人教版选择性必修第一册第三章 机械波 本章综合练（Word版含答案）

人教版选择性必修第一册 第三章 本章综合练
一、单选题
1．两列简谐横波均沿x轴传播，t=0时刻的波形图如图所示，其中一列沿正x方向传播（图中实线所示），一列沿负x方向传播（图中虚线所示），这两列波的传播速度均为10m/s，振动方向均沿y轴，下列说法不正确的是
A．两列简谐波的频率均为1.25Hz
B．两列简谐波引起x=2m处质点振动的振幅为零
C．在t=0.2s两列简谐波引起x=4m处质点振动的位移为12cm
D．两列简谐波引起x=1m质点振动的位移可能为12cm
2．如下图是一列沿x轴负方向传播的简谐横波在某时刻的波动图象，从此刻起再过开始计时，质点P的振动图象是（ ）
A． B．
C． D．
3．如图甲所示为一列简谐横波在t=3 s时的波形图，图乙是该列波中的质点P的振动图象，由图甲、乙中所提供的信息可知这列波的传播速度v以及传播方向分别是( )
A．v=25 cm/s，向左传播
B．v=50 cm/s，向左传播
C．v=25 cm/s，向右传播
D．v=50 cm/s，向右传播
4．如图所示是一列横波在某一时刻的波动图像，以下说法错误的是（ ）.
A． B、I有相同的位移 B．A、E有相同的位移
C．A、H有相同的位移 D．E、F有相同的位移
5．图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为介质中平衡位置在x=1. 5m处的质点a的振动图像。 下列说法正确的是（　　）
A．波的传播方向向左
B．波的传播速度为2m/s
C．0~1s时间内，回复力对a做正功
D．1~2s时间内，回复力对a做功的功率先增大后减小
6．如图所示，一频率为600Hz的声源以一定角速度绕圆心O点做匀速圆周运动一圈。某观察者站在离圆心O很远的P点观察。若观察者接收到声音频率小于600Hz，则可能是声源在图中哪点发出的（　　）
A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
7．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
8．有关机械波，下列说法正确的是
A．横波沿水平方向传播，纵波沿竖直方向传播
B．在波的传播过程中，质点随波迁移将振动形式和能量传播出去
C．两个相邻的、在振动过程中速度和位移都相同的质点间距离是一个波长
D．声波在真空中也能传播
9．一列沿着x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图（a）所示，E、F、G、H是介质中的四个质点。则图（b）是E、F、G、H中哪一个质点的振动图像（　　）
A．E点 B．F点 C．G点 D．H点
10．如图所示，在某均匀介质中的一条直线上有两个振源A、B，相距6m，C点在A、B的中间位置。t=0时，A、B以相同的频率开始振动，且都只振动一个周期，振幅也相同，图甲为A的振动图像，乙为B的振动图像。t1=0.3s时，A产生的向右传播的波与B产生的向左传播的波在C点相遇，则下列说法正确的是（　　）
A．振源A起振方向为y轴负方向
B．两列波在A、B间的传播速度大小为1m/s
C．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点
D．t2=0.75s时，B在波谷处
11．如图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙是质点a的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．该波向x轴负方向传播
B．该波波速为2 m/s
C．该波碰到尺寸为120 m的障碍物不能发生衍射现象
D．该波碰到频率为0.25 Hz的波能发生干涉
12．如图所示，在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速，已知时，波刚好传播到处．在处有一处于静止状态的接收器（图中未画出），则下列说法错误的是（　　）
A．波源振动周期为 B．时，处的质点已运动的路程为
C．接收器在时开始接收此波 D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到的波的频率可能为
13．关于多普勒效应，下列说法中正确的是
A．发生多普勒效应时，波源频率发生了变化
B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动
C．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高
D．机械波能发生多普勒效应，而光波则不能
14．如图一列绳波，当手振动的频率增加时，它的传播速度及其波长（ ）
A．速度不变，波长减小 B．速度不变，波长增大
C．速度减小，波长变大 D．速度增大，波长不变
二、多选题
15．一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.7s时刻的波形如图中的虚线所示，则下列叙述正确的是（　　）
