第三章机械波 章末综合练（Word版含解析）

人教版（2019）选择性必修一 第三章 机械波 章末综合练
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．“闻其声而不见其人”是一种司空见惯的现象，这体现了声波的衍射
B．在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率，若其小于地球上这些元素静止时的发光频率，则利用多普勒效应可以推知该星球在靠近地球
C．空气中产生的声波是纵波，纵波中的质点振动方向与波的传播方向相同
D．单摆的周期与振幅无关，所以无论静止释放摆球时的摆角为多少，周期不变
2．关于图片中的物理现象，描述不正确的是（　　）
A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象
D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应
3．如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可左右移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点振动，为了能观察到A点的振动，可采用的方法是（　　）
A．增大波源的频率 B．增大波源的振幅
C．将波源S向左移 D．将N板向左移
4．一列简谐横波沿x轴负方向传播，图（a）是t=1s时的波形图，图（b）是波中某质点振动位移随时间变化的振动图线（两图用同一时间作为起点）。则图（b）可能是图（a）中哪个质点的振动图线（　　）
A．x=0处的质点 B．x=1m处的质点
C．x=2m处的质点 D．x=3m处的质点
5．下列选项与多普勒效应有关的是（ ）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．教室内部的声音可以在教室外面听到
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
6．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
7．如图所示为一列沿长绳传播的横波，当手抖动的频率变小时，横波的（ ）
A．速度不变，波长减小 B．速度不变，波长增大
C．速度减小，波长增大 D．速度增大，波长不变
8．简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向由a向b传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为l，a、b之间只有一个波谷，则从该时刻开始计时，质点a第一次到达波谷所用的时间不可能是（　　）
A． B．
C． D．
9．图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则（　　）
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
10．图甲为一列沿x轴正向传播的简谐横波在时刻的图像，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．图乙可能为质点L的振动图像
B．该简谐波的波速为
C．该时刻质点K与L的速度、加速度都相同
D．质点K再经将沿x轴正方向移动到处
11．男女二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为、、和、、，它们之间的关系是 （　　）
A．，， B． ，，
C．，， D．以上说法都不正确
12．如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，实线为t1＝0时刻的波形图，虚线为t2＝0.25s时刻的波形图，则该波传播速度的大小可能为（ ）
A．18m/s B．20m/s C．22m/s D．24m/s
二、填空题
13．如图所示，图甲是一列沿x轴传播的简谐横波在s时的波形图，P、Q是波上的两个质点，对应的横坐标分别为，，图乙是质点Q的振动图象。该列简谐横波沿x轴___________方向传播（填“正”或“负”），P、Q两个质点相继到达波谷的最短时间差为___________s。
14．一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距7.5 m的a、b两处的质点振动图像如图中甲、乙所示，则该列波的振幅是____cm；该列波最大波长是____m；该列波最大波速是____m/s。
15．一列波沿轴正方向传播的简谐波，已知这列波在出现两次波峰的最短时间是0.4s，根据以上可知：
（1）这列波的波速是_______m/s；
（2）再经过_______s质点才能第二次到达波峰；
（3）在（2）这段时间里通过的路程_______cm。
16．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。
17．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为时的波形图，已知周期。则该波沿x轴_______（填“正”或“负”）方向传播，波的周期为_______s，速度大小为_______m/s。
三、解答题
18．水袖的文化源远流长，它是中华民族文化的艺术结晶，有着独特的表现形式。舞者的手有规律地振动，并传导至袖子，这给人营造出一种“行云流水”的美感，而这一过程其实就是机械波的传播。现有一列向x轴正方向传播的简谐横波，时刻的波形如图中实线所示，M为平衡位置在处的质点，时刻的波形如图中虚线所示。已知波的周期，求：
（1）波的传播速度大小v；
（2）质点M振动的位移y随时间t变化的关系式（用正弦函数表示）。
19．一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm．O和A是介质中平衡位置分别位于和处的两个质点．时开始观测，此时质点O的位移为，质点A处于波峰位置；时，质点O第一次回到平衡位置，时，质点A第一次回到平衡位置。求简谐波的周期、波速和波长；
20．如图所示，A、B是一列简谐横波中的两点。某时刻，A正处于正向最大位移处，另一点B恰好通过平衡位置向－y方向振动。已知A、B的横坐标分别为xA＝0 m、xB＝70 m，并且波长λ符合不等式：20 m<λ<80 m，波的周期为4s，求波长λ和波速v。
21．在图甲所示坐标系中，一弹性轻绳沿x轴水平放置，绳左端位于坐标原点，沿y轴振动，在x轴上形成一沿轴传播的简谐横波。测得波源的振动传到x1=1.0m的A质点用时。
（1）求绳波的波速大小。
（2）图乙为绳上x1=1.0m、x2=3.0m处的A、B两质点在一段时间内的振动图像，求波源振动频率的可能值。
22．一声波在空气中的波长为30 cm，速度为340 m/s。当折射入另一种介质时，波长变为80 cm。求：
