选择性必修一第三章机械波 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 第三章 机械波
一、单选题
1．S是波源，其振动频率为50Hz，所产生的横波向右传播，波速是80m/s，P、Q是传播方向上的两个质点，已知SP = 8.4m，SQ = 10.8m。当S通过平衡位置向上运动时，以下说法正确的是（ ）
A．P在波谷，Q在波峰
B．P在波峰，Q在波谷
C．P、Q都在波谷
D．P、Q都在平衡位置
2．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处质点的振动图像，a、b质点在x轴上的平衡位置分别为、，下列说法正确的是（　　）
A．波沿x轴负方向传播
B．波的传播速度为
C．时，a、b两点的速度和加速度均等大反向
D．从到质点a的路程为
3．图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t = 1s时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．图乙如果为质点L的振动图像，则波沿x轴负向传播
B．该时刻起再经0.5s质点M的加速度为零
C．任意时刻质点K与L的速度方向都相同
D．该时刻起质点K在1s的时间内沿x轴移动0.2m
4．将较长的绳一端固定在墙上，另一端用手捏住以恒定振幅上下持续振动，产生的绳波沿绳自左向右传播，图示时刻，波形刚好传播到A点。下列判断正确的是（　　）
A．手的起振方向向下
B．若减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化
C．若增大手的振动频率，绳波的波长将增大
D．若停止手的振动，绳中波形立即消失
5．下列有关机械波的说法正确的是（　　）
A．有机械振动就一定有机械波
B．波长等于振动相同的两质点间的距离
C．波动过程是质点由近及远的传播过程
D．波是传递能量的一种方式
6．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.1s时的波形图如图甲所示，A、B为介质中的两质点。图乙为质点A的振动图像。以下判断正确的是（　　）
A．t＝0.15s时，A的加速度为零
B．t＝0.15s时，B的速度沿y轴正方向
C．从t＝0.1s到t＝0.25s，B的位移大小为10cm
D．从t＝0.1s到t＝0.25s，波沿x轴负方向传播了7.5m
7．下列关于波的说法，正确的是（　　）
A．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移一定大于振动减弱区域质点的位移
B．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低
C．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样
D．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生衍射
8．下列说法中不正确的是（　　）
A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变
B．只有声波会发生多普勒效应
C．要发生多普勒效应，波源和观测者间必须有相对运动
D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应
9．交通电子警察向行驶中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波的频率变化就能得出车辆的速度。这一技术主要利用的物理现象为（ ）
A．共振 B．波的衍射 C．波的干涉 D．多普勒效应
10．一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波速为4m/s。P、Q是介质中平衡位置分别处在m和m的两个质点，某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．这列波的振幅为4cm B．这列波的周期为8s
C．此时质点P的加速度为0 D．此时质点Q沿y轴正方向运动
11．一列简谐横波t=0时刻的波形如图所示，其中M、N为平衡位置在x1=3m和x2=9m的两个质点。已知质点M比质点N提前0.5s回到平衡位置，下列说法正确的是（　　）
A．简谐波沿x轴正方向传播 B．波传播速度的大小为2m/s
C．t=1s时，M、N的速率相等 D．t=1s时，M、N的运动方向相同
12．如图甲所示为一简谐波在t=0时刻的图像，图乙所示为x=0.3m处质点P的振动图像。则x=0.5m处的质点的振动方程为（　　）
A．y=0.08sin（5t）m
B．y=0.08cos（5t）m
C．y=0.08sin（5t）m
D．y=0.08cos（5t）m
13．如图甲所示，时，一小船停在海面上的点，一块浮木漂在纵坐标的点，其后小船的振动图像如图乙所示，可知（　　）
A．浮木比小船早振动0.7s
B．水波波速为
C．末，浮木向下运动
D．若该水波传播过程遇到宽度为0.4m的障碍物，不会观察到明显的衍射现象
14．男女二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、λ1、v1和f2、λ2、v2，它们之间的关系是（　　）
A．f1>f2，λ1>λ2，v1>v2 B．f1C．f1>f2，λ1<λ2，v1=v2 D．以上说法都不正确
15．波在传播过程中，下列说法正确的是（　　）
A．介质中的质点随波的传播而迁移
B．波源的能量随波传递
C．振动质点的频率随着波的传播而减小
D．波源的能量靠振动质点的迁移来传播
二、填空题