A．该波的波长为8m
B．波的周期可能为0.4s
C．波的传播速度可能为30m/s
D．质点P在t=0.7s时刻向下运动
16．一列横波在x轴上传播，频率为5Hz，某时刻的波形如图所示，其中xA=8cm，xB=22cm．从此时刻起，欲使质点B的运动状态与质点A在图示时刻的运动状态完全相同，则要经过的时间可能是（ ）
A．0.06 s B．0.10 s C．0.14 s D．0.26 s
17．一列简谐横被沿x轴传播，波速为2m/s，t=0时刻的波形如图所示，此时平衡位置在x=3m处的质点N正沿y轴正方向运动，M、P两质点平衡位置的坐标分别为xM=2m、xP=5m．下列判断正确的是（ ）
A．该被沿x轴负方向传播
B．该时刻质点M的加速度为零
C．质点N的振动方程为（m）
D．从该时刻开始，经过10s，质点P的路程为2m
E．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
18．一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8 m．周期为2 s．t=l s时刻波形如图l所示，a、b、d是波上的质点。图2是波上某一点的振动图像。则下列说法正确的是
A．图2可以表示d点的振动 B．图2可以表示b点的振动
C．a、b两质点在t=1.5 s时速度大小相同 D．该波传播速度为v=4 m/s
19．如图所示，实线是一列简谐横波某时刻的波形，虚线是经过0.5s后的波形．已知波的周期为T，而且0.25s＜T＜0.5s，下列说法中正确的是
A．当波向x轴的正方向传播时，该波的波速为
B．当波向x轴的正方向传播时，在这0.5s内，x=1.5m处的质点通过的路程为50cm
C．当波向x轴负方向传播时，x=1.5m的质点M比x=1.75m的质点N在0.5s内通过的路程少
D．当t＝0.1s时.x＝1.5m处的质点的位移一定是0
20．一振子沿轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。时振子的位移为，时位移为0.1m，则（　　）
A．若振幅为0.1m，振子的周期可能为
B．若振幅为0.1m，振子的周期可能为
C．若振幅为0.2m，振子的周期可能为4s
D．若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s
三、填空题
21．如图所示是一列简谐横波在时刻的波形，此时刻质点的速度为，经过t=0.2s后，它的速度大小、方向第一次与相同，再经过后，它的速度大小、方向第二次与相同，则这列简谐横波的传播方向是向_______（选填“左”或“右”）传播，波速是_______，若某时刻质点到达波谷处，则质点一定到达_______（选填“波峰”“波谷”或“平衡位置”）处，从图示位置开始计时，在t=3s时，质点偏离平衡位置的位移为_______，运动方向是_______（选填“向上”“向下”“向左”或“向右”）。
22．某物体发出的声音在空气中的波长为，波速为，在海水中的波长为。
（ⅰ）该波的频率为___________，在海水中的波速为___________。
（ⅱ）若物体在海面上发出的声音经听到回声，则海水深为___________m。
四、解答题
23．一列简谐横波在均匀介质中传播，介质中有相距d=3m的P、Q两点与波源在同一条直线上，其振动的图像分别如图甲、乙所示．
①请写出质点P做简谐运动的位移与时间的关系式；
②如果波从P点传到Q，求波速．
24．如图甲所示是一列沿＋x方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，已知波速v＝2m/s，质点PQ相距3.2m，求：
（1）在图乙中画出质点Q的振动图象（至少画出一个周期）；
（2）从t＝0到Q点第二次振动到波谷的这段时间内质点P通过的路程。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A、由图可知是两列横波的波的图象，它们的波速和波长相同，因此周期和频率也相同，根据公式v=λf，解得f=1.25Hz，故A不符合题意；B、由波的传播方向与质点的振动方向的关系可知，在x=2m处，两列波引起质点的振动方向恰好相反，因此这个位置振动的振幅最小等于零，故B不符合题意；C、在t=0时刻，x=4m处实线波的质点振动沿y轴正方向，虚线波的质点质点也沿y轴的正方向；根据公式可解得：，当到达t=0.2s时刻，经历了 的时间，x=4m处两种波的振动质点都到达最高点，故位移是二者位移的矢量和，即：x=2A=12m，故C不符合题意；D、在处的质点，振动方向有时相同，有时相反，但绝对不会同时达到最大值，故这个位置的质点位移不可能质点12m，故D符合题意。
故选D。
【点睛】
解得本题的关键是要熟练掌握波的传播方向和质点的振动方向的关系，运用波速、波长和周期的关系算出周期的大小，推断出每个时刻每个位置质点的振动方向，求解位移的矢量和即可．
