第三章 机械波 单元测试（word版含答案）

第三章、机械波
一、选择题（共16题）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．振动就是波，波就是振动
B．有振动一定有波
C．空气中有声波传播时，就一定有空气分子在振动
D．声波在金属中传播时，金属颗粒没有振动
2．如图所示为某一时刻某简谐波的图像，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是（　　）
A．质点a的振幅大于质点b的振幅 B．该时刻质点b、e的速度相同
C．该时刻质点c、d的加速度为零 D．该时刻质点d正在向下运动
3．一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示，介质中x＝2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt) cm，关于这列简谐波，下列说法正确的是（　　）
A．周期为4.0 s
B．振幅为20 cm
C．传播方向沿x轴正向
D．传播速度为1 m/s
4．图示是一列简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中x＝4 m处质点沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝5sin4πt(cm)．关于这列波，下列说法正确的是( )
A．波长为5 m
B．波速为8 m/s，再经过个周期，x＝4 m处质点位于波谷
C．波沿x轴正方向传播
D．再经过半个周期，x＝4 m处质点沿波的传播方向移动2 m
5．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s到达最大位移处。在这段时间内波传播了0.5 m。则这列波
A．周期是0.2 s B．波长是0.5 m
C．波速是2 m/s D．经1.6 s传播了8 m
6．一列简谐波沿轴正方向传播，时波形如图所示。已知在末，点恰第四次（图中为第一次）出现在波峰，则下列说法正确的是（　　）
A．波的周期是
B．波传播到点需要
C．点开始振动时速度方向是向上的
D．点在末第一次出现在波谷
7．一列简谐横波沿x轴负方向传播，周期为T，时的波形如图所示。则在时（　　）
A．质点a速度为零
B．质点c的加速度为零
C．质点b沿x轴负方向迁移了3m
D．质点d的位移为-5cm
8．关于教材中插图所涉及的物理知识，描述正确的是（　　）
A． 一列水波通过狭缝时的折射现象
B． 单摆做受迫振动的周期与摆球质量有关
C． 水下多普勒测速仪可测海水流速
D． 水波干涉时振动加强点位移一定比振动减弱点位移大
9．如图所示，曲线表示一列横波的传播，其中实线是t1=1s时的波形，虚线是t2=2.5s时的波形，且（t2-t1）小于一个周期，则可以判断（　　）
A．这列波的波长为20cm
B．这列波一定是向x轴正方向传播
C．这列波的振幅为10cm
D．这列波的周期可能为6s，也可能为2s
10．如图所示，静止的雷达测速仪发射频率为的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车反射后，又被接收到。则（　　）
A．接收到的反射波频率等于
B．的发射波与的反射波相遇会发生干涉
C．反射波在空气中的传播速度与运动速度有关
D．根据接收到的反射波的频率可确定的速度
11．下列物理现象的描述，正确的是（　　）
A．汽车倒车是利用红外线原理感知障碍物的存在和距离
B．法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，不是真实存在的
C．优质的话筒线有层金属网罩，这是利用金属网罩的屏蔽作用，防止其他电信号干扰
D．干燥季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，会被“电”一下，这是电磁感应现象
12．如图所示，甲为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像，乙图为参与波动的质点的振动图像，则下列判断正确的是（　　）
A．质点振动的速度大小为
B．经过时间，质点的位移为
C．经过时间，质点沿波的传播方向向前传播
D．该波在传播过程中若遇到的障碍物，能发生明显衍射现象
13．一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1=0和x2=1m处两质点a、b的振动图象如图a、b所示，该波的波长λ>1m，则下列说法中正确的是（　　）
A．该波的频率为0.04Hz
B．该波的周期为4s
C．该波的波长一定为4m
D．该波的传播速度可能为100m/s
14．如图为一列简谐横波的波形图，其中虚线是t1=0.01s时的波形，实线是t2=0.02s时的波形，已知 ．关于这列波，下列说法中正确的是
