第三章机械波 单元练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修一 第三章 机械波
一、单选题
1．某简谐波在时的图像如图甲所示，其中质点的振动图像如图乙所示，则（ ）
A．质点在0.6s内通过的路程为5m
B．波的传播速度为10m/s
C．波沿轴正方向传播
D．到内，质点的向左平移了7m
2．一根拉紧的水平弹性绳上的a、b两质点的平衡位置间的距离为0.9m，b质点在a质点的右侧。一列简谐横波沿此弹性绳向右传播，t＝0时a质点的位移为0.4m且位于波峰位置，b质点的位移恰好为零，且向下运动；t＝1s时a质点第一次回到平衡位置。则下列说法正确的是（　　）
A．这列波的波长为3.6m B．这列波的波速为0.3m/s
C．t＝s时，b质点的位移为-m D．t＝0.5s时，a质点的位移为m
3．一列沿x轴正方向传播的横波，其振幅为A，波长为，某一时刻的波形图如图所示，在该时刻某质点的坐标为（，0），经过四分之一周期后，该质点坐标为（　　）
A．（，0） B．（，A） C．（，-A） D．（，-A）
4．关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　）
A．若把同一个单摆由地球搬到月球，则单摆的摆动周期会变短
B．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
C．“美人鱼”在水下表演节目时，她们在水中听到的音乐与在岸上听到的一致，说明声波从一种介质进入另一种介质时频率不变
D．当波源远离观察者时，观察者接收到的波的频率比波源频率高
5．如图所示，是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形图，a在正向最大位移处，b恰好处在平衡位置，经过Δt＝的时间，关于a、b两个质点所通过的路程的关系下列说法正确的是（　　）
A．sa＝sb
B．sa>sb
C．saD．以上三种情况都有可能
6．如图，手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波，该波沿水平方向传播。绳上有另一质点P（图中未画出），t=0时，O点位于最高点，P点位于最低点，则（　　）
A．t=时，P点位于平衡位置上方
B．P点的起振方向与O点的起振方向相反
C．t=时，P点的速度方向水平向右
D．P点的起振方向与O点的起振方向相同
7．一列沿 x 轴传播的简谐横波，在 t=0.1s 时的波形如图甲所示，P、Q 是波上的两个质点，此时质点 P 沿 y 轴负方向运动。图 乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是 （　　）
A．该波沿 x 轴负方向传播
B．图 2 乙可能为 Q 点的振动图像
C．t=0.15s 时，质点 P 沿 y 轴正方向运动
D．该波的波速为80m/s
8．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
9．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
10．如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，P是离原点x1=2m的一个介质质点，Q是离原点x2=4m的一个介质质点，此时离原点x3=6m的介质质点刚刚要开始振动。图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像（计时起点相同）。由此可知（　　）
A．这列波的波长为
B．这列波的波源起振方向为向下
C．这列波的传播速度为v=3m/s
D．乙图可能是图甲中质点P的振动图像
11．根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②钢琴声震碎玻璃酒杯；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④两列水波相遇产生稳定花纹。这些物理现象分别属于（　　）
A．干涉、衍射、多普勒效应、共振
B．折射、多普勒效应、共振、干涉
C．衍射、共振、多普勒效应、干涉
D．衍射、共振、折射、多普勒效应
12．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
13．下列关于机械波的说法中，正确的是（　　）
A．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．在四分之一周期内，介质的质点所通过的路程一定等于一个振幅
D．发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零
14．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
15．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
二、填空题
16．波的传播方向与质点振动方向的互判
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线___________ 。