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
简谐横波沿x轴负方向传播，可知此时P点的振动方向是沿y轴负方向，经过，质点P到达波峰位置，所以从此刻起再过开始计时，质点P的振动图象应该是B。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
由图得到该波的波长=100cm，周期T=2s，则波速为cm/s，由振动图象乙得知t=3s时刻P点的速度方向沿y轴负方向，在波动图象甲判断出波的传播方向：向右，D正确．
4．B
【解析】
【详解】
由波动图像可知，A、C、H有相同的位移，B、I有相同的位移，E、F有相同的位移，故ACD正确，B错误。
本题要求选错误的，故选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．因为t=0时刻x=1. 5m处的质点a向上振动，由波形图可知，波的传播方向向右，选项A错误；
B．因为波长λ=2m，周期T=4s，则波的传播速度为
选项B错误；
C．0~1s时间内，质点a的动能减小，则回复力对a做负功，选项C错误；
D．因t=1s时刻质点a所受回复力最大，但是速度为零，则由P=Fv可知，回复力的功率为零；在t=2s时刻，质点a速度最大，但是回复力为零，则回复力的功率又为零，则1~2s时间内，回复力对a做功的功率先增大后减小，选项D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据多普勒效应，当声源和观测者靠近时，观测者接受的频率高于声源；当声源和观测者远离时，观测者接受的频率低于声源。把速度方向标出来，A点有接近的趋势，频率变大；C点有远离的趋势，频率变小；B、D点速度方向垂直，频率不变。
故选C。
7．C
【解析】
【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。
8．C
【解析】
【详解】
A.横波和纵波水平和竖直方向都能传播，这两种波是根据波的传播方向与质点的振动方向间的关系划分的．故A错误．
B.在波的传播过程中，质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移．故B错误．
C.两个相邻的、在振动过程中速度和位移都相同的质点间距离是一个波长．故C正确．
D.声波在真空中不能传播，因为没有传播振动的介质．故D错误．
9．D
【解析】
【详解】
由图（b）看出，时刻，质点在平衡位置处且沿y轴正方向运动，而图（a）中时刻，只有H点在平衡位置处且沿y轴正方向运动，故（b）图可能是图（a）中H点的振动图像，故ABC错误，D正确。
故选D。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图甲可知，震源A的起振方向是y轴的正方形，故A错误；
B．设两列波的速度为v，则由题可得
解得
故B错误；
C．由振动图可知A起振方向向上，B起振发方向向下，两列波相遇过程中，中点C是两列波波峰和波谷的相遇点，振动减弱，故C错误；
D．A波经过0.6s传到B点t2=0.75s时刻，A波经过0.6s传到B点，则还多了0.15s，由甲可得刚好在波谷，而B波已经不会振动，故B点处于波谷，故D正确。
故选D。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图乙可知，在0.5s~1.5 s内，a点向着y轴正方向运动，则由图甲可知，波向x轴正方向传播，选项A错误；
B．由图甲可知，波长，由图乙可知，周期，所以波速
选项B正确；
C．120 m的尺寸远大于该波波长，所以衍射现象不明显，但不是不能发生衍射现象，选项C错误；
D．频率为0.25 Hz的波与该波的频率不同，所以不会发生干涉现象，选项D错误。
故选B。
12．B
【解析】
【详解】
A．由图像可得波长为，周期
故A正确，不符合题意；
B．时，有
质点在每个周期内运动的路程为，本题中时，处的质点运动的路程为
故B错误，符合题意；
C．波速，在处的接收器接收到波的时间为
故C正确，不符合题意；
D．此波源的振动频率为
若波源向x轴正方向运动，接收器接收到的波的频率将变大，可能为，故D正确，不符合题意。
故选B。
13．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，故A错误；
B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动，故B正确；
C．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，故C错误；
D．机械波能发生多普勒效应，而光波同样能发生多普勒效应，故D错误。
故选B。
14．A
【解析】
【详解】
绳波一直在绳中传播，介质相同，传播速度保持不变．当手振动的频率增加时，根据波速公式v=λf分析得知，波长减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
15．ABD
