粤教版（2019）物理选择性必修一 第三章 机械波 单元检测B卷（含解析）

第三章 机械波 单元检测（B卷）
一、单选题
1．警车向路上的车辆发射固定频率的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是（　　）
A．当车辆匀速驶向停在路边的警车时，警车探测到的反射波频率增高
B．当车辆匀速驶离停在路边的警车时，警车探测到的反射波频率增高
C．当警车匀速驶向停在路边的汽车时，警车探测到的反射波频率降低
D．当警车匀速驶离停在路边的汽车时，警车探测到的反射波频率不变
2．轮船在进港途中与港口间的距离随时间变化规律如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项图中的（ ）
A． B．
C． D．
3．一人站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的火车高速驶来，然后又高速离去，则此人听到的鸣笛声的频率将（　　）
A．变大 B．变小
C．先变大后变小 D．先变小后变大
4．一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时的波形如图甲所示，P、Q是波上的两个质点，此时质点P沿y轴负方向运动。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的（　　）是
A．该波沿x轴负方向传播
B．图乙可能为Q点的振动图像
C．t=0.10s时，质点P沿y轴正方向运动
D．该波的波速为80m/s
5．a、b是一条水平绳上相距为L的两点，一列简谐横波沿绳传播，其波长等于2L/3，当a点经过平衡位置向上运动时，b点
A．经过平衡位置，向上运动
B．处于平衡位置上方位移最大处
C．经过平衡位置，向下运动
D．处于平衡位置下方位移最大处
6．关于机械振动与机械波说法不正确的是（　　）
A．机械波的频率等于振源的振动频率
B．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
C．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离
D．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定
7．如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形．当R点在t=0时的振动状态传到S点时，PR范围内(含P、R)有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是（ ）
A．2cm≤x≤4cm B．2cmC．2cm≤x<3cm D．2cm8．图中实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.03 s时刻的波形图，x＝1.2m处的质点在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，则（ ）
A．各质点在0.03 s内随波迁移0.9 m
B．该波的波速可能是10 m/s
C．t＝0时x＝1.4 m处质点的加速度方向沿y轴正方向
D．该波的频率可能是125 Hz
二、多选题
9．下列关于多普勒效应的说法中，正确的是(　　)
A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应
C．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变
D．当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低
10．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．该波沿方向传播，波速为1m/s B．质点a经4s振动的路程为4m
C．此时刻质点a的速度沿方向 D．质点a在时速度为零
11．某次地震中，纵波波速为7 km/s，横波波速为3.2 km/s，地震波频率为10 Hz。M点的观察者在接收到纵波15.3 s后才接收到横波，从横波传到M点的时刻开始计时，图甲为横波引起的M点的振动图像，图乙为t=2T时刻的横波波动图像，则（　　）
A．震源距离M点约为90 km
B．图甲中时刻，M点速度大小为0
C．该横波沿x轴负方向传播
D．沿横波传播方向距离M点16 km处的N点在5.275 s后将处于波谷
12．下列说法正确的是( )（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为O分）
A．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关
B．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象
C．照相机镜头上会镀一层增透膜，是为了增强光的透射，利用光的干涉原理
D．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播