16．波长、频率与波速:如图邻近的两个______（或波谷）的距离叫作波长,波长用符号______来表示;波的频率是在1 s内有多少次______（或波谷）通过,频率用符号______来表示;波速是用来描述波传播______的物理量,波速用符号______来表示。
17．如图甲所示为一简谐横波在时的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点。如图乙所示为质点Q的振动图像。则这列波沿x轴______（选填“正”或“负”）方向传播；从到，P质点通过的路程为______m。
18．一条弹性绳子呈水平状态，两端、同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图，两列波均可看成为简谐波，振幅均为，、两点间距为，两列波从该时刻运动至相遇所用时间，则该绳波的波速是__________，、连线中点位置是振动的__________（填写“加强点”或者“减弱点”）。
三、解答题
19．如图所示是一列简谐波在某时刻的波形图，若每隔0.2 s波沿＋x方向行进0.8 m，试画出17 s和20s后的波形图。
20．如图所示一列简谐横波在x轴上传播，实线和虚线分别为t1=0和t2=1s时的波形图，求：
（1）这列波的波速；
（2）当波速为10m/s时，平衡位置在x=7m处的质点从t1=0开始计时，在1.7s内通过的路程。
21．随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得越来越快，甚至有些飞机的速度已经超过了声音在空气中的传播速度．假设某爆炸声在空气中的传播速度为343 m/s，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员听不到爆炸声，飞机飞行的速度至少多大？
22．如图所示，实线和虚线分别是沿x轴方向传播的一列简谐横波在t1=0和t2=0.06s时刻的波形图。
（1）求该波的波长λ、可能的周期T和可能的速度v；
（2）若2T<0.06s<3T，求该波的波速大小v0。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
由于波的周期等于质点振动的周期
波从S到传播到P所需时间为
解得
tP = 0.105s，
即波从S到传播到P用时，因此当S在平衡位置向上运动时，P滞后，则此时P点在波谷，同理S到Q所需时间为
解得
即波从S到传播到Q有，因此当S在平衡位置向上运动时，Q滞后，则此时Q在波峰处。
故选A。
2．C
【详解】
A．由图乙可知，时刻质点速度向上，由波形平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图知
，
则波速为
B错误；
C．a、b质点在x轴上的平衡位置分别为，，则
可知a、b相距半个波长，故此两点为反相点，a、b两点的速度和加速度均等大反向，C正确；
D．从1.0s到1.5s，质点a经过个周期，经过的路程，D错误；
故选C。
3．B
【详解】
A．图乙如果为质点L的振动图像，时，质点向下振动，根据同侧法可知则波沿x轴正向传播，故A错误；
B．由图乙可知，该波的周期
该时刻起再经0.5s即质点达到平衡位置，位移为零，回复力为零，则加速度为零，故B正确；
C．质点K与L相距半个波长，所以任意时刻质点K与L的速度方向都相反，故C错误；
D．波动中各个质点只在平衡位置上下振动，不会随波迁移，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．根据“同侧法”可知，A点的起振方向为向上，由于A点的起振方向与手的起振方向相同，故手的起振方向向上，A错误；
B．由于波的传播速度只与介质有关，故减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化，B正确；
C．根据公式
可知，又波的传播速度只与介质有关，绳波的传播速度不发生变化，若增大手的振动频率，绳波的波长将减小，C错误；
D．若停止手的振动，绳中波形会继续传播，不会立即消失，D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．机械波需要机械振动和传播振动的介质，A错误；
B．振动相同的相邻两质点间的距离才是波长，B错误；
CD．波动是介质将振动的形式和能量传递出去，而介质中的质点只是在各自平衡位置附近振动，并没有随波迁移，C错误，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．由题图乙可知，t＝0.15s时，质点A处于波谷位置，则此时A的加速度最大，故A错误；
B．由题图乙可知在t＝0.1s时质点A处于平衡位置且向下振动，由同侧法结合题图甲可知，波沿x轴负方向传播，由题图乙可知，波的周期为0.20s，则从题图甲所示t＝0.1s时开始经过0.05s即个周期质点B处于平衡位置，速度方向沿y轴负方向，故B错误；
C．从t＝0.1s到t＝0.25s经历了个周期，质点B处于平衡位置，则B的位移为0，故C错误；
D．由题图甲可知，波长λ＝10m，由题图乙可知，波的周期为0.20s，则波速为
v＝＝m/s＝50m/s
从t＝0.1s到t＝0.25s，波沿x轴负方向传播了
s＝50×0.15m＝7.5m
故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其振幅最大，但位移不是始终保持最大；同理振动减弱区域的点，其振幅最小，但其位移不是始终保持最小；所以振动加强区域的质点的位移不一定大于振动减弱区域质点的位移，A错误；
B．由多普勒效应，当波源远离接收者时，接收者接受到的波的频率比波源频率低，B正确；
C．两列频率相同的波叠加时会出现稳定的干涉图样，两列频率不同的波叠加时不能形成稳定的干涉图样，C错误；