A．该波的传播速度可能是600m/s
B．从t1时刻开始，经0.1s质点P通过的路程为0.8m
C．若该波波源从O点沿x轴正向运动，则在x=200m处的观测者接收到的波的频率将大于25Hz
D．遇到宽约3m的障碍物时，该波能发生明显的衍射现象
15．如图为一列简谐横波在t=0时的波形图，波源位于坐标原点，已知当t=0.5 s时x=4 cm处的质点第一次位于波谷，下列说法正确的是（　　）
A．此波的波速为5 cm/s
B．此波的频率为1.5 Hz
C．波源在t=0时运动速度沿y轴正方向
D．波源振动已经历0.6 s
E．x=10 cm的质点在t=1.5 s时处于波峰
16．沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，两质点M、N的横坐标分别为x1=1.5m和x2=2.5m，t=0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向．若从t=0时刻开始，经0.25s质点N第一次到达平衡位置，则_________（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对三个得5分．每选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．该列波沿x轴负方向传播
B．该列波的周期为1s
C．该列波的波速为2m/s
D．1s末，质点M的运动方向沿y轴的负方向
E．0-1s内，质点N的路程等于8cm
二、填空题
17．一列声波由空气传播到水中，声波在空气中的传播速度为340m/s，波长为1.7m．在水中的传播速度为1400m/s，则这列声波在水中传播时波长为_____m
18．如图所示是两个相干波源发出的水波，实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅都为10cm，C点为AB连线的中点。图中A、B、C、D、E五个点中，振动减弱的点是___，A点的振幅为___cm。
19．如图甲所示，O为振源，OP=s，t=0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波，图乙为从t=0时刻开始描绘的P点的振动图象，由图可知该波的频率为___________，波长为___________，波源O点开始振动的方向是___________。
20．某课外小组为了研究振动加强点设想一个探究情境：如图甲、乙两同学在相距7m的A、B两点各放置一个相同的铜锣，已知铜锣的固有频率为f0＝200Hz，如果同时敲击一下铜锣后铜锣发出频率等于其固有频率的声波，声波可以向空间各个方向传播，声波在空气中的传播速度为v＝340m/s，则丙同学在A、B的中点听时，感觉到的声音强度较__________（填“强”或“弱”），如果丙同学从A一直走到B，可以找到声波在A、B（A、B两点除外）间共有__________个振动加强点。
综合题
21．如图所示，实线为t=0时刻一列沿x轴传播的简谐横波的图像，虚线为t=0.2s时刻波的图像。求：
（1）若波沿x轴正方向传播，波的速度；
（2）若波沿x轴负方向传播，波的速度；
（3）若波的传播速度大小为22.5m/s，则波的传播方向。
22．如图所示，是一列沿x轴正方向传播的横波，其中实线是t1=2s时的波形，虚线是t2=2.5s时的波形。
(1)由图可知，该列波的波长和振幅是多大；
(2)若(t2-t1)小于一个周期，求波速大小；
(3)若(t2-t1)大于一个周期，求波速大小；
23．如图所示，置于均匀介质中x轴上P、Q两点处的两个波源S1、S2，它们做简谐运动的表达式均为y＝Asin5πt，两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，已知PM＝2m，MQ＝3m，M点振动的振幅为2A，求：简谐横波在该均匀介质中的传播速度v．
试卷第1页，共3页
24．如图所示，细绳的一端在外力作用下从时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个等距点，图甲为时刻各点所处的位置，图乙为时刻的波形图（为波的周期）。请画出时刻的波形图。
参考答案：
1．C
【详解】
A．波是空间内一系列质点一个接一个的有顺序的振动，振动是对质点而言，不涉及空间，A错误；
B．有振动，但没有介质，振动无法传播，就不会产生波，B错误；
C．空气中有声波传播时，就一定有空气分子在振动，C正确；
D．有波就一定有介质质点在振动，D错误；
故选C。
2．D
【详解】
A．因为是简谐波，所有质点振幅相同，所以质点a、b的振幅相等，故A错误；
B．波的传播方向沿x轴正方向，利用“上下坡法”可知该时刻质点b向上振动，而e向下振动，质点b、e的速度方向相反，所以该时刻质点b、e的速度不相同，故B错误；
