3.2机械波的描述 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修一 3.2 机械波的描述
一、单选题
1．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.3 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.6 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为（　　）
A．221 m B．442 m C．374 m D．646 m
2．机械波在介质中传播时，下列说法不正确的是（　　）
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动
B．相邻质点间必有相互作用力
C．前一质点的振动带动相邻后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点
D．在机械波传播的过程中，机械能一定守恒
3．一列声波从空气传到水中，已知声波在水中的声速较大，则下列说法中正确的是（　　）
A．声波频率不变，波长变小
B．声波频率不变，波长变大
C．声波频率变小，波长变大
D．声波频率变大，波长变小
4．振源O起振方向沿﹣y方向，振幅为10cm，从振源O起振时开始计时，经t=0.7s，x轴上0至5m范围第一次出现如图所示的波形，则下列判断正确的是（　　）
A．在0.7s内，x轴上3m处的质点的运动路程为20cm
B．此波的周期可能是s
C．此列波的波速为m/s
D．此波的周期一定是0.4s
5．下列说法中正确的是（　　）
A．振动方向与传播方向均为水平的波可能是横波，也可能是纵波
B．波速表示了质点在平衡位置附近振动的快慢，且质点不会沿波的传播方向迁移
C．惠更斯原理完美地解释了波传播过程中的所有现象
D．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度一定相同
6．在简谐波的传播方向上有相距L的a、b两点，两点间只存在一个波峰的四种情况如图所示，若四种情况波速相同，传播方向都向右，则从图示时刻起开始计时，质点a首先到达波峰的情况是（　　）
A． B． C． D．
7．声波属于机械波。下列有关声波的描述中正确的是（　　）
A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的
B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快
C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射
D．人能辨别不同乐器同时发生的声音，证明声波不会发生干涉
8．海上作业和军事领域中，在雷达无法使用的时候，经常通过解析海上浮标的位置信号来粗略地定位船舶和潜艇。设某海域内常态下海浪表面波长为，延海浪传播方向有、、三个间距150m的浮标，常态下浮标上下浮动周期为，而当某小型潜艇经过时，系统检测到浮标发生异常浮动，后和后又相继检测到、浮标发生了异常浮动，则下列说法正确的是（　　）
A．浮标随海水波浪方向向前移动
B．浮标区域常态下海水波浪速度为
C．根据数据可推测小型潜艇行驶速度约为
D．常态下浮标到达最高点时，浮标处在海平面位置
9．如图所示为海洋生态自动监测浮标，可用于监测水质和气象等参数。一列水波（视为横波）沿海而传播，在波的传播方向上相距的两处分别有甲、乙两浮标，两浮标随波上下运动。当甲运动到波峰时，乙恰好运动到波谷，此时甲、乙之间只有一个波峰。观察到甲从第1次到达波峰与第11次到达波峰的时间间隔为，则该水波（　　）
A．振幅为 B．波长为 C．频率为 D．波速为
10．如图是一张蜻蜓点水的俯视照片，该照片记录了蜻蜓连续三次点水过程中激起的水面波纹，由图可知蜻蜓（　　）
A．向右飞行，飞行速度比水波传播的速度小
B．向左飞行，飞行速度比水波传播的速度小
C．向右飞行，飞行速度比水波传播的速度大
D．向左飞行，飞行速度比水波传播的速度大
11．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。已知介质中P质点位于波源S的右侧，，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。时波源开始振动的方向如图所示，当Р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 B．机械波的波长为
C．Q点到波源S的距离为 D．P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相同
12．B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法不正确的是 （　　）
A．0-1.25×10-7 s内质点M运动的路程为2 mm
B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向
C．超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
D．t=1.5×10-7 s时质点N恰好处于波谷
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．水波的振动向轴负方向传播
B．水波波速为
C．末，小船运动到点
D．末，浮木向下运动
14．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
15．两艘航模船甲、乙停在静止的湖面上，它们之间的距离为10m，向湖面上掷去一石块，石块激起的一列水波沿甲、乙连线的方向传播，每条航模船每分钟上下振荡了15次，而且当甲船在最低点时，乙船在最高点，两船之间还有两个水波的最高点。由此可以得到水波的波速是（　　）