17．甲、乙两人在湖边钓鱼，甲发现湖中钓鱼的浮标随水波上下浮动，他观测发现浮标第1次到达最高点至第11次到达最高点的时间s，甲、乙的浮标在波的传播方向上相距m，从甲的浮标第一次运动到最高点开始计时，不考虑其他波源，经时间s，乙的浮标第一次到达最高点。该水波的周期为_______s，波长为_______m。
18．如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知该时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，且从该时刻起P质点经过0.05 s第一次回到平衡位置。则该波的波速是___________ m/s，从该时刻起经过0.1 s，Q质点通过的路程是___________ m。
三、解答题
19．简谐横波沿x轴传播，M、N是x轴上的两质点，如图甲是质点N的振动图像，图乙中实线是t=3.0 s时的波形曲线，质点M位于x=8 m处，虚线是经过Δt时间后的波形曲线（其中Δt>0），图中两波峰间的距离Δx=7.0 m，求：
（1）波速大小和方向；
（2）时间Δt；
（3）从实线时刻算起，质点M第11次到达y=2.5 cm所需时间。
20．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形图如图所示，质点振动的振幅为8cm。P、Q两点的坐标分别为（2，0）和（10，0）。已知t=0.8s时，P点第二次出现波峰。求：
（1）这列波的周期；
（2）从t=0时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰；
（3）当Q点第一次出现波谷时，P点运动的时间。
21．水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为v=，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别处在A和B两区域水面上的两点。t=0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波（可看作是简谐横波）。t=2.5s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知B区域水波振幅为A=5cm，水深hB=0.90m，OM间距离为4.0m，ON间距离为3.0m，g=10m/s2。求：
（1）A区域的水深hA；
（2）N点在t=3s时的振动方向及它在t=0至t=3s时间内的位移。
22．如图（a）所示为在某介质中传播的一列简谐横波在t＝0.20s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0m处的质点；图（b）为质点Q的振动图像。求：
（1）波的传播方向
（2）在0.20~0.30s时间内，该波传播的距离；
（3）质点Q做简谐运动的表达式。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．由图乙知，T=0.4s，所以0.6s内通过的路程为
故A错误；
B．由
故B正确；
C．由乙可知，t=0之后，P点先向y轴正方向振动，可知波向x轴负方向传播，故C错误；
D．质点P上下振动，并不左右移动，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．简谐横波沿此弹性绳向右传播，t＝0时a质点的位移为0.4m且位于波峰位置，b质点的位移恰好为零，且向下运动，则a、b间的距离
可知这列波的最大波长为1.2m，A错误；
B ．t＝1s时a质点第一次回到平衡位置可知，这列波的周期为4s
由A可知n不确定，故不能确定这列波的传播速度，B错误；
C．
质点b的振动方程为
t＝s时，b质点的位移
C错误；
D．质点a的振动方程为
t＝0.5s时，a质点的位移
D正确；
故选D。
3．C
【详解】
介质中质点只在平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，所以经过四分之一周期，其横坐标仍为λ；又横波x轴正方向传播，可判断该时刻质点的振动方向向下，所以经过四分之一周期，其纵坐标为-A。
故选C。
4．C
【详解】
A．月球表面重力加速度小于地球表面，由单摆周期公式可知在月球表面单摆的摆动周期会变长，故A错误；
B．在干涉图样中，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，经过平衡位置时位移都是零，故B错误；
C．波从一种介质进入另一种介质，变化的是传播速度和波长，频率不变，故C正确；
D．根据多普勒效应，当波源远离观察者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
因各个质点均做受迫振动，重复波源的振动，故振动频率、周期、振幅相同，而a正处于正向最大位移处，此时速度为零，在时间内，向平衡位置运动，速度由零逐渐增大，但达不到最大速度；b正在从平衡位置向上运动，此时具有最大速度，在时间内，它向正方向最大位移处运动，速度逐渐减小，故b的平均速度比a的大。a、b两个质点所通过的路程的关系是sa故选C。
6．D
【详解】
A．t=时，P点从最低点经历个周期后回到平衡位置，故A错误；
BD．每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同，故B错误，D正确；
C．t=时，P点的速度方向向上，向平衡位置移动，故C错误。