D．波发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多；但如果障碍物或孔的尺寸比波长大，就不能发生明显的衍射现象，D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．多普勒效应是一种现象，发生多普勒效应时，波源的频率没有发生改变，A不符合题意；
BD．机械波、声波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，D不符合题意，B符合题意；
C．要发生多普勒效应，波源和观测者间必须有相对运动，观察者接收到波的频率发生变化，C不符合题意。
故选B。
9．D
【详解】
交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度，其工作原理利用的是多普勒效应。
故选D。
10．D
【详解】
A．振幅等于y的最大值，故这列波的振幅
故A错误；
B．由图可知，波长
由波速公式
解得周期
故B错误；
C．此时质点P位于正向最大位移处，加速度最大，故C错误；
D．简谐机械横波沿x轴负方向传播，由波形平移法得知，此时质点Q沿y轴正方向运动，故D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．由题意可知t=0时M沿y轴负方向运动，N沿y轴正方向运动，所以M应位于波传播方向波形的上坡上，N应位于波传播方向波形的下坡上，即波沿x轴负方向传播，选项A错误；
B．设波的传播速度为v，由题意可知
解得
选项B错误；
CD．由图可知波长
λ=8m
则波的周期为
从t=0到t=1s经过了半个周期，根据振动的特点可知t=1s时M、N的位移相同，速率相同，而运动方向相反，选项C正确，D错误。
故选C。
12．A
【详解】
由乙图可知，振动周期
振幅
在时刻，m处的质点恰好位于平衡位置，且沿着y轴正方向运动，知该点的振动方程为
故选A。
13．C
【详解】
A．由上下坡法，可以判断波向x轴正方向传播，所以浮木比小船晚振动，故A错误；
B．由题意波速为
故B错误；
C．因为时浮木漂在纵坐标的点，即此时已经从平衡位置振动了，又因为
所以末，浮木向下运动，故C正确；
D．因为波长为1.2m，所以该水波传播过程遇到宽度为0.4m的障碍物时，即障碍物的尺寸小于波长，则会观察到明显的衍射现象，故D错误。
故选C。
14．C
【详解】
AB．由于女高音和男中音在同一介质中传播，因而波速相同，AB错误；
CD．音调高即频率高，故f1>f2；由
v=λf
因v相同，所以λ1<λ2，C正确，D错误。
故选C。
15．B
【详解】
A．介质中的质点随波的传播不迁移，A错误；
B．波源的能量随波传递，B正确；
C．振动质点的频率随着波的传播而不变，C错误；
D．质点只振动不迁移，D错误。
故选B。
16． 波峰 λ 波峰 f 快慢 c
【详解】
[1][2][3][4][5][6]波长、频率与波速:如图邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长,波长用符号λ来表示;波的频率是在1 s内有多少次波峰（或波谷）通过,频率用符号f来表示;波速是用来描述波传播快慢的物理量,波速用符号c来表示。
17． 正
【详解】
[1]由题图乙可知，在时，质点Q沿着y轴负方向运动，因此波沿x轴正方向传播；
[2]由题图乙可知，质点做简谐运动的表达式为
则时P点离平衡位置的距离
时，波向右传播了1.5m，P点恰好运动到负的最大位移处，因此P质点通过的路程
18． 50 减弱点
【详解】
[1]设该绳的波速为，则有
解得
[2]根据同侧法可知，左边的波传到、连线中点位置时向上振动，右边的波传到、连线中点位置时向下振动，可知、连线中点位置是振动的减弱点。
19． （虚线为17s时波形，实线为20s时波形）
【详解】
由题意知，波速
波长，则周期
17s内的周期数
根据波的时间与空间的周期性，将波向轴正方向平移即可，如图中虚线所示
20s内的周期数
根据波的时间与空间的周期性，在波已经传播的区域中，波形与t=0时刻波形相同，即图中实线所示。
20．（1）；（2）
【详解】
(1)由波形图可知，波长，若波沿x轴正向传播，则
由速度公式，可得
同理，若波沿x轴负向传播，则
由速度公式，可得
(2)当波速为10m/s时，简谐横波的传播周期为
有，，即波沿x轴正向传播，平衡位置在处的质点正在处沿y轴负向振动，经过到达波谷，通过的路程为
接下来的1.6s内通过的路程为
所以1.7s内通过的路程为
21．
【详解】
要使飞行员恰好听不到爆炸声，即飞行员正好一个声波也接收不到，则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样，即战斗机应以的速度飞行远离爆炸点。
22．（1）1.2m；若波沿x轴正方向传播， （n=0，1，2，…）；若波沿x轴负方向传播， （n=0，1，2，…）；若波沿x轴正方向传播，（n=0，1，2，…）；若波沿x轴负方向传播， ；(2) 若波沿x轴正方向传播，55m/s；若波沿x轴负方向传播，45m/s
【详解】
(1) 由波形图可知，该波的波长为
若波沿x轴正方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
（n=0，1，2，…）
则波速为
（n=0，1，2，…）
若波沿x轴负方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
（n=0，1，2，…）
则波速为
（n=0，1，2，…）
(2) 若波沿x轴正方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
则此时的波速大小为
若波沿x轴负方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
则此时的波速大小为
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