（1）声波在这种介质中的频率；
（2）声波在这种介质中的传播速度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．“闻其声而不见其人”是一种司空见惯的现象，这体现了声波的衍射，A正确；
B．波源远离时，接收的频率变小，B错误；
C．纵波中的质点振动方向有时与波的传播方向相同，有时则相反，C错误；
D．小角度单摆才可近似为简谐运动，此时周期与摆角无关，然而若摆角很大，就不再是单摆周期，D错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，A错误；
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，B正确；
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，C正确；
D．丙图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，D正确。
故选A。
3．D
【详解】
观察不到A点振动，说明衍射现象不明显，要使衍射现象变得明显，可以减小波源的频率以增大波长，或将N板向左移减小狭缝的尺寸，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
当t=1s时，由图（b）振动图线可知，质点在t=1s时处于平衡位置，正要沿y轴负方向运动，由图（a）波动图线向x轴负方向传播，可判断x=0处和x=4m处的质点在平衡位置，且正沿y轴负方向运动。
故选A。
5．D
【详解】
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，A错误；
B．教室内部的声音可以在教室外面听到是因为声波的波长较长，容易发生明显的衍射，B错误；
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，C错误；
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．该现象是一列水波通过狭缝时的衍射现象，选项A错误；
B．单摆做受迫振动的周期只与驱动力的周期有关，与摆球质量无关，选项B错误；
C．水下多普勒测速仪可测海水流速，选项C正确；
D．水波干涉时振动加强点振幅一定比振动减弱点振幅大，但是加强点的位移不一定大于减弱点的位移，选项D错误。
故选C。
7．B
【详解】
波速由介质决定，所以波速是不变的。又由波长、波速、频率的关系λ = 可知随着频率的变小，波长增大。
故选B。
8．C
【详解】
位于平衡位置的两质点a、b相距为l，a、b之间只存在一个波谷，又因为波沿x轴正方向由a到b传播，则a点的振动方向如图所示
所以质点a第一次到达波谷的时刻可能是
t1＝，t2＝
或
t3＝，t4＝
故ABD正确；C错误。
故选C。
9．D
【详解】
AB．波线1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，故AB错误；
CD．波线1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由
得波长不同，故C错误，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．由题意知波向右传播，由图可得时刻质点L在平衡位置，由上下坡法可知质点L下一时刻向下振动，故乙图可能是质点L的振动图像，故A正确；
B．由图可得
所以波速为
故B错误；
C．由图可知质点K与L相差半个周期，所以两者的速度、加速度等大、反向，故C错误；
D．因为每个质点都在自己平衡位置周期性振动，不会随波迁移，故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
由于女高音和男中音在同一介质中传播，因而波速相同；音调高即频率高，故；再由，因相同，所以。即
，，
故选C。
12．C
【详解】
一列简谐横波沿x轴负方向传播，则传播的距离为
那么波速为
（n＝0，1，2，3…）
当n＝0时，则v1＝6m/s，当n＝1时，则v2＝14m/s，当n＝2时，则v3＝22m/s，当n＝3时，则v4＝30m/s，故C正确，ABD错误。
故选C。
13． 负 0.75
【详解】
[1]由图乙可知，s时刻质点Q向下运动，根据上下坡法，可知列简谐横波沿x轴负方向传播。
[2]由题意可知，P、Q两个质点相继到达波谷的最短时间差等于质点Q的状态传播到质点P所用的时间，为
14． 10 30 7.5
【详解】
[1][2][3]由振动图像可知，波的振幅是10cm；由图像知，波的周期是T=4s，从a到b的时间为
则波速
当n=0时，该波的速度最大，为
v=7.5m/s
最大波长
15． 10 0.7 6
【详解】
（1）[1]根据这列波在出现两次波峰的最短时间是可得：周期，由图可得：波长，故波速
（2）[2]根据波向右传播可得：质点在平衡位置向下振动；故经过质点才能第二次到达波峰；
（3）[3]根据波速可得：经过质点才开始振动，故这段时间里质点振动的时间为；根据质点从平衡位置开始振动可得，运动路程为三个振幅，即路程为6cm。
16． 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
17． 正 0.8 10
【详解】
[1]实线为时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，根据同侧法可知该波沿x轴正方向传播；
[2]波的周期
又
所以
解得
[3]波速
18．（1）；（2）。
【详解】
（1）该波波长，已知，则
波的传播速度
解得
。
（2）简谐运动的振幅，时
解得
圆频率
质点M用正弦函数表示的振动方程为
19．，，
【详解】
时，A处质点位于波峰位置，时，A处质点第一次回到平衡位置
可知
时，O第一次到平衡位置时，A第一次到平衡位置，可知波从O传到A用时，传播距离
故波速
波长
20．若波沿x轴正方向传播，则，，，；若波沿x轴负方向传播，则，，，，，
【详解】
若波沿x轴正方向传播，则

解得

又因为
20 m<λ<80 m
所以
，
对应波速为
若波沿x轴负方向传播，则
解得
又因为
20 m<λ<80 m
所以
，，
对应波速为
21．（1）5m/s；（2）
【详解】
（1）波源的振动传到x1=1.0m的A质点用时，则波速大小
（2）由图发现，x1=1.0m、x2=3.0m处的A、B两质点振动情况总是相反，故两质点间的距离为半倍波长的奇数倍，有
解得
波源振动频率
22．（1）；（2）
【详解】
（1）声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由
得
（2）因频率不变，有
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页