第三章 机械波 单元复习（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．下列关于横波、纵波的说法中，正确的是 （　　）
A．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
B．横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向平行
C．纵波中，波水平向右传播，各个质点一定上下振动
D．横波中振动质点不随波迁移，纵波中振动质点随波迁移
2．图1为一列简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点；图2为质点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．在时，质点Q向y轴正方向运动
B．从到，质点Q通过的路程为30cm
C．从到，该波沿轴负方向传播了8m
D．在时，质点的加速度沿y轴负方向
3．一列沿x轴方向传播的简谐横波，波速为4m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时x=4m处质点加速度最大
B．这列波的振幅是4cm
C．此时x=8m处质点沿y轴负方向运动
D．再经4s，x=6m处质点处于正向最大位移处
4．微风吹来，湖面泛起波纹，小船随波荡漾。若水面波的波速大小为1m/s，第1个波峰到第9个波峰通过小船处的时间间隔为16s，则该水面波的波长为（　　）
A．1m B．2m C．3m D．4m
5．简谐波在介质中传播，则（　　）
A．振幅越大，波的传播速度越大
B．波长越大，波的传播速度越小
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D．波源振动的频率越高，波传播一个波长距离所用的时间越短
6．一列简谐横波沿x轴以的速度传播，某时刻的波形图如图所示，且此时P质点正在向上振动，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴负方向传播 B．P质点再经过一个周期运动到O位置
C．此时O处质点正在向下振动 D．该波的周期
7．如图甲为一波源的共振曲线，图乙表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴正方向传播过程中形成的机械波在时刻的波形曲线，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，若驱动力周期变大，共振曲线的峰将向频率f小的方向移动
B．在时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同
C．质点Q的振动方程为
D．从到，质点P通过的路程为
8．图甲为一列沿轴传播的简谐横波在时的波形图，、是这列波上的两个质点，质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．这列波的波长
B．这列波的传播速度
C．这列波沿轴正方向传播
D．在到内，质点通过的路程是
9．下列说法正确的是（ ）
A．只有缝或孔的宽度比波长长才容易观察到波的衍射现象
B．横波中质点的振动方向与波的传播方向共线
C．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率与波源的频率不同
D．物体做受迫振动时，受迫振动的频率等于物体的固有频率
10．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
11．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
12．一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上和处质点的振动象分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（　　）
A． B． C． D．
13．某飞手在操场中央操控无人机进行飞行表演，观众坐在看台观看。如图所示正在进行的是“刷锅”表演，无人机携带一个发声的蜂鸣器围绕飞手正上方的O点在水平面内做匀速圆周运动，则（　　）
A．飞手听到声音的音调变高
B．飞手听到声音的音调平稳不变
C．观众听到声音的音调平稳不变
D．飞手与观众听到声音的音调始终相同
14．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
15．下列关于波的说法正确的是（　　）
A．波在任何情况下都能发生明显的衍射现象
B．波在任何情况下都能发生明显的干涉现象
C．频率相同的两列波，一定不能形成稳定的干涉图样
D．机械波的传播必须依赖介质
二、填空题
16．图甲是一列简谐横波在时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置在、处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则时质点Q的运动方向沿y轴方向___________（填“负”或“正”），以图甲对应的时刻为计时起点，P点的振动方程为___________。
17．一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示，P、Q两质点的横坐标分别为、，再经过5s内质点Q通过的路程为50cm，则该简谐横波的传播速度为____________m/s；在随后5s内质点P通过的路程为____________cm。
