第三章机械波 同步练习（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．图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则（　　）
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
2．如图所示，一列简谐横波向左传播，振幅为A，某时刻介质中质点a的位移为，经周期，质点a位于平衡位置的（　　）
A．上方，且位移大于
B．上方，且位移小于
C．下方，且位移大于
D．下方，且位移小于
3．一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示，此刻x=2m处的质点P沿y轴向上运动，其振动周期为0.4s，以下说法正确的是（　　）
A．这列波向左传播
B．这列波的振幅为20cm
C．这列波的波速为10m/s
D．从此时刻起经过1s，P点位于波峰位置
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．如图所示为沿x轴负方向传播的一列简谐横波在t = 0时刻的波形图，其波速为10m/s。振源在x = 5m处。下列说法正确的是（ ）
A．振源的振动频率为4Hz
B．若观察者从x = 2m处沿x轴向负方向运动，则接收到波的频率可能为0.5Hz
C．从t = 0时刻开始，经0.5s时间x = 3m处质点向x轴负方向迁移0.5m
D．从t = 0时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置
6．一条绳子左端固定在挡板上，如图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形，关于这列波的说法正确的是（　　）
A．这列波遇到障碍物不可能发生衍射现象
B．再经过一段时间，质点Q将运动到挡板处
C．质点P刚开始振动时，振动方向向下
D．波传播到挡板处会被反射回去，反射波与前进波会发生干涉现象
7．一列简谐横波沿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
8．如图甲所示为一简谐波在t=0时刻的图像，图乙所示为x=0.3m处质点P的振动图像。则x=0.5m处的质点的振动方程为（　　）
A．y=0.08sin（5t）m
B．y=0.08cos（5t）m
C．y=0.08sin（5t）m
D．y=0.08cos（5t）m
9．如图甲所示，第五代移动通信技术（简称5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。为研究波的传播，小明利用一波源起振器产生的波进行观察，如图乙所示，波源起振器处于点，下图是时的波形图，已知波速为，则下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向竖直向下
B．若有一点位于的位置，则时，该点第一次达到波峰的位置
C．若有一点位于的位置，则时，该点第一次达到振幅的一半的位置
D．若有一点位于的位置，则时，该点第一次达到振幅的的位置
10．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
11．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
12．一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
13．下列说法正确的是（　　）
A．由质点简谐运动的图像可知质点振动的振幅和频率
B．两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
C．单摆的振动周期与摆球质量和振幅有关
D．机械波从一种介质传播到另一种介质时，频率变化，速度变化
14．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．浮木比小船早振动0.7s
B．水波波速为
C．末，浮木向下运动
D．若该水波传播过程遇到宽度为0.4m的障碍物，不会观察到明显的衍射现象
15．某一列简谐横波中的质点a的振动图像如图甲所示，这列简谐波在时的波形图如图乙所示，则（ ）
A．s时刻，质点a经平衡位置向下运动
B．在0～1 s时间内，质点a的位移始终在增大
C．这列波沿x轴负方向传播，波速为
D．这列波沿x轴负方向传播，波速为
二、填空题
16．为了研究水波的产生及特点，某同学手持小木棒上下振动，让木棒的另一端间断性地接触水面，从而激发出水波。若小木棒每秒振动2次，观察到相邻两个波峰间的距离为，则此水波的频率是_______，波速是_________。
17．一根均质绳，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”）
18．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___________ 。
三、解答题
19．如图所示是一列简谐波在某时刻的波形图，若每隔0.2 s波沿＋x方向行进0.8 m，试画出17 s和20s后的波形图。
20．有一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于原点O，A、B分别是x轴上坐标为5m和9m的两个质点。在t=0时刻波刚好传到A点，此时波形图如图所示，在t1=0.3s时刻A质点刚好第1次出现波峰，求：
（1）这列波的周期和传播速度大小；
（2）从t=0时刻开始计时，B点第2次出现波峰的时刻和这段时间内B点的路程。
21．一列简谐横波沿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。
22．如图甲所示，一列简谐横波沿直线向右传播，传播方向上、两质点的距离，、两质点的振动情况如图乙所示。求：
（1）该波可能的波速；