C．该时刻质点c在波谷，加速度最大，d在平衡位置，加速度为零，故C错误；
D．波的传播方向沿x轴正方向，利用“上下坡法”可知质点d正在向下运动，故D正确；
故选D。
3．C
【详解】
A．由质点P的振动方程
可得
则周期为
故A错误；
BD．由波的图象得振幅，波长，所以波速为
故BD错误；
C．根据振动方程和振幅图象得知质点P在t=0时振动方向为正y方向，故波向正x方向传播，故C正确。
故选C。
4．B
【详解】
由图读出波长为 λ=4m，故A错误．由x=4m处质点沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=5sin4πt cm，可知ω=4πrad/s，则周期为：，则波速为：． 由表达式y=5sin4πt cm，可知t=0时刻x=4m处质点沿y轴正方向运动，则根据波形的平移法可知，波沿x轴负方向传播，则再经过个周期的时间，x=4m处质点位于波谷，故B正确．C错误．简谐波传播过程中，介质中质点不向前移动，只在自己平衡位置附近振动．故D错误．故选B．
5．D
【详解】
A．由于在平衡位置的质点经0.1 s第一次到达最大位移处，故周期
T＝0.1×4 s＝0.4 s
选项A错误；
C．波的传播速度
故C错误；
B．波长
λ＝v·T＝5×0.4 m＝2 m
故B错误；
D．经1.6 s波传播的距离为
x＝v·Δt＝5×1.6 m＝8 m
故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．因为在0.6s末时，A点恰第四次（图中为第一次）出现在波峰，可以得出A点做了三个完整的周期，可知
故A错误；
B．由图示位置到P点的距离s为3cm，而该列简谐波的波速为
所以传到P点需要的时间为
故B错误；
C．由波动图像可知，质点开始振动时速度方向是向下的，故C错误；
D．由于波传到P点所需要的时间为0.3s，所以P点在0.35s末时处在波谷，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．经过，质点a回到平衡位置，加速度为零，速度最大沿着y轴负方向，故A错误；
B．经过，质点c到平衡位置，加速度为零，速度最大沿着y轴正方向，故B正确；
C．质点不会随波移动，只能在平衡位置附近振动，故C错误；
D．由同侧法可知，质点d在时振动方向向下，经过，质点d到达最大振幅处，在x轴上方，位移为5cm，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．一列水波通过狭缝时的衍射现象，所以A错误；
B．根据单摆的周期公式
可知，单摆做受迫振动的周期与摆球质量无关，所以B错误；
C．水下多普勒测速仪可测海水流速，所以C正确；
D．水波干涉时振动加强点位移不一定比振动减弱点位移大，因为不管是加强点还是减弱点都在各自的平衡位置做周期性的振动，所以减弱点的位移可能大于加强点的位移，则D错误；
故选C。
9．D
【详解】
A．由图可知，这列波的波长是40cm，A错误；
B．由波形的平移得知，波不一定向x轴正方向传播，也可能向x轴负方向传播，B错误；
C．振幅是指偏离平衡位置的最大距离，由图可知，振幅为5cm，C错误；
D．若波向x轴正方向传播时，（t2 t1）小于一个周期，由波形的平移可知
解得周期为
T=4（t2 t1）=4×1.5s=6s
若波向x轴负方向传播时
解得周期为
T=2s
这列波的周期可能为6s，也可能为2s，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
AB．多普勒效应是指波源或观察者发生移动而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；若声源和观察者靠近时，频率会变大，所以接收到的反射波频率大于，由于频率发生变化，的发射波与的反射波相遇不会发生干涉，故AB错误；
C．同一介质中波的传播速度相等，故C错误；
D．设接收到的反射波的频率为，a发射的波的频率为f0，波在空气中的速度为v，车的速度为，由
可知根据接收到的反射波的频率可确定的速度，故D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．倒车雷达是利用超声波传递信息来确定障碍物的远近，A错误；
B．法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，但是电磁场是真实存在的，B错误；
C．优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，起到静电屏蔽作用， C正确；
D．在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被“电”一下，这是静电现象，D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．点做简谐振动，其速度随时间变化，无法判断质点振动的速度大小，故A错误；
