第三章机械波章末综合练 （word版含答案）

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．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
2．如图所示，S1、S2是两个振动完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5 cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　）
A．d点始终保持静止不动
B．图示时刻c点的位移为零
C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱
D．图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10 cm
3．如图甲所示，均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波源起振方向垂直水平面向上，其中实线表示波峰，虚线表示与波峰相邻的波谷。T=0时刻，波峰恰好第一次传到了A点。A处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。下列判断正确的是（　　）
A．t=2s时， B、F两处质点位于波谷 B．s时， C、G两处质点位于波峰
C．t=8s时，D处质点位移方向竖直向上 D．t=8s时，H处质点振动速度方向竖直向上
4．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
5．一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点，t=0时刻波源开始振动，在时刻的波形如图所示，此时，处的质点刚开始振动。振幅为A，波长为，质点振动周期为T，则下列说法正确的是（　　）
A．t=T时刻，x=处质点的振动方向沿y轴负方向
B．波源处质点的振动方程为y=Asin
C．经过一个周期T，质点通过的路程为
D．波源起振方向沿y轴负方向
6．如图所示，、是两个相干波源，振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示在某时刻的波峰和波谷，质点b、d位于两波源连线的中垂线上，关于图中四个质点a、b、c、d的说法正确的是（　　）
A．该时刻质点b处于波峰，且始终处于波峰
B．该时刻质点c处于波谷，且始终处于波谷
C．质点d所在位置为振动的减弱区
D．质点a所在位置为振动的减弱区
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xP=2.5m处的一个质点。则以下说法中正确的是（　　）
A．质点P的振幅为0.05m
B．波的频率可能为7.5Hz
C．波的传播速度可能为50m/s
D．在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿y轴正方向运动
8．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
9．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，周期为1 s，时波的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．这列波的振幅为4 cm
B．这列波的波速为4 m/s
C．时处质点沿y轴正方向运动
D．时处质点的加速度为0
10．下列说法正确的是（　　）
A．当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象
B．多普勒现象发生的原因是因为波源振动的频率发生了变化
C．只有当光的入射角大于或者等于临界角时，才能发生全反射
D．当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，则该点的位移永远不可能为零
11．一列简谐横波沿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
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．
二、填空题
13．一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好第一次回到平衡位置，则C点在t=0时的振动方向为________，该波的波速为___________。
14．两波源Ⅰ、Ⅱ在水槽中形成的两个波形如图所示，其中实线为波峰，虚线为波谷，则此时图中a点的振动______，b点的振动______（选填“加强”、“削弱”或“不强不弱”）。
15．一根均质绳，右端固定，一人拿着左端的S点上下振动，t＝0时刻起振，产生一列向右传播的机械波，某时刻该波的波形如图所示。已知波源的振动周期为T，分析可知波源已振动的时间为__________，波源的起振方向__________（选填“向上”或“向下”）
16．一简谐横波在x轴上传播，t＝1s时的波形如图甲所示，x＝1m处的质点的振动图像如图乙所示，则波的传播速度为______m/s；t＝1.5s时，平衡位置在x＝2m处的质点位移为______cm。
17．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示，则这列波的波长为_______m；此时x=3m处的质点正在向上运动，则x=2.5m处的质点向_______（选填“上”或“下”）运动；当x=3m处的质点在波峰时，x=5m处的质点恰好在_______（选填“波峰”、“波谷”或“平衡位置”）。
三、解答题
18．查阅资料，简述地震波中包含的波的种类和特点。
19．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，波源的振幅均为3cm，传播速度相同。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动，且时刻，质点Р第一次到达波谷处。质点M的平衡位置处于处。求：
（1）简谐波的传播速度v及两列波的相遇时刻：
（2）从到内，质点M运动的路程。
20．如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆。求：
（1）该波的波长为多少？
（2）在S1、S2连线上振动加强的点有几个？
（3）在该圆周上（S1和S2两波源除外）共有几个振动加强的点？
21．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。
22．一列沿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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
A．由图可知，d点是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故保持静止，故A正确；
BCD．b点是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点，由于振幅是5 cm，则b点相对平衡位置高10 cm，而c点是波谷与波谷相遇，则c点相对平衡位置低10 cm，所以b、c两点的竖直高度差为20 cm，故BCD错误。
