第三章机械波 专项测试（Word版含答案）

第三章、机械波
一、选择题（共15题）
1．如图是一长软细绳，用手握住其一端上下抖动形成的某一时刻的部分波形，绳上a、b两点位置如图所示，相距l。假设抖动频率不变，不考虑能量损失，根据上述信息能确定以下物理量值的是（　　）
A．波长 B．波速 C．周期 D．振幅
2．一列横波向右传播，某时刻介质中质点A的位置如图。则质点A的运动方向是（　　）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
3．关于波的描述，下列说法正确的是（　　）
A．当两列波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，则该处质点的位移始终最大
B．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生衍射
C．当机械波发生反射时，其频率不变，波长、波速均发生变化
D．当接收者远离波源时，波源发出的频率变低
4．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播，波源振动的频率为20Hz。已知介质中P质点位于波源S的右侧，SP=0.8m，P到S的距离不超过两个波长。Q（图中未画出）质点位于波源S的左侧，P、Q和S的平衡位置在一条直线上。t=0时波源开始振动的方向如图所示，当P第一次到达波峰时，波源S也恰好到达波峰，Q恰好第二次到达波谷，下列说法正确的是（　　）
A．机械波在介质中的波速为8m/s
B．机械波的波长为0.8m
C．Q点到波源S的距离为0.6m
D．P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相同
5．如图所示，为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图。质点P正沿y轴正方向运动，此波的传播速度v＝4m/s。则（ ）
A．此波沿x轴负方向传播
B．质点P的振动周期为1.0s
C．x＝2.0m处的质点在t＝0.25s时速度最大
D．x＝1.0m处的质点在0~1.0s内通过的路程为10cm
6．如图，振幅相同的两列波相遇，形成了的稳定干涉图样，某时刻干涉图样如图所示，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷．则下列说法中正确的是（ ）
A．这两列波的频率不一定相等
B．P、N两质点始终处在平衡位置，M点始终处于波峰
C．质点M将沿波的传播方向向O点处移动
D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M将到达平衡位置
7．如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰，下列说法正确的是（　　）
A．该图表示的是衍射现象 B．该图表示的是多普勒效应
C．该图表示波源正在向B点移动 D．观察者在图中的A点接收到的波的频率最低
8．如图所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间的距离为1m．当t = 0时，波源S开始振动，速度方向竖直向上，振动由此以1m/s的速度开始向右传播．t = 1.0s时，波源S第一次到达波峰处．由此可以判断（ ）
A．该列波的波长为2m
B．该列波的频率为4Hz
C．t = 4.0s时，质点c达到最大加速度
D．t = 4.0s时，质点e加速度方向竖直向上
9．如图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图（振动刚传到处），已知该波的周期为，、、为沿波传播方向上的质点，则下列说法中正确的是（　　）
A．质点比质点先回到平衡位置
B．在时，质点的速度方向为轴负方向
C．在时，质点的速度达到最大值
D．在时，质点d的加速度达到轴负向最大值
10．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以该时刻之后2秒为计时起点的振动图像，下列说法不正确的是（　　）
A．该横波向左传播
B．该波的波速为4m/s
C．从到内，P质点沿x轴向右平移1.6m
D．从到内，Q质点通过的路程为20cm
11．如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置到波源O的距离分别为和。图乙是波源做简谐运动的振动图像。波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播。已知时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处。下列判断正确的是（　　）
A．该列机械波的波速为
B．该列机械波的波长为
C．时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向