E．在真空中传播的电磁渡，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短
三、实验题
13．在日常生活中经常需要精确测量密闭容器内液体的体积，某研究小组做了如下研究：如图所示，实验使用的长方体容器内部的底面积为，高为。在容器顶部镶嵌一个利用超声波测距离的传感器，该传感器测量时，默认超声波在空气中的传播速度为。
(1)若传感器竖直向下发出超声波与接收到反射波的时间间隔为，可知容器内液面到顶部的距离为________，容器内液体的体积为_________；
(2)研究小组在实验中发现，传感器测量液面距顶部的高度与实际高度存在偏差，通过查资料发现超声波在空气中的传播速度与温度有关，并获得下表中的数据。
温度 5 20 35 50
超声波速度 324 333 342 351 360
根据表中的数据可以判断，在环境温度为时超声波速度_________，若传感器测得液面距顶部的高度为，则实际液面距顶部的高度为_________。（结果保留三位有效数字）
14．在时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图所示．质点A振动的周期是________s；时，质点A的运动沿轴的_________方向（填“正”或“负”）；质点B在波动的传播方向上与A相距16m，已知波的传播速度为2m/s，在时，质点B偏离平衡位置的位移是_____cm
四、解答题
15．一只皮球掉进水塘．请尝试往水塘中投石头，看看水波能否把皮球冲到岸边，解释所看到现象的原因。
16．如图所示，某质点做简谐运动的图像上有a、b、c、d、e、f六个点，其中：
（1）与a位移相同的点有哪些？
（2）与a速度相同的点有哪些？
（3）质点离平衡位置的最大距离为多大？
17．均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB=16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为A=1cm，且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔△t=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。求
（1）从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；
（2）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。
18．如图所示．一列简谐横波沿x轴正方向恰好传播到Q（横坐标为0.24m），波速大小为v=0.6m/s．质点P的横坐标为x=0.96m．从图示时刻开始计时，求：
①质点P开始振动时振动的方向；
②经过多长时间质点P第二次到达波峰？
参考答案：
1．A
【详解】A．当车辆匀速驶向停在路边的警车时，两车之间的距离减小，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高，故A正确；
B．当车辆匀速驶离停在路边的警车时，两车之间的距离增大，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低，故B错误；
C．当警车匀速驶向停在路边的汽车时，两车之间的距离减小，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高，故C错误；
D．当警车匀速驶离停在路边的汽车时，两车之间的距离增大，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】轮船匀速靠近港口的过程中，测到的频率不随时间变化，但速度大时，频率大，由x－t图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度关系为
v1＞v3＞v2
可知
f1＞f3＞f2
A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3．C
【详解】根据多普勒效应可知，当物体振动频率不变时，距离声源越远，声音的音调越远，距离声源越近，声音的音调越高，因此当站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的高速火车飞驰而过，当火车高速驶来时，距离越来越近，听到的鸣笛声的频率将变大，当高速离去，距离越来越远，听到的鸣笛声的频率将变小，ABD错误，C正确。
故选C。
4．C
【详解】A．因为t=0时刻质点P沿y轴负方向运动，则波沿x轴正方向传播，选项A错误；
B．因为t=0时刻质点Q向上振动，对比振动图像可知，图乙不是Q点的振动图像，选项B错误；
C．t=0.10s=0.5T时，波向右传播半个波长的距离，则此时质点P到达x轴下方与t=0位置对称的位置，则此时质点P沿y轴正方向运动，选项C正确；
D．该波的波速为
选项D错误。
故选C。
5．C
【分析】根据a、b间的距离与波长的关系，结合波形，分析a、b状态间的关系．
【详解】由题知，该波波长