故选A。
3．B
【详解】
A．由题知图甲中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，则有
图乙为质点P的振动图像，则
根据波速计算公式有
最近的波谷传到B、F两处质点所需要的时间
A错误；
B．由图甲可知，最近的波谷传到C、G点时，波形移动的距离为
则需要的时间为
B正确；
C．在t=8s恰好是两倍周期，根据波的传播图形，D处质点位移方向竖直向下，C错误；
D．同C选项可得，H处质点振动速度方向竖直向下，D错误。
故选B。
4．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。
5．B
【详解】
D．波源的起振方向与处的质点刚开始振动的方向相同，沿y轴正方向，D错误；
A．时刻，处质点刚开始振动，振动方向与波源的起振方向相同，沿y轴正方向，A错误；
B．由A选项可知，波源处质点的振动方程为，B正确；
C．经过一个周期T，质点通过的路程为，C错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．该时刻质点b处于峰峰相遇位置，处于波峰，振动加强，但不是始终处于波峰，选项A错误；
B．该时刻质点c处于谷谷相遇位置，处于波谷，振动加强，当不是始终处于波谷，选项B错误；
C．质点d所在位置与加强点在同一直线上的位置，则为振动的加强区，选项C错误；
D．质点a所在位置此时为峰谷相遇点，振动减弱，则该质点为振动的减弱区，选项D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．振幅为质点离开平衡位置的最大距离，由题图知，质点P的振幅为0.1m，故A错误。
B．波沿x轴正方向传播，则
t=nT+（n=0，1，2，3，…）
周期为
T==s（n=0，1，2，3，…）
频率为
f==Hz=（10n+2.5）Hz（n=0，1，2，3，…）
所以波的频率可能为2.5Hz、12.5Hz、…，不可能为7.5Hz，故B错误；
C．波速为
v=λf=4×（10n+2.5）m/s=（40n+10）m/s（n=0，1，2，3，…）
当n=1时，v=50m/s，故C正确。
D．波沿x轴正方向传播，在t=0.1s时刻与P相距5m处即7.5m质点和与P相距1m的质点振动情况完全相同，而距原点3.5m的质点在t=0.1s时刻的速度方向沿y轴正方向，但-2.5m处的质点与1.5m处振动情况相同，速度沿y轴负方向，D错误。
故选C。
8．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。
9．D
【详解】
A．由图可知，这列波的振幅为，故A错误；
B．由图可知，这列波的波长为，根据公式可得，这列波的波速为
故B错误；
C．由图根据同侧法可知，时处质点沿y轴负方向运动，故C错误；
D．时处质点，再次回到平衡位置，则质点的加速度为0，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A. 发生明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多，A错误；
B. 多普勒现象的发生是波源与观察者有相对运动时，观测者接受到波源的频率发生变化，而波源的频率不变，B错误；
C. 发生全反射的条件是光的入射角大于或者等于临界角，C正确；
D. 两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，该点始终处于加强，但位移有时最大，有时为零，D错误；
故选C。
11．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。
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． 向上 1m/s
【详解】
[1]波向右传播，在t=0时，根据“逆向波形法”可判断C的振动方向向上；
[2]依题意结合题图知，当t=1s时，质点C恰好第一次回到平衡位置，说明波向右传播了1m，故波的传播速度为1m/s。
14． 加强 加强
【详解】
[1]此时图中a点是波谷与波谷叠加，振动加强。
[2]此时图中b点是波峰与波峰叠加，振动加强。
15． 1.5T 向上
【详解】
[1]由波形图可知，波向前传播了1.5个波长，则可知波源已振动的时间为1.5T；
[2]根据“同侧法”可知，波源的起振方向上。
16． 1
本题考查机械振动与机械波。
【详解】
[1][2]根据波的图像可知波长
根据振动图像可知周期
则波速
t＝1s时x＝2m处的质点位移为零，结合两个图像可知波沿x轴负方向传播，所以再经0.5s即四分之一周期，平衡位置在x＝2m处的质点沿y轴负方向运动到最大位移处，即位移为－5cm。
17． 4 上 波谷
【详解】
[1]由波形图可知，这列波的波长为4m
[2]t=0时刻，x=3m处的质点正向上振动，由波形的平移法得知该波向左传播，即波沿x轴负向传播，则x=2.5m处的质点向上运动
[3]由波沿x轴负向传播，x=3m处的质点与x=5m处的质点相差半个波长，可知当x=3m处的质点在波峰时，x=5m处的质点恰好在波谷
18．见解析
【详解】
地震波是指从震源产生向四周辐射的弹性波。
地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。
地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。
纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5~7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。
横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。
面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。
19．（1）3s；（2）6cm
【详解】
（1）由已知可得
（2）经分析知：右侧波在时传播到质点M，左侧波经时传播到质点M ，在内，质点M不动，内，质点M运动半个周期
内，两列波分别在质点M的振动情况恰好相反，即质点M不动，所以内，质点M运动的路程
20．（1）2 m；（2）3个；（3）6个
【详解】
（1）由公式
得
λ＝m＝2 m
（2）在S1、S2连线上任选一点A，则
|Δx|＝|S1A－S2A|<4 m＝2λ
即
－2λ<Δx<2λ
由加强的条件
Δx＝kλ
得
－2故
k＝－1、0、1
即有3个振动加强点。
（3）如图所示，A、B、C三点为振动加强的点，过A、B、C三点作三条加强线（表示三个加强区域）交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，显然这六个点也为振动加强点，故圆周上共有6个振动加强点。
21．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
22．（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
答案第1页，共2页
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