理一般用于根据质点振动方向（波传播方向）判断波的传播方向（质点振动方向）；两列波发生稳定干涉的条件为频率相等．
14．①2.4s；②；③2.8s。
【解析】
【详解】
①由题意简谐横波沿轴正向传播，分析得知，此时点向下运动，点向上，它们周期相同，则
②根据图像可知则波速
③距O点20m的质点M第二次回到平衡位置时，波向前传播14m，则经过的时间
即经过2.8s质点M第二次回到平衡位置。
15．(1)8m；(2）0.25s；(3)见解析
【解析】
【详解】
(1)由图可知，波长大小为
(2）周期大小为
(3) 后的波形图如图所示
x轴的正方向表示波的传播方向，所以这半个周期内
B点先向下的振动到波谷，到向上振动到平衡位置；
D点先向上的振动到波峰，到向上振动到平衡位置。
16．(1) (2)
【解析】
【详解】
解：(i)由波动图像知简谐横波的波长：
周期：
(ⅱ)从时刻开始，经过时间波动传到点
所以，质点的位移随时间变化的关系式：
17．(1)2m/s；1.6s；3.2 m (2)
【解析】
【详解】
(1)波速
由题意可知OA间相距个波长，则
△t=T
可得周期为
T=1.6s
则波长
λ=vT=3.2m
该水波的传播速度为2m/s，周期为1.6s，波长为3.2m；
(2)OB相距2.4m=λ，故O在波峰处时，B在平衡位置向下振动；画出此后B的振动图像如图；故可行。
答案第1页，共2页
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