18．如图甲、乙、丙分别反映了飞机以三种速度在空中（不考虑空气的流动）水平飞行时，产生声波的情况。图中一系列圆表示声波的传播情况，A表示飞机的位置。请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是_____（选填“甲”“乙”或“丙”）。若观察者在飞机的右下方，观察到什么不同现象_____。
三、解答题
19．某横波在介质中沿x轴正方向传播，P为x=0处的质点。t=0时刻，质点P开始向y轴正方向运动，经t=0.2s，质点P第一次到达正方向最大位移处，Q为x=3m处的质点，某时刻形成的波形如图所示。求：
（1）该横波的波速v；
（2）从图示时刻再经过s，质点Q相对平衡位置的位移。
20．已知在x=0处的质点O在沿y轴方向上做简谐运动，形成沿x轴正方向传播的简谐波。t=0s时质点O开始振动，当t1=1s时波刚好传到质点A处，形成了如图所示的波形，此时质点P的位移为2.5cm。求：
（1）再经过多长时间x=20m处的质点振动后第一次回到平衡位置；
（2）从质点A开始振动到x=5m处的质点开始振动过程中质点P通过的路程。
21．如图所示，实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形，虚线是这列波在t2=1s时刻的波形。
（1）若这列波向右传播，分析周期的可能情况和传播速度的可能情况？
（2）若这列波向左传播，分析周期的可能情况和传播速度的可能情况？
22．一列简谐横波沿x轴传播，图甲为t=0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像。P是介质中x=2m处的质点，Q质点在t=0时刻的位置坐标如图甲所示。求：
（1）该简谐波的传播方向及速度；
（2）Q质点的横坐标xQ和Q质点的振动方程。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
ABC．横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向在一条直线上，A正确，BC错误；
D．横波和纵波中振动质点都不随波迁移，D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．由图2可判断后很小一段时间，位移为负，可知在时，质点Q向y轴负方向运动。A错误；
B．由图1可判断质点Q振动的振幅，由图2可判断质点Q振动周期为。从到，质点Q从平衡位置开始经过运动了，通过的路程为
B正确；
C．由图1可判断该简谐横波波长，波速
时，质点Q向y轴负方向运动，可判断波的传播方向为x轴负方向。从到，该波沿轴负方向传播了
C错误；
D．时，波形图为
质点此时位移为负，回复力沿y轴正方向，加速度沿y轴正方向。D错误；
故选B。
3．C
【详解】
A．由波形图可知，此时x=4m处质点恰好处于平衡位置，速度最大，加速度为零，A错误；
B．这列波的振幅是2cm，B错误；
C．由于波传播的过程是前面质点的振动带动后面质点的振动，此时x=8m处质点沿y轴负方向运动，C正确；
D．根据
由图可知波长
可得周期
T=2s
因此再经4s，x=6m处质点仍处于负向最大位移处，D错误。
故选C。
4．B
【详解】
小船振动的周期
该水面波的波长
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
AB．机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，故AB错误；
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于4倍振幅，不一定等于一个波长，故C错误；
D．由T=可知，频率越高，周期越小，即波传播一个波长距离所用的时间越短，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．由题可知此时P质点正在向上振动，则该波沿x轴正方向传播，A错误；
B．质点不随波迁移，B错误；
C．波沿x轴正方向传播，则此时O处质点正在向上振动，C错误；
D．由图可知波长为，根据，可知周期，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．当驱动力频率等于物体的固有频率时产生共振，振幅最大，驱动力周期变大时，物体的固有频率不变，则振动曲线的峰不变，A错误；
B．由图乙可得波长λ＝8m，由图甲可得周期T＝2s故波速
根据波沿x轴正方向传播可得t＝0s时，质点P的位移为正，正沿y轴负方向运动，故经过且t＝2.5s时，质点P的位移为负，远离平衡位置沿y轴负方向运动，故加速度方向与y轴正方向相同，B正确；
C．设Q质点的振动方程为
t＝0s时Q位于平衡位置并沿y轴正方向运动，故φ0＝0
分别代入数据可得
C错误；
D．从t＝1s到t＝2.5s，即时质点P通过的路程大于3A＝30cm，D错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．由题图甲可知，该简谐横波的波长为λ=6m，故A错误；
B．由题图乙可知，振动周期为T=0.4s，所以波速为
故B错误；
C．时P点向上振动，根据平移法可知，波沿轴正方向传播，故C正确；