（2）该波的最大波长。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
AB．波线1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，故AB错误；
CD．波线1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由
得波长不同，故C错误，D正确。
故选D。
2．A
【详解】
由于简谐横波向左传播，经过周期后，波形如图
则可知质点a位于平衡位置的上方，且位移大于。
故选A。
3．C
【详解】
A．由题意可知t=0时质点P应位于波传播方向波形的下坡上，所以这列波向x轴正方向传播，即向右传播，故A错误；
B．这列波的振幅为10cm，故B错误；
C．这列波的波速为
故C正确；
D．因为
所以从此时刻起经过1s，P点位于平衡位置，故D错误。
故选C。
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】
A．由波速、波长、周期和频率的关系有
，
得
T = 0.4s，f = 2.5Hz
A错误；
B．波源不动，观察者沿x轴负方向运动，与波的传播方向相同，所以他接收到波的频率可能小于波的频率，B正确；
C．质点在平衡位置往复运动，不随波移动，C错误；
D．t = 0时刻，质点a回到平衡位置，由波的平移法可知需要将2m处的振动形式传递过来，距离为，同理b回到平衡位置传递的距离为，因，因此a先回到平衡位置，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．衍射是波特有的现象，绳波也可以衍射，故A错误；
B．绳波是横波，波上的质点并不会沿波的传播方向发生位移，只能在与传播方向垂直的方向来回振动，故B错误；
C．质点P刚开始振动时振动方向即为此刻Q的振动方向，波向左传播，右边质点带动左边质点，Q此刻右边质点位置比它高，说明Q此刻振动方向向上，所以质点P刚开始振动时振动方向也是向上的，故C错误；
D．故选。波遇到障碍物，也会发生反射，反射波频率不变，与前进波相遇会发生干涉现象，故D正确。
故选D。
7．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。
8．A
【详解】
由乙图可知，振动周期
振幅
在时刻，m处的质点恰好位于平衡位置，且沿着y轴正方向运动，知该点的振动方程为
故选A。
9．D
【详解】
A．由波形图可知，波源的起振方向竖直向上，故A错误；
B．振动从波源传播到P点的时间
所以振动还未传播到P点，故B错误；
C．振动从波源传播到P点的时间
，
则
故C错误；
D．振动从波源传播到P点的时间
，
则
故D正确。
故选D。
10．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。
11．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。
12．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。
13．A
【详解】
A．质点的简谐运动的图像是x-t图像，则等于振幅，频率
A正确；
B．两列水波只有频率相等时，在水面上相遇叠加时，才能发生干涉现象，B错误；
C．根据单摆的振动周期公式
可知，与摆球质量和振幅无关，C错误；
D．由于机械波的波速与介质有关，而频率与波源有关，所以机械波从一种介质传播到另外一种介质是，波速改变，而频率不变，D错误。
故选A。
14．C
【详解】
A．由上下坡法，可以判断波向x轴正方向传播，所以浮木比小船晚振动，故A错误；
B．由题意波速为
故B错误；
C．因为时浮木漂在纵坐标的点，即此时已经从平衡位置振动了，又因为
所以末，浮木向下运动，故C正确；
D．因为波长为1.2m，所以该水波传播过程遇到宽度为0.4m的障碍物时，即障碍物的尺寸小于波长，则会观察到明显的衍射现象，故D错误。
故选C。
15．C
【详解】
A．由质点a的振动图可知，s时刻，质点a经平衡位置向上运动，A错误；
B．由质点a的振动图可知，在0～1 s时间内，质点a的位移先增大，后减小，B错误；
CD．由质点a的振动图可知，s时刻，质点a经平衡位置向下运动，结合简谐波在时的波形图，由“同侧法”可以判断波的传播方向，如图所示
由此可知该简谐波沿x轴负方向传播，结合图像可知，简谐波的波长和波源的振动周期分别为
则简谐波的波速为
C正确，D错误。
故选C。
16． 2 0.4
【详解】
[1]水波的频率等于振源的频率，由题意知小木棒的振动频率为2Hz，所以水波频率为2Hz；
[2]水波波长等于相邻两个波峰间距离，为20cm，根据波速公式
带入数据可得
v=0.4m/s
17． 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。
18．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。
19． （虚线为17s时波形，实线为20s时波形）
【详解】
由题意知，波速
波长，则周期
17s内的周期数
根据波的时间与空间的周期性，将波向轴正方向平移即可，如图中虚线所示
20s内的周期数
根据波的时间与空间的周期性，在波已经传播的区域中，波形与t=0时刻波形相同，即图中实线所示。
20．（1）0.4s，10m/s；（2）t=1.1s，70cm
【详解】
（1）A质点开始振动的方向沿y轴负方向，故第一次出现波峰经历的时间
解得
由图可得
所以
（2）B点第二次出现波峰的时刻为
B走过的路程为
21．（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
22．（1）；（2）4m
【详解】
（1）该波的周期
该波从质点传播至质点的时间
又
解得
（2）该波可能的波长
解得
当时，波长最大，故
答案第1页，共2页
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