A．1 B．2.5 C．3.75 D．5
二、填空题
16．如图，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波沿x轴正向传播，在t=0时到达质点a处，在t=3s时到达质点c处并使c由平衡位置开始竖直向下运动，此时a第一次到达最高点，则该波波速为______m/s，该波的波长为______m。
17．如图甲所示，波源在x=3.5m处，介质中两个质点A和B的平衡位置分别在x=1m和x=5m处。图乙是波源从起振开始做简谐运动的振动图象。波源振动形成的机械横波沿图甲中轴传播。已知t=13s时刻，A质点第二次运动到y轴正方向最大位移处。则A质点比B质点__________（“先振动”或“后振动”）；这列波的波速为__________。
18．如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t = 0时刻的波形图，已知波的传播速度v = 2m/s。试回答下列问题：①写出x = 0.5 m处的质点做简谐运动的表达式：________cm；②x = 0.5m处质点在0～5.5s内通过的路程为_______cm。
19．一列简谐横波沿直线从A向B传播，A、B间的距离为20m，A处的质点起振方向向上，波从A传播到B所用的时间为4s，波传播到B后再经0.6s，B处质点第一次到达波谷，则这列波的波速为_________m/s，波长为_________m。
三、解答题
20．第一次测定声音在水中的传播速度是1827年在日内瓦湖上进行的，现有两位同学模拟当年情景（如图）：两条船相距，一位同学在一条船上敲响水里的一口钟，同时点燃船上的火把使其发光；另一条船上的同学在看到火把发光后，通过水里的听音器听到了水下的钟声。试根据这些数据计算水中的声速。
21．发生地震时会同时产生纵波和横波。若已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别为6.4 km/s和3.2 km/s，在震源上方某观测点记录下震源发出的纵波和横波到达观测站的时间差为1.5 s。
（1）则在观测点首先观测到的是上下振动还是左右振动？
（2）求震源距观测点的距离L。
22．长L=12m的弹性轻绳水平绷直，0时刻，让绳的A、B两端同时在竖直方向做简谐运动；t1=0.6s末时刻，运动同时终止，此刻绳上的波形如图所示，O是AB的中点。已知t2=3s末时刻，两列波恰好相遇，波传播过程中能量损失不计且到达另一端后不返回。求：
（i）两列波的波长；
（ii）两列波相遇后，绳上出现振动位移最大的位置到A端的距离。
23．两人分别乘坐静止在湖面上的甲、乙两条小船，两船在湖面上相距20m。有一列水波沿甲船到乙船的方向传播，使每条小船每分钟上下浮动30次。当甲船位于波峰时，乙船刚好在波谷，此时两船间还有两个波峰。这列水波的传播速度是多少？
24．一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；
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.3 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=1.9 s。山谷的宽度
s=v（t1＋t2）=×340×2.2 m=374 m
故选C。
2．D
【详解】
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动，选项A正确，不符合题意；
B．相邻质点间必有相互作用力，选项B正确，不符合题意；
C．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点，选项C正确，不符合题意；
D．在机械波传播的过程中，存在阻力做负功，机械能减小，D错误，符合题意。
故选D。
3．B
【详解】
声波从空气传到水中，只有频率不变，而声波在水中的声速较大，由v=λf可得λ变大。
故选B。
4．D
【详解】
A．此时此刻3m处的质点的运动方向向下，而每一个质点的起振方向向下，所以3m处的质点振动了一个周期，即路程为40cm，A错误。
B．对于5m处的质点，此时此刻的振动方向向上，所以波此时应该是刚好传播到7m处，根据公式
可知，周期为0.4s，B错误。
C．根据公式
可知波速为10m/s，C错误。
D．对于5m处的质点，此时此刻的振动方向向上，所以波此时应该是刚好传播到7m处，根据公式
可知，周期为0.4s，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．振动方向与传播方向垂直的波是横波，振动方向与传播方向平行的波是纵波，故A错误；
B．波速是单位时间内波形传播的距离，表示了波形传播的快慢，且质点不会沿波的传播方向迁移，故B错误；
C．惠更斯原理是以波动理论解释光的传播规律的基本原理，完美地解释了波传播过程中的所有现象，故C正确；
D．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度方向有两种情况，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
四个选项图中，C的波长最短，频率最大，周期最短，即质点从平衡位置运动到波峰所需的时间最短。根据波的传播方向与质点振动方向的关系可以判断C中质点a正由平衡位置向上运动，所以C中质点a首先到达波峰，故C正确。
故选C。
7．C
【详解】
A．同一列声波在各种介质中的传播速度不同，波长也不同，选项A错误；
B．声波在空气中的传播速度都相同，与频率高低无关，选项B错误；
C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射，选项C正确；