D．在到内，经过，质点通过的路程是2cm，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．波发生衍射现象不需要条件，但只有缝或孔的宽度比波长短或跟波长相差不多才能观察到明显的衍射现象，A错误；
B．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，B错误；
C．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率与波源的频率不同，C正确；
D．物体做受迫振动时，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，D错误。
故选C。
10．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。
11．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。
12．C
【详解】
由振动图像可知周期T＝4s，零时刻x1处质点在平衡位置且向下振动，而x2处质点在正的最大位移处。若波沿x轴正方向传播，其波形如图甲所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3…
则有
得波速
当n＝0时，v＝6m/s，当n＝1时，v＝1.2m/s，当n＝2时，v＝m/s。
若波沿x轴负方向传播，其波形如图乙所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3…
则有
得波速
当n＝0时，v＝2m/s，当n＝1时，v≈0.86m/s
故选C。
13．B
【详解】
根据多普勒效应，无人机携带的蜂鸣器与飞手的距离保持不变，故飞手接收的频率与蜂鸣器发出的频率相同，所以飞手听到声音的音调平稳不变。但是观众与无人机携带的蜂鸣器距离会不断变化，当蜂鸣器与观众距离变远时，观众接收的频率变小，当蜂鸣器与观众距离变近时，观众接收的频率变大。故ACD错误，B正确。
故选B。
14．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。
15．D
【详解】
A．只有在障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多才会发生明显的衍射现象，故A错误；
B．发生明显干涉要满足一定条件，比如要求频率相同，故B错误；
C．频率相同的两列波相遇，能形成稳定的干涉图样，故C错误；
D．机械波的传播必须依赖介质，故D正确。
故选D。
16． 负
【详解】
[1]由乙图知质点Q振动周期为2s，则波的周期为T=2s，则时质点Q的运动状态与时相同，由题图乙可知质点Q沿y轴负方向运动；
[2]由图甲可知，质点P振动的初相位为
则P点的振动方程为
17． 2
【详解】
[1]根据题意可知，再经过5s内质点Q通过的路程为5A，得周期，由题图可知波长，所以波速
[2]波沿x轴负方向传播，则在5s内质点P通过的路程为
18． 丙 见解析
【详解】
[1]由题图可知，在声波的一个周期内，丙图中的飞机飞行距离最大，故速度最大。
[2]甲图中，观察者接收的波的频率大于波源频率，属于多普勒效应。乙图中，飞机速度等于声速，观察者在一个时刻接收到飞机不同时刻发出的声波，声强很大，破坏性很大，称为声爆。丙图中飞机后发出的声波先被观察者接收到，先发出的声波后到，出现先后颠倒现象。
19．（I）5m/s；（I）9cm
【详解】
（1）由图示波形图可知，波长为
λ=4m
质点P开始向正方向运动，经t=0.2s，质点P第一次到达正方向最大位移处，则
解得
T=0.8s
由
解得
v=5m/s
（2）由（1）得
T=0.8s
故
故从图示位置经过，质点Q回到平衡位置。再经过时，质点Q在平衡位置上方，相对平衡位置的位移
20．（1）t=10s；（2）
【详解】
（1）当t1=1s时波刚好传到质点A处，根据波速的计算公式有
x=20m处的质点振动后第一次回到平衡位置相当于x=0处振动传到x=20m处所用时间，有
解得
t=10s
（2）当t1=1s时波刚好传到质点A处，传播了半个波长，则质点O振动了半个周期，所以
T=2s
从A刚开始振动计时，质点P的振动方程为
当t=0时
y0=2.5cm
x=5m的质点开始振动时经过的时间
代入质点P的振动方程得
可见P点运动路程为
21．（1）（n=0，1，2…），（n=0，1，2…）；
（2）（n=0，1，2…），（n=0，1，2…）；
【详解】
（1）根据图形可知，该波的波长为λ=8m，如波向x轴的正方向传播，根据平移法可知，该段时间波传播的距离为
，（n=0，1，2…）
则波速为
，（n=0，1，2…）
周期为
（n=0，1，2…）
（2）如波向x轴的负方向传播，根据平移法可知，该段时间波传播的距离为
（n=0，1，2…）
则波速为
（n=0，1，2…）
则周期为
（n=0，1，2…）
22．（1）方向沿x轴正方向；；（2）
【详解】
(1)由图乙可知t=0时刻质点P沿y轴正方向运动，根据质点的振动方向和波的传播方向的关系可判断出简谐波的传播方向沿x轴正方向传播；
由图可知， =4m， T=4s，可得
(2)由图像甲可知Q质点在t=0时刻位移为y=lcm，Q质点的横坐标为
由图甲可知Q质点在t=0时刻沿y轴负方向振动，设Q质点的振动方程为
其中角速度
振幅A=2cm，则有
t=0时，y=lcm又因为波沿x轴正方向传播，所以只能有
则Q质点的振动方程为
答案第1页，共2页
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