D．若将波源移至处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同
12．一列简谐横波在时的波形图如图（a）所示，是介质中的两个质点，图（b）是质点的振动图象。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　）
A．波速为
B．沿轴正方向传播
C．质点的平衡位置坐标
D．在时质点移动到点
13．甲、乙是两列振幅相同的同种简谐波在同一介质中沿着 x轴方向传播，甲波沿 x 轴正方向传播，频率为Hz；乙波沿 x 轴负方向传播。如图为某时刻两列波的波形图（虚线是甲波，实线是乙波），P 是 x=6m 处的质点。由此可知________
A．再过 3s，x=6m 处的质点将再次处于平衡位置
B．甲乙两波的波长之比为 3:2
C．此时 x=6 m 处的质点的速度为零
D．再过 0.5s，x=6m 处的质点沿 y 轴负方向振动
E．乙波的频率为Hz
14．下列现象属于多普勒效应的是（　　）
A．远去的汽车声音越来越小
B．炮弹迎面飞来，声音刺耳
C．火车向人驶来时，人感到鸣笛的音调变高；远离人而去时，人感到鸣笛的音调变低
D．大风中，远处人的说话声时强时弱
15．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图实线所示,从此刻起,经0.1s波形图如图虚线所示,若波传播的速度为10m/s。下列说法正确的是（ ）
A．这列波的周期为0.4,振幅是0.4
B．时刻质点沿轴负方向振动
C．处的质点的位移表达式为
D．这列波沿轴负方向传播
E．时刻质点的加速度方向沿轴负方向
二、填空题
16．图甲为一列简谐横波在行时刻的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点：图乙为质点的振动图像，该波沿轴___________（填“正”或“负”）方向传播，该波的波速___________，从到，质点通过的路程___________（填“大于”或“小于”）。
17．一列简谐横波沿x轴方向传播，在t =0时刻的波形如图所示，t=0．1s时，波形上P点的速度恰好第一次达到与t =0时刻的速度等值反向．若波沿x轴正方向传播，则波速v =_____m/s；若波沿x轴负方向传播，则波速v =____m/s．
18．如图为某一简谐横波在t＝0时刻的波形图，此时质点a振动方向沿y轴正方向．从这一时刻开始，质点a、b、c中第一次最先回到平衡位置的是______．若t＝0.02s时，质点c第一次到达波谷处，从此时刻起开始计时，质点c的振动方程y=_______cm．
19．图甲为一列简谐横波在某时刻的波形图，M是平衡位置为x=0.5m处的质点，N是平衡位置为x=2m处的质点，图乙为质点N由该时刻计时的振动图像，该波的传播速度是___________m/s，传播方向沿x轴___________（填“正方向”或“负方向”）
综合题
20．机械波是怎样产生的？为什么说机械波是传播能量的一种方式？
21．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示．该时刻质点A振动的方向沿y轴负方向，且A经0.25s第二次位于波谷位置．求：
①这列波的周期、波速和传播方向．
②以t=0开始计时，写出质点P的振动方程．
③面出t=0.55s时OB间的波形图．
22．如图(a)所示，平静的水面上有两个波源S1和S2，软木塞静止在液面上的P点，P点与两波源的水平距离分别为m和m。在t=0时刻S1和S2同时开始振动，它们做简谐运动的图象分别如图(b)和(c)所示，设竖直向上为正方向，两列波在水面传播速度大小相等，当s时软木塞开始振动，求：
(1)波速v和波长；
(2)两列波传到软木塞后，软木塞的振动方程。
23．图中表示某一时刻的波形图，已知波速为0.5m/s，波沿着x轴的正方向传播，画出经过7s后的波形曲线。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
ABC.由题意可知绳子形成波的波长为l，由于抖动的频率未知，所以波的周期无法确定，进而波速也无法确定，故A符合题意，BC不符合题意；
D.由于抖动的幅度未知，所以无法确定波的振幅，故D不符合题意。
故选A。
2．A
【详解】
横波向右传播，由“上下坡原理”可知，题图的质点A处于下坡，所以质点A在此时刻运动方向是向上，A正确，BCD错误。
故选A。
3．B
【详解】
A．如果两列波的波峰在某点相遇，振动总是加强，但质点的位移有时最大，有时为0，故A错误；
B．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生明显的衍射现象，故B正确；
C．波发生反射是在同一种介质中，波的频率、波长和波速均不变，故C错误；
D．根据多普勒效应可知，当接收者远离波源时，接收者接收到的波的频率比波源频率低，而波源频率不会发生变化，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】
