2022-2023学年人教版（2019）选择性必修一第三章 机械波 单元测试卷（含答案）

第三章 机械波 单元测试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1、某激光器发出波长λ的单色光，其发光功率为P，它每秒钟发射出来的光子数为( )
A. B. C. D.
2、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，两列波波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图为0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。质点M的平衡位置处于处，下列说法正确的是( )
A.两列波的周期均为0.16s
B.M点起振方向沿y轴正方向
C.两列波经1.5s相遇在PQ的中点
D.两列波在处相遇后，质点M振动减弱
3、一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点，则( )
A.此刻a的加速度最小
B.此刻b的速度最小
C.若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动
D.若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
4、某飞手在操场中央操控无人机进行飞行表演，观众坐在看台观看.如图所示正在进行的是“刷锅”表演，无人机携带一个发声的蜂鸣器围绕飞手正上方的O点在水平面内做匀速圆周运动，则( )
A.飞手听到声音的音调变高 B.飞手听到声音的音调平稳不变
C.观众听到声音的音调平稳不变 D.飞手与观众听到声音的音调始终相同
5、一列简谐横波沿x轴传播，时的波形图如图所示，此时质点a向y轴正方向运动，当时，质点b恰好第3次到达波峰。下列说法中正确的是( )
A.波沿x轴负方向传播
B.波的传播速度为
C.时质点a从运动到
D.a质点的振动方程为
6、若一群基态氢原子吸收某波长的光后辐射出了三种不同波长的光，这三种光的波长满足，则这群氢原子所吸收的光的波长可以表示为( )
A. B. C. D.
7、如图所示，水面上平衡位置位于和处的两个波源同时开始上下振动，时的图像如图所示。已知两波源产生的横波的波速均为2 m/s，振幅均为4 cm。则时，平衡位置位于处的质点( )
A.速度方向向上 B.速度方向向下
C.振幅为0 D.离开平衡位置的位移为-8 cm
8、质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为，则描写该粒子的物质波的波长将（粒子的质量保持不变）( )
A.保持不变 B.变为原来波长的两倍
C.变为原来波长的一半 D.变为原来波长的倍
9、如图所示，一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( )
A.频率不变 B.波长变长 C.动量变大 D.速度变小
10、一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，此时质点P偏离平衡位置的位移为（A为振幅），且速度正在增大。若质点P在时刻第一次到达平衡位置，则该波的传播速度大小为( )
A. B. C.1m/s D.
二、填空题
11、如图所示，位于和处的两波源、沿y轴方向不断振动，在x轴上形成两列波速相等、相向传播的简谐横波。时刻的波形如图，则波源的起振方向沿y轴的______（选填“正”或“负”）方向。形成稳定干涉图样后，x轴上两波源之间振动加强点有______个（不含两波源）。
12、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。
13、一条弹性绳子呈水平状态，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图，两列波均可看成为简谐波，振幅均为，A、B两点间距为，两列波从该时刻运动至相遇所用时间，则该绳波的波速是__________m/s，A、B连线中点位置是振动的__________（填写“加强点”或者“减弱点”）。
14、一波源O产生的横波向左右两侧传播，波速为点左侧有一质点M，右侧有一质点N。当波源起振后，秒末M点起振，秒末N点起振，且点振动方向总是相反，则该波波长为________。
三、计算题
15、如图所示为沿x轴传播的一列简谐横波在某时刻的波动图像，该时刻P、Q两质点的位移相同，都为5cm，且P、Q两质点的平衡位置相距6m，此后P质点回到平衡位置的最短时间为0.1s，Q质点回到平衡位置的最短时间为0.5s。求：
（1）质点P的振动周期T及该简谐波的波长λ；
（2）该简谐波的传播速度的大小和方向。
16、如图所示为一列简谐横波在时刻的图像，此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当时质点P恰好从时开始第2次到达y轴正方向最大位移处。问：
（1）该简谐横波的波速v的大小和方向如何；
（2）从至，质点Q运动的路程L是多少。
参考答案
1、答案：A
解析：每个光子的能量，设每秒（）激光器发出的光子数是n，则，得，则，故选A。
2、答案：D
解析：A.由图可知，向右传播的波，其波长为，向左传播的波，其波长为，而两列波的波速均为0.4m/s，所以两列波的周期相同，则有，故A错误；
B.由图可知，向左传播的波先传到M点，根据“上下坡法”可知，M点的起振方向沿轴的负方向，故B错误；
C.设经过ts两列波在PQ的中点，即处相遇，则有，故C错误；
D.图示时刻，平衡位置处于的质点M到P、Q两波的距离相差0.2m，等于半个波长，所以两波相遇时该点始终是振动减弱的点，故D正确。
故选D。
3、答案：C
解析：本题考查机械波的波动图像.波形图的横轴相当于简谐横波的平衡位置，质点在波峰或波谷处的速度为零，加速度最大，由题图可知a质点此时处于波峰，其加速度最大，故A错误；质点在平衡位置处的加速度为零，速度最大，由题图可知b质点此时处于平衡位置，其速度最大，故B错误；若波沿x轴正方向传播，根据“上坡下，下坡上”的原则，此刻b质点处于该波形图的“下坡”应向上振动，即此刻b向y轴正方向运动，故C正确；若波沿x轴负方向传播，此刻a向下振动，c向上振动，由于a比c距x轴远，所以c比a先回到平衡位置，故D错误.
