粤教版（2019）选择性必修一第三章机械波（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．S是波源，其振动频率为50Hz，所产生的横波向右传播，波速是80m/s，P、Q是传播方向上的两个质点，已知SP = 8.4m，SQ = 10.8m。当S通过平衡位置向上运动时，以下说法正确的是（ ）
A．P在波谷，Q在波峰
B．P在波峰，Q在波谷
C．P、Q都在波谷
D．P、Q都在平衡位置
3．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
4．一列简谐横波沿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
5．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
6．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
7．一列沿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
8．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
9．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示，P点的坐标为（-1，0），波沿x轴负方向传播，已知t=0.7s时，P点处第二次出现波峰，则该波传播的速度大小为（　　）
A．5m/s B．10m/s C．15m/s D．20m/s
10．一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12m，B、C两质点平衡位置的间距为4.5m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（　　）
A．0.5m/s B．5m/s
C．7.5m/s D．12.5m/s
11．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
12．在地震中产生的地震波既有横波也有纵波，假设某次地震中，震源在地面上A点正下方，地面上B点与A点距离为100 km，地震波中纵波波速为6.4 km/s，横波波速为3.2 km/s，地震波频率为10 Hz，位于A点的观察者在接收到纵波2 s后才接收到横波，则以下说法中错误的是（　　）
A．震源距离A点深度为12.8 km
B．位于B点的观察者先感觉到左右晃动，后感觉到上下振动
C．纵波的波长大于横波的波长
D．位于B点的观察者接收到纵波比接收到横波也要早2 s
13．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，当Q点在t=0时的振动状态传到P点时，则（　　）
A．1cmB．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向
C．Q处的质点此时正在波峰位置
D．Q处的质点此时运动到P处
14．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
15．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
二、填空题
16．一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图中实线为时刻的波形图，虚线是这列波在时刻的波形图。各质点振动周期大于为实线上的一质点，则质点P在时刻的速度方向为_______，这列波的传播速度为________。
17．一列简谐波沿水平绳向右传播，其周期为T，振幅为A，绳上两质点P、Q的平衡位置相距个波长，质点Q位于质点P右方，规定向上为正方向。在t＝0时刻质点P的位移为，且向上运动，经过时间（），质点P的位移为，且向下运动，则在t＝0时刻，质点Q振动方向______，______。
18．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
19．列简谐横波的波形如图所示，实线表示时刻的波形图，虚线表示时刻的波形图，求：
（1）该横波的波长为多少，以及一个周期内，横波上的每点运动的路程是多少；
（2）讨论该横波的波速可能为多大。
20．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）。
21．一列简谐横波在某介质中沿直线传播，传播速度为30m/s，振幅为10cm。某时刻开始计时，0.8s时刻介质中的部分波形如图甲所示，图乙为介质中某质点P的振动图像。求：
（1）该列波的波长和传播方向；
（2）质点P平衡位置的x坐标。
22．如图甲所示为一列横波在时刻的波形图像，图乙为该横波上处的质点Q从时刻开始计时的振动图像，根据图像求解下列问题；
（1）该横波的传播方向；
（2）该横波的传播速度大小；
（3）以图甲所示时刻为0时刻，横波上处质点P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】
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】
由于波的周期等于质点振动的周期
波从S到传播到P所需时间为
解得
tP = 0.105s，
即波从S到传播到P用时，因此当S在平衡位置向上运动时，P滞后，则此时P点在波谷，同理S到Q所需时间为
解得
即波从S到传播到Q有，因此当S在平衡位置向上运动时，Q滞后，则此时Q在波峰处。
故选A。
3．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。
4．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。
5．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。
6．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。
7．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。
8．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。
9．B
【详解】
ABCD．对于P点，利用平移法将x=6m处的波峰平移至P点，由此可得，故ACD错误，B正确。
故选B。
10．C
【详解】
由波形图可知波长，波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的最短距离为，根据波形平移法可得
（，，……）
或
（，，……）
解得
（，，……）
或
（，，……）
由波速
解得
（，，……）
或
（，，……）
当时，或
当时，或
……
可知选项C可能，ABD不可能。
故选C。
11．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。
12．D
【详解】
A．设纵波的波速为v1，横波的波速为v2，震源距离A点深度为s，则有
Δt=-=2 s
解得
s=12.8 km
故A正确；
B．地面上B点与A点距离远大于震源距A点的距离，当纵波到达B点时，观察者左右晃动，横波传来后，再上下振动，故B正确；
C．根据公式λ=得纵波的波长大于横波的波长，故C正确；
D．根据
Δt=-
可知，距震源越远，横、纵波到达的时间差越大。位于B点的观察者接收到纵波比接收到横波要早，时间差要大于2 s，故D错误。
本题要求选错误的，故选D。
13．B
【详解】
Q点振动状态传到P点时的图像如图虚线所示
A．此时1cmBC．Q处的质点位于波谷处，位移为负，则此时的加速度沿y轴的正方向，故B正确，C错误；
D．质点只上下振动，不随波迁移，故D错误。
故选B。
14．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。
15．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。
16． 向下 14
【详解】
[1]由上下坡法，即上坡下、下坡上，此时P点处于上坡，则速度方向为向下。
[2]因为各质点振动周期大于0.5s，则0.5s内传播的距离为7m，所以波速为
17． 向下
本题考查机械振动和机械波
【详解】
[1][2]t＝0时刻，波形如图甲所示，时刻，波形如图乙所示
可知t＝0时刻，质点Q位移为负值，振动方向向下．时间内，质点P从位移处运动到 A位移处再向下运动到位移处，经过的相位由，故
18． 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
19．（1）；；（2）向右，，或向左，，
【详解】
（1）根据振动图象可以求出，波长为
振幅
一个周期内，横波上的每点运动的路程是
（2）若波向右传播，有
波速为
，
若波向左传播，有
波速为
，
20．（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
21．（1） ，沿x轴正方向传播；（2）
【详解】
（1）由图像可知，波的周期
根据可得
由振动图像可知，时质点P沿y轴负方向运动，所以该波沿x轴正方向传播。　
（2）0.8s时刻位于平衡位置的质点Q的x坐标为
而从此时刻开始，P质点再经过到达平衡位置，所以P、Q的平衡位置之间距离为
质点P平衡位置的坐标为
代入数据解得
22．（1）向右（沿x轴正方向）；（2）；（3）
【详解】
（1）质点Q经过平衡位置向上运动，由“带动法”可知是波上左边的点在带动它振动，故波在向右（沿x轴正方向）传播；
（2）根据波的传播规律
根据甲图和乙图分别读出：，，带入可得
（3）由甲图可知振幅A=5cm，由公式可算得
简谐运动振动方程公式为
可知Q点振动方程
P点比Q点超前，故P点振动方程为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页