AB．根据题意可知，P与S相距一个或两个波长，因为SP=0.8m，所以波长可能为
或
t=0时刻S振动方向向上，Q恰好第二次到达波谷，Q质点振动的时间为
所以SP间的距离有两个波长，即，可得波速为
故A正确，B错误；
C．由上分析可得
若SQ为，则 SP间将超过两个波长，所以
故C错误；
D．由以上分析可知QP相差两个半波长，所以P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相反，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
根据图时时刻质点P向上振动可得：波沿x轴正方向传播，故A错误；由图可得：波长λ＝4m，故周期T＝s＝1s，故B正确； x＝2.0m处的质点此时处于平衡位置向上振动，在t＝0.25s＝T/4时处于波峰，速度为零，故C错误； t＝0时刻x＝1m处质点在波峰，在0～1.0s内振动时间t＝T，故通过的路程s＝4A＝20cm，故D错误．故选B．
6．D
【详解】
A．要形成稳定的干涉图样，需要频率相等的相干波源才可以，所以这两列波的频率一定相等 故A错误；
B．P、N两点是波谷和波峰叠加，由于振幅相同，位移始终为零，即处于平衡位置，M点是波峰与波峰叠加，是加强点，则M点随时间在平衡位置两侧来回振动，并不是一直处于波峰的位置，故B错误；
C．振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，故C错误；
D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M从波峰运动到平衡位置 故D正确；
故选D。
7．B
【详解】
AB．题图表示的是由波源的移动而引起的多普勒效应，而不是衍射现象，故A错误，B正确；
CD．由题图可知，波源正在向A点移动，故在A点处单位时间内接收到的完全波的个数最多，即在A点处接收到的波的频率最高，故CD错误。
故选B。
8．C
【详解】
AB．根据题意可知，该波的周期为4s，频率为0.25Hz，波长为4m，故AB错误；
C．t=4.0s时，质点c第一次到达波峰，加速度最大，C正确；
D．t=4.0s时，波尚未传播至e点，e点的加速度为零，D错误．
故选C。
9．D
【详解】
A．波沿轴正方向传播，则质点ab均向y轴正向运动，则质点b比质点a先回到平衡位置，选项A错误；
B．在时，质点回到原来的位置，即的速度方向为轴正方向，选项B错误；
C．在时，质点到达最高点，速度为零，选项C错误；
D．在时，在t=0时刻的x=0.05m处的波峰恰传到d点，此时质点d在波峰位置，此时它的加速度达到轴负向最大值，选项D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．从振动图可得P点在0时刻的振动方向向下，从而波向右传播，所以A错误；
B．由图
由
可得
所以B错误；
C．质点并不随波迁移，所以C错误；
D．一个周期内质点通过的路程为
所以D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．由波的振动图像可知，波的周期
已知时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处，则A质点开始振动到第一次运动到y轴负方向最大位移处所用时间
可知机械波从O点传到A点用时间为2s，则该列机械波的波速为可知机械波从O点传到A点用时间为2s，则该列机械波的波速为
故A错误；
B．该列机械波的波长为
故B错误；
C．振动传到B点的时间为
则时刻，B质点已经振动
结合振动图像可知，此时B质点的的速度方向沿y轴负方向，故C错误；
D．若将波源移至处，则A、B两质点距离振源的距离相等，则两质点同时开始振动，且振动情况完全相同，故D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．由图(a)可以看出，该波的波长为
由图(b)可以看出，周期为
波速为
选项A错误；
B．由图(b)知，当时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播，选项B错误；
C．设质点O的振动方程为，其中
时有
可得
即质点O的振动方程为
由图(b)可知
所以O、Q两质点的相位差为，则
选项C正确；
D．波沿x轴负方向传播，结合图(a)可得质点向上振动，在时质点移动到上方最大位置处，选项D错误。
故选C。
13．ABD
【详解】
BE．由图可知，甲和乙的波长分别为λ甲=6m，λ乙=4m，则甲乙两波的波长之比为 3:2，两波在同种介质中传播，则波速相等，根据可知，频率之比为2:3，甲的频率为Hz，则乙的频率为Hz，选项B正确，E错误；
A．两波在同种介质中传播，则波速相等，波速均为
则再过 3s两波各沿传播方向传播6m，则此时在x=6m处的质点，由甲波引起的位移为零，由乙波引起的位移也为零，则此时该质点再次处于平衡位置，选项A正确；