4、答案：B
解析：根据多普勒效应，无人机携带的蜂鸣器与飞手的距离保持不变，故飞手接收的频率与蜂鸣器发出的频率相同，所以飞手听到声音的音调平稳不变。但是观众与无人机携带的蜂鸣器距离会不断变化，当蜂鸣器与观众距离变远时，观众接收的频率变小，当蜂鸣器与观众距离变近时，观众接收的频率变大。故ACD错误，B正确。
故选：B。
5、答案：D
解析：质点a在时向y轴正方向运动，则波沿x轴正方向传播，故A错；当时，质点b恰好第3次到达波峰，则，解得，由图像可知，波长，则波速，故B错；质点只在平衡位置附近上下振动，故C错；由图像可知，振幅是，，故D正确。
6、答案：D
解析：由公式可知，波长为的光的频率最大，由及题意可知，氢原子吸收的光子的能量为，即这群基态氢原子所吸收的光的波长为，根据氢原子能级结构有，即，解得，D正确。
7、答案：C
解析：由题图知，两波的波长均为，平衡位置位于处的质点到两波源的路程差为，为波长的整数倍，而两波源的振动情况相反，故平衡位置位于处的质点振动减弱，且振幅始终为0，故选C。
8、答案：C
解析：根据
λ＝＝
v增大为时，λ变为。
故选C。
9、答案：B
解析：A.光子与电子碰撞后，电子能量增加，故光子能量减小，根据，光子的频率减小，故A错误；
BC.当入射光子与静止的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据可知，波长变长，故B正确，C错误；
D.碰撞前、后的光子速度不变，故D错误。
故选B。
10、答案：A
解析：质点P在时刻的速度正在增大，说明质点P此时正在向平衡位置运动，故该波沿x轴负方向传播：设该波的周期为T，有，解得；根据题图可知该波的波长，而该波的波速，解得，选项A正确。
11、答案：负；11
解析：因该时刻由产生的波传到的位置，该质点振动方向向下，可知波源的起振方向沿y轴的负方向；
由图可知，波源的起振方向沿y轴负方向，波源的起振方向沿y轴正方向，但波源比波源晚起振半个周期，所以在波源开始振动后，二者的步调相同；设振动加强点距离坐标原点的距离为x，根据振动加强点的条件公式，则：
其中的，则可得除两波源外在坐标原点的一侧（包括原点）的振动加强点有：，2，4，6，8，10，则两波源之间共11个加强点；
12、答案：正；0.8；10
解析：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；
波的周期
又
所以
解得
波速
13、答案：50；减弱点
解析：A、B两点间距为10m，两列波从该时刻运动至相遇所用时间0.1s，波速；A、B连线中点位置处波峰与波谷相遇，属于振动减弱点。
14、答案：或
解析：两点到波源O的距离分别为和；因点振动方向总是相反，则两距离之差等于半波长的奇数倍，即
或者
解得
或
15、答案：（1）1.2s，18m（2）15m/s，向右传播
解析：（1）（2）由题意可知P质点比Q质点先回到平衡位置，即P质点向下振动，Q质点向上振动，它们周期相同，则
由于P质点向下振动，由同侧法可知，波向右传播，当P点到达平衡位置后再经过0.4s，Q到达平衡位置，可得波速
波长为
16、答案：（1），沿x轴负方向
（2）120 cm
解析：（1）图示时刻质点P沿y轴负方向运动，所以应位于波传播方向波形的上坡上，即波速方向沿x轴负方向。设波的周期为T，由题意可得
解得
由图像可知波长为，所以波速为
（2）从至，质点Q振动了6个周期，所以该段时间内质点Q运动的路程为