故选D。
7．B
【详解】
A．已知条件知道P点沿y轴负方向运动，根据同侧法可知波向x轴正方向传播，故A错误；
B．根据同测法可知，Q点在0.1s时刻沿y轴正方向运动，所以乙图可能是Q点的振动图像，故B正确；
C．根据振动图可知周期是0.2s，所以0.15s时是波在经过0.05s，即再经过四分之一个周期，根据图像可知P点在平衡位置下方沿y轴负方向运动，故C错误；
D．根据图像可知波长是8m，周期是0.2s，所以波速
故D错误。
故选B。
8．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。
9．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。
10．B
【详解】
A．由图甲可知波长为4m，A错误；
B．这列波的波源起振方向与x3=6m的质点在t=0时刻的起振方向相同，简谐波沿x轴正方向传播，则知x3=6m的质点在t=0时刻的振动方向向下，则波源的起振方向向下。B正确；
C．有图可知周期为2s，所以传播速度
C错误；
D．由图乙可以看出，t=0时刻，质点经过平衡位置向上，而图甲中，质点P经过平衡位置向下运动，故乙图不可能是图甲中质点P的振动图像。D错误。
故选B。
11．C
【详解】
①闻其声而不见其人是波的衍射现象；
②钢琴声震碎玻璃酒杯是由于共振产生的；
③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应；
④两列水波相遇产生稳定花纹是水波的干涉现象。
故选C。
12．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。
13．D
【详解】
A．某一频率的声波，从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长增大，选项A错误；
B．产生多普勒效应的原因是当波源与观察者的位置发生变化时，观察者接收到的波的频率发生了变化，选项B错误；
C．只有当质点从平衡位置，或者从波峰波谷位置开始振动时，在四分之一周期内，介质的质点所通过的路程才等于一个振幅，选项C错误；
D．发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零，选项D正确。
故选D。
14．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。
15．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。
16．同侧
【详解】
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧。
17． 2 4
【详解】
[1][2]由题意可知该水波的周期为
波速为
波长为
18． 10 0.1
【详解】
[1]由P质点的振动方向沿y轴负方向可知该列波正沿着x轴正方向传播，0.05 s波传播了0.5 m，得
[2]由题图可知，波长
根据
得
当t = 0.1 s时，Q质点运动了一个振幅，恰好运动了10 cm，即0.1 m。
19．（1）m/s，方向沿x轴负方向；（2）（6n+）s（n=0、1、2、…）；（3）30.5s
【详解】
（1）由题图甲可知周期T=6.0s，且质点N在t=3.0s时刻向下运动；由题图乙可知λ=8m，且波沿x轴负方向传播，故波速大小
v==m/s
方向沿x轴负方向。
（2）由波沿x轴负方向传播可知，Δt时间内波传播的距离为
x=λ（n=0、1、2、…）
所以时间
Δt=nT+T=6n+ s（n=0、1、2、…）
（3）从实线时刻算起，质点M的振动方程为
y=A sint=5 sint=5 sint（cm）
当质点M第1次到达y=2.5 cm时，解得
t1=0.5 s
则质点M第11次到达y=2.5 cm时
t=t1+5T
解得
t=30.5 s
20．（1）0.4s；（2）1.2s；（3）1.1s
【详解】
（1）由图可知，波长
P点第二次出现波峰时，波向前传播了
因此
又根据
可得，这列波的周期
（2）Q点第一次出现波峰时，波向前传播了
因此所用时间
（3）当Q点第一次出现波谷时，波向前传播了
所用时间
而波传到P点所用时间
因此P振动了
21．（1）0.40m；（2）向上振动，0
【详解】
（1）对O点的振动分析，可得
则
T=2s
对M点的振动分析，知A区域水波波长
λA=OM=4m
则有
vA==2m/s
由v=，代入数据求得
hA=0.40m
（2）由v=，代入数据求得
vB=3m/s
则
λB=vBT=6m
波传到N点的时间
所以t=3s时，N点刚好完成一个全振动，可知其在平衡位置向上振动，位移为0。
22．（1）沿x轴正向传播；（2）4m；（3）y＝0.10sin10πt（m）
【详解】
（1）由Q点的振动图像可知，t＝0.20s时质点Q向y轴正方向振动，由题图（a）、（b）可知，波沿x轴正向传播；
（2）由题图（a）、（b）可知，波长λ＝8.0m，波的周期为T＝0.20s，波速为
v＝＝m/s＝40 m/s
故在0.20~0.30s时间内，该波沿x轴正方向传播的距离为
x＝vΔt＝40×0.1m＝4m
（3）质点Q做简谐运动的表达式为
y＝Asin（t）＝0.10sin（t）（m）＝0.10sin10πt（m）
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页