C．此时两列波在 x=6 m 处的质点引起的振动方向均向下，可知此时该质点的速度不为零，选项C错误；
D．再过 0.5s，两波各沿传播方向传播1m，则此时在x=6m处的质点，由甲波引起的位移为负向，速度方向向下，由乙波引起的振动位移为负向最大，速度为零，则此时该质点振动方向向下，选项D正确；
故选ABD。
14．BC
【详解】
AD．声音的强弱由声波的能量(振幅)决定，多普勒效应是指声源与接收者间相对运动而改变接收波的频率，故AD错误；
B．炮弹迎面飞来，声源和人间距离越来越近，人接收到的声音的频率变大，属于多普勒效应，故B正确；
C．火车向人驶来或远离人而去，均会造成声源和接收者间相对位置的变化，人接收到的声音的频率变化，属于多普勒效应，故C正确。
故选BC。
15．BCD
【详解】
A．根据
得，振幅是质点偏离平衡位置的最大距离，是0.2m，故A错误；
BD．根据
结合波形图知，这列波沿轴负方向传播，t=0时刻，利用“同侧法”判断，质点沿轴负方向振动，故BD正确；
C．根据
处的质点的位移表达式为，故C正确；
E．时刻质点的位移沿轴负方向，由回复力和牛顿第二定律得，质点的加速度方向沿轴正方向，故E错误。
故选BCD。
16． 负 20 小于
【详解】
图乙为质点的振动图像，则知在时，质点正从平衡位置向波谷运动，所以质点向轴方向运动，故填“负”；
根据图甲可知波长为8m，根据图乙可知周期为0.4s，则波速
根据图甲可知振幅
振动方程为
故
到内的路径可分为三部分，一个周期路程为
，半个周期路程为
，因为速度先小后大，故
通过的路程小于。
17． 20 m/s 30 m/s
【详解】
试题分析：（1）t=0时刻，x=0处的质点位于平衡位置，若波沿x轴正方向传播，则x=0处质点正在向下运动，设该波的周期为T，则波动方程为：由波的平移法可知，t=0时刻P点运动的方向向上，所以：，将P点纵坐标的位置代入可得：又：λ=vT，所以：；同理可知，与P位移相等的点的平衡位置：，所以，若波沿x轴正方向传播，则经过0．1s的时间，x′处质点的振动传播到x=2．5m处的P点，高波传播的距离是：△x1=x-x′=2．5-0．5=2．0m
所以该波的传播速度：
（2）t=0时刻，x=0处的质点位于平衡位置，若波沿x轴负方向传播，则x=0处质点正在向上运动，设该波的周期为T，则波动方程为：，由波的平移法可知，t=0时刻P点运动的方向向下，所以：，若t=0．1s时，波形上P点的速度恰好第一次达到与t=0时刻的速度等值反向，则由波形图可知，一定是x=4．5m-x=6m处某一点的振动传播到P点，将波动方程：
又：yx″=-0．01m
联立解得：，所以，若波沿x轴负方向传播，则经过0．1s的时间，x″处质点的振动传播到x=2．5m处的P点，高波传播的距离是：△x2=x″-x=5．5-2．5=3．0m；所以该波的传播速度：
18． c
【详解】
a点振动方向沿y轴正方向，则b点振动方向沿y轴负方向，c点直接沿y轴负方向运动，则a点、b点第一次回到平衡位置的时间都大于周期，而c点第一次回到平衡位置的时间等于周期，所以a、b、c第一次最快回到平衡位置的是c点．
若t=0.02s时，质点c第一次到达波谷处，则c点振动的周期为
则从此时刻起开始计时，c点的振动方程为
（cm）．
19． 10 负方向
【详解】
由图甲可知
由图乙可知
则波速
由图乙可知，0时刻质点N向y轴负方向振动，由同侧法可知该波的传播方向沿x轴负方向。
20．见解析
【解析】
机械振动在介质中的传播称为机械波，持续振动的物体叫波源，传播振动的物体称为介质，波源振动带动邻近质点依次振动从而把波源的振动形式和能量传播出去；
机械波传播的是波源的振动形式，介质中原本静止的质点随着波的传来而振动说明获得了能量，同时还带动其相邻的质点运动，故将能量传输给与其相邻的介质。
21．（1）0.2s；0.4m/s，沿x轴正向传播（2）y=10cos10πt（3）如图；
【详解】
（1）t=0时刻质点A振动的方向沿y轴负方向，可知波沿x轴正向传播；因A点经0.25s第二次位于波谷位置，可知，解得T=0.2s；；
（2）因A=10cm，，则以t=0开始计时，写出质点P的振动方程为：y=10cos10πt(cm)
（3）t=0.55s=2T，则此时原点处的质点在最低点，此时OB间的波形图：
22．(1)1m/s，0.4m；(2)cm
【详解】
(1)因两列波波速相同，可知S2产生的波先传播到P点，则两列波的波速为
由两列波的简谐运动图象可知，两列波的周期均为
则两列波的波长均为
(2)设两列波都传到P点开始生成合运动所需时间为，则有
设P点合振动方程为
S1、S2发出的两列波到P点的波程差为，P点的合振动振幅为，则有
根据波的图象可知，P点为振动加强点，则有
根据波源的起振情况可知
S1波源简谐运动的圆频率
P点合振动方程为
23．
【详解】
7s波向前传播的距离为
7s后，故x=3.5m位置的原图中x=0位置的振动情况相同，因此作出以下图形
答案第1页，共2页