B．在乙图上读出时刻质点的位移为零，故B错误；
C．简谐横波沿轴传播，质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不沿波的传播方向向前传播，故C错误；
D．由于该波的波长为，所以该波在传播过程中若遇到的障碍物，能发生明显的衍射现象，故D正确。
故选D。
13．D
【详解】
AB．由题图知，该波的周期为
T=0.04s
则频率为
故AB错误；
C．a、b相距
Δx=x2-x1=1m
若波沿x正方向传播，由图知：t=0时刻质点a位于波峰，质点b经过平衡位置向下，结合波形可知
，（n=0，1，2，…）
则
由于
λ>1m
则n取0，得
若波沿x负方向传播，则有
x2-x1=（n+）λ，（n=0，1，2，…）
则
由于
λ>1m
则n取0，得
λ=4m
故C错误；
D．当λ=4m时，波速为
故D正确。
故选D。
14．CD
【详解】
A．由图读出这列波的波长为λ=8m，周期
T=（0.02-0.01）×4=0.04s
所以波速为
故A错误；
B．由图读出这列波的振幅A=10cm，t=0.1s=2.5T，所以P通过的路程为
s=4A×2.5=1m
故B错误；
C．该波的频率为
f==25Hz
若该波波源从O点沿x轴正向运动，则在x=200m处接收到的波的频率将增大，即频率大于25Hz，故C正确．
D．该波的波长为8m，若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象。故D正确。
故选CD。
15．ADE
【详解】
A．平衡位置为1.5 cm质点处于波谷，若x=4 cm处的质点第一次位于波谷，则有
故A项正确；
B．根据
那么频率
f==2.5 Hz
故B项错误；
C．由波的传播方向沿着x轴正方向，依据上下坡法，则波源在t=0时，运动速度沿y轴负方向，故C项错误；
D．由图可知，正好是波长的一个半，而周期为0.4 s，因此此时波源振动已经历0.6 s，故D项正确；
E．当t=0时，x=2.5 cm处的质点处于波峰，而波峰传播x=10 cm的质点的时间为
故E项正确；
故选ADE。
16．ACE
【详解】
t=0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向，依据波的平移法，可知，该列波沿x轴负方向传播，故A正确；该列波沿x轴负方向传播，则N点振动的方向向上，从t=0时刻开始，经0.25s质点N第一次到达平衡位置，可知该波在0.25s内传播的距离：x=3-2.5=0.5m
所以波速：；由图可知，该波的波长为4m，则：．故B错误，C正确；1s的时间等于半个周期，则M点在半个周期后运动的方向与开始时相反，为沿y轴正方向．故D错误；由图可知，该波的振幅A=4cm，质点在半个周期为的路程等于2倍的振幅，所以0～1s内，质点N的路程等于8cm．故E正确．故选ACE．
17．7
【详解】
试题分析：波从一种介质进入另一种介质时，频率f不变．由波速公式v=λf，得：，解得
18． DE 20
【详解】
振动减弱的点为波峰和波谷相遇，由图象知振动减弱的点是D、E；
A点是波峰和波峰相遇，经过半个周期后是波谷和波谷相遇，所以位移为 20cm，A点的振幅为20 cm；
19． 向上
【详解】
由图乙可知振动周期
T=t2-t1
所以频率
则波的频率为
由题意和图像可知波从波源经过时间t1传播到P点，所以波速为
带入可得
波源O点开始振动的方向是P点起振方向，由乙图知向上。
20． 强 9
【详解】
O点到A、B两波源的距离相等，所以波程差为零，则O点一定是振动加强点，所以感觉到的声音强度较强。
铜锣发出的声波在空气中传播的波长为
设距离A点x的位置为振动加强点，则有
且
解得
即
丙同学从A一直走到B，可以找到声波在A、B（A、B两点除外）间共有9个振动加强点。
21．（1） （n=0、1、2、3……）；（2）（n=0、1、2、3……）；（3）沿x轴负方向传播
【详解】
（1）若波沿x轴正方向传播，则有
波长
由波速
解得
（n=0、1、2、3……）
（2）若波沿x轴负方向传播，则有
由波速
解得
（n=0、1、2、3……）
（3）当
解得
则此时波沿x轴负方向传播
22．(1)λ=0.4m；A=5cm；(2)0.2m/s；(3)
【详解】
(1)根据图像，波长为
λ=0.4m
根据图像，振幅为
A=5cm
(2)若(t2-t1)小于一个周期，且向x轴正方向传播，波速为
(3)若(t2-t1)大于一个周期，且沿x轴正方向传播
解得

23．
【详解】
波的周期为
可知
(k=1,2,3,….)
根据
解得
(k=1,2,3,….)
24．
【详解】
根据机械波的形成特点可知，在时刻1号点运动到波峰，且此时振动传到10号点，7号点在波谷，如答图所示。
答案第1页，共2页