D．声波也会发生干涉，选项D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A. 浮标是“海面”上的标识物，它不随海水波浪方向向前移动，只是在各自位置上下浮动，故A错误；
B. 浮标上下浮动周期为，即海水波浪的周期T=5s，海浪表面波长=，所以浮标区域常态下海水波浪速度
故B正确；
C. 小型潜艇经过时，浮标发生异常浮动，由题知某小型潜艇经过相邻的两个浮标用时=3s，三个浮标的间距=150m，可推测小型潜艇行驶速度约为
故C错误；
D. 浮标、间距为150m，正好是海浪表面波长的倍，则常态下浮标到达最高点时，浮标处在最低点，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．根据题给条件无法得知浮标离开平衡位置的最大距离，故A错误；
B．设波长为λ，则由题意可知
解得λ=3m，故B正确；
C．设周期为T，则由题意可知
解得T=2s，所以频率为
故C错误；
D．波速为
故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
根据如图所示，蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，则圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向则为从大圆到小圆，由图示可知，蜻蜓是向右飞行的；若蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓的每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度传播，所以每个圆都应该是内切的。然而图中则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，故选C。
11．C
【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AB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正确；
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C。
12．B
【详解】
A．由题可知，质点M运动的路程为
A正确，不符合题意；
B．根据传播方向可知，质点M开始振动的方向沿y轴负方向。B错误，符合题意；
C．超声波在血管中的传播速度为
C正确，不符合题意；
D．质点N第一次到达波谷的时间为
D正确，不符合题意。
故选B。
13．D
【详解】
A．由题图乙可知，t=0时刻小船沿y轴正方向起振，则此时小船应位于波传播方向波形的下坡上，所以水波的振动向x轴正方向传播，故A错误；
B．由题图甲、乙可知波的波长和周期分别为λ=4m、T=1.2s，所以水波波速为
故B错误；
C．小船只会在平衡位置附近振动，不会沿波的传播方向移动，故C错误；
D．t=0时刻浮木正位于波传播方向的上坡上，所以此时浮木沿y轴负方向运动，
因为
且t=0时刻浮木位于平衡位置上方，所以1.5s末，浮木向下运动，故D正确。
故选D。
14．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。
15．A
【详解】
由题意可知水波的周期为
设水波的波长为λ，则有
解得
所以水波的波速为
故选A。
16． 2 8
【详解】
[1]在=3s内波从a传到c，则波速为
[2]a的起振方向与c相同，在=3s内由平衡位置向下振动并第一次到达波峰，故满足
则T=4s，波长为
17． 后振动
【详解】
[1] 离振源近的质点先振动，离振源远的质点后振动，A质点比B质点后振动；
[2] 这列波的周期为，各个质点刚开始的振动方向和振源刚开始的振动方向相同，结合题意可得
18． 110cm
【详解】
[1]由图可知，波的波长为，根据
解得波的周期，则质点振动的周期为1s
根据
解得
又
处的质点在时刻处于正向最大位移处，所以处的质点做简谐运动的表达式为
质点在内通过的路程
[2]由题意得
质点在内通过的路程
19． 5 4
【详解】
[1]这列波的波速
[2]B处质点起振的方向也是向上，从波传播到B至B处质点第一次到达波谷，经过了四分之三周期，即
解得
T=0.8s
这列波的波长
20．
【详解】
因为光速太快，所以忽略光的传播时间，可以认为声音在水中传播的时间为，则有
21．（1）上下振动；（2） 9.6 km
【详解】
（1）因地震波中纵波的波速大于横波的波速，纵波首先传播到震源上方的观测点，故在观测点首先观测到的是上下振动，然后才是左右振动。
（2）根据
得
联立解得
22．（i），；（ii）5.65m，6.05m，6.15m
【详解】
（ⅰ）同种介质中两列波的波速大小v相同，故末，两列波在O点相遇
波速为
0～时刻，波传播的距离为
结合题图可知，向右传播的A波波长为：
向左传播的B波波长为
（ⅱ）波具有独立传播性，且在叠加区域的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和由题图可知，第1次出现振动位移最大是两波的波谷相遇
此过程A波波谷向右的位移为
故该位置到A端的距离为
第2、3次出现振动位移最大是两波波峰相遇
两过程A波波峰向右的位移分别为
故两位置到A端的距离分别为
，
所以，绳上出现振动位移最大的位置到A端的距离依次为：5.65m，6.05m，6.15m。
23．4m/s
【详解】
小船每分钟上下浮动30次，即每分钟完成30次全振动，故水波的周期为
甲船在波峰，乙船在波谷，两船间还有两个波峰，则水波波长为
因此波速
24．，，
【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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页