【解析】
【详解】
A．由波形图可知，该波的波长为λ=8m，选项A正确；
B．由题意可知
（n=0，1，2，3……）
当n=1时，T=0.4s，即波的周期可能为0.4s，选项B正确；
C．波的传播速度
（n=0，1，2，3……）
则当v=30m/s时n不是整数，选项C错误；
D．根据“逆向爬坡法”可知，质点P在t=0.7s时刻向下运动，选项D正确。
故选ABD。
16．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
周期T=0.2s，波长0.2m，则波速
若波向右传播，则传播的距离
质点B的运动状态与质点A在图示时刻的运动状态完全相同，则传播的时间
当n=0时，t=0.14s，若波向左传播，则传播的距离
质点B的运动状态与质点A在图示时刻的运动状态完全相同，则传播的时间
当n=0时T=0.06s；当n=1时，t=0.26s，故ACD正确，B错误。
故选ACD。
17．ACE
【解析】
【详解】
A．t=0时刻平衡位置在x=3m处的质点N正沿y轴正方向运动，可知波沿x轴负向传播，故A正确；
B．该时刻质点M在最低点，加速度为正向最大，故B错误；
C．因
s
则角速度
rad/s
则质点N的振动方程为
(m)
故C正确；
D．从该时刻开始，经过10s=5T，质点P的路程为5×4A=4m，故D错误；
E．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．
18．AD
【解析】
【详解】
AB．由图2知，t=0时刻质点经过位置向下运动，图1是t=0时刻的波形，此时a位于波峰，位移最大，与图2中t=0时刻质点的状态不符，而质点b在t=0时刻经过平衡位置向下运动，与图2中t=0时刻质点的状态相符，所以图2不能表示质点d的振动，可以表示质点b的振动，故A正确，B错误；
C．t=1.5 s时刻，即从图示位置再经过四分之一周期，质点a到达平衡位置，质点b到达最低点，则ab两质点速度大小不相等，故C错误；
D．波的波长为8m，周期为2s，故传播速度
故D正确；
故选AD.
19．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图线可直接读出波长 ， ，当波向+x方向传播时
当n=1时符合条件，解得
所以
A正确；
B．因
则 在0.5s内，x=1.5m处的质点通过的路程为
B错误；
C．当波向-x方向传播时，，当n=1时符合条件，解得
所以
则在内，x=1.75m处的质点向上振动的速度大于x=1.5m处质点的速度，故x=1.75m处的质点的路程比x=1.5m处质点的路程较大，C正确；
D．若波沿+x传播，则从t=0.1s到t=0.5s的时间内，则
0.4s=1.4T
因t=0.5s时，x=1.5m处的质点在波谷，则t=0.1s时刻不在平衡位置，即位移不为，D错误。
故选AC。
20．AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．若振幅为0.1m，说明该振子初始位置在波谷，振子在波峰，则有
当时，振子的周期为
当时
当时
故A正确，B错误；
CD．若该振子的振幅为0.2m，则由
可知，当该振子起振方向不同时，可能经过、或时到达位移为0.1m的位置，根据振动的周期性可知
或
或
当时，或或，当时，或或，故C错误，D正确。
故选AD。
21． 右 10m/s 波峰 -10cm 向上
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由题意可知，质点在时刻向上振动，波向轴正向传播，即向右传播。
[2]周期，波速
[3]的间距是半波长，若在波谷，则一定在波峰。
[4][5]当时，即，故从图示位置开始质点向下振动），经，质点偏离平衡位置，即位移是，且向上振动。
22． 340 1530 382.5
【解析】
【详解】
（i）[1]该波的频率为
[2]在海水中的波速为
（ii）[3]海水深度为
23．①； ② (n=0，1，2…)
【解析】
【详解】
①由图可知振幅为A=0.4m，角速度为：
所以质点P做简谐运动的位移与时间的关系式为：y=0.4cos0.5πt (m)
②由振动图像可知，P点在正向最大位移处，且将向下振动，Q点在平衡位置，且将向下振动，由位置关系可知：d=(n+)λ(n=0，1，2…)
解得：
由图像知，T=4s
解得： (n=0，1，2…)
24．（1）见解析；（2）0.22m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图甲读出该列波波长
根据
得该列波的传播周期为
由
可求出波从处质点传到Q的时间
且Q点的起振方向沿y轴负方向向下，故可画出Q点的振动图象如图所示
（2）从t=0到Q点第二次到达波谷所需时间
（或由Q点的振动图象得Q点在t=2.2s时第二次到达波谷）
在这2.2s内P质点经历
个周期，因而通过的路程为
s==0.22m
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