则a、b间距离与波长的关系为，所以a与b的振动情况总是相反，当a点经过平衡位置向上运动时，b点经过平衡位置向下运动，故C正确．
故应选C．
【点睛】本题关键要知道两个质点平衡位置相距半个波长奇数时，振动情况总是相反这一规律．
6．B
【详解】A．振源的振动会带动周围质点的振动，从而形成机械波，故机械波的频率等于振源的振动频率，选项A正确，不符合题意；
B．纵波的传播方向与质点振动方向在同一直线上，选项B错误，符合题意；
C．由可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，选项C正确，不符合题意；
D．机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，D正确，不符合题意。
故选B。
7．B
【详解】由同侧法可得2cm故选B。
8．D
【详解】A．各质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，而不随波迁移，故A错误；
B．x＝1.2m处的质点在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，根据波的传播特点，可判断波沿x轴正方向传播，则
波速
，
得
故B错误；
C．当t=0时刻，x=1.4 m时，质点加速度方向沿y轴负方向，故C错误；
D．由
得
则
所以当时
故D正确。
9．CD
【详解】若波源和观察都同时运动，两者间相对静止时，是不能观察到多普勒效应的，故A错误；当观察者与波源相互靠近或远离时发生，故B错误；当声源朝靠近观察者运动时，即两者间距减小，根据多普勒效应原理，那么观察者接收到的频率大于声源的频率，但声源的频率不变，故C正确；当声波远离观察者运动时，即两者间距增大，根据多普勒效应原理，那么观察者接收到的频率小于声源的频率，故D正确．
10．AD
【详解】AC．由图乙可知，质点b此时刻向y轴正方向振动，振动的周期
在图甲中利用同侧法可知，该波沿方向传播，此时刻质点a的速度沿方向，由图甲可知，简谐横波的波长
根据公式
故C错误A正确；
B．质点a经4s振动的路程
故B错误；
D．质点a在时，振动到最低点，则速度为零，故D正确。
故选AD。
11．AD
【详解】A．设震源与M点的距离为x（km），则有
-=15.3 s
解得
x=90 km
故A正确；
B．图甲中时刻，M点在平衡位置，速度最大，故B错误；
C．由振动图像可知，在t=2T时刻，M点向上振动，由“同侧法”可知该横波沿x轴正方向传播，故C错误；
D．横波的周期为T=0.1 s，横波由M点传到N点的时间
t1= s=5 s
再经过0.275 s=2T质点N处于波谷，故D正确。
故选AD。
12．BCE
【分析】根据光的干涉产生原理；结合相对论原理：在运动方向，长度变短；根据公式，确定波长与波速的关系，从而即可求解；
【详解】A、做简谐运动的物体，其振动能量与振幅有关，即最大势能，故A错误；
B、肥皂泡呈现的彩色是光的等厚干涉现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，故B正确；
C、照相机镜头上会镀一层膜，为增透膜，这是为了增强光的透射程度，故C正确；
D、波长越短的电磁波，衍射本领越弱，越不容易绕过障碍物，不便于远距离传播，故D错误；
E、在真空中传播的电磁波，波速不变，根据可知，当它的频率增加时，波长变短，故E正确；
故选BCE．
13． 0.255 0.745 354 0.501
【详解】(1)[1]超声波传到液面时的时间
则距离
[2]容器内液体的体积
．
(2)[3]由题表中数据可知，温度每增加15℃，速度增加，则可知，温度每增加1℃，速度增加量
所以，当温度为40℃时，速度
[4]根据测量原理可知
而实际液面距顶部的高度
联立解得
14． 4 正 10
【详解】[1]图为波的振动图象，由图象可知质点A振动的周期为
T=4s
[2]波源的起振方向与波头的振动方向相同且向上，t=6s时质点在平衡位置向下振动，故8s时质点在平衡位置向上振动即沿轴的正方向；
[3]波传播到B点，需要时间
s=8s
故t=9s时，质点又振动了1s(个周期)，处于正向最大位移处，位移为10cm。
15．水波不能把皮球冲到岸边。因在机械波传播过程中，各质点均在其平衡位置附近做机械振动，并不随着波的传播而迁移。
【详解】水波不能把皮球冲到岸边。因在机械波传播过程中，各质点均在其平衡位置附近做机械振动，并不随着波的传播而迁移。
16．(1)b、e、f；(2)d、e；(3)2cm
【详解】(1)位移是矢量，位移相同意味着位移的大小和方向都要相同，由题图可知与a位移相同的点有b、e、f.
(2)速度也是矢量，速度相同则要求速度的大小和方向都要相同，由题图可知与a速度相同的点有d、e.
(3)由图可知质点离平衡位置的最大距离为2cm。
17．（1）；（2）
【详解】（1）时刻质点A位于波峰，波长
则
则从t1时刻开始，质点B第一次到达波峰时，波传播的距离为
则质点B到达波峰的最少时间为
（2）由题意可知，波的周期是
则波长
时刻的波形图如图所示
质点B位于
处，则质点B偏离平衡位置的位移
带入数据解得
18．(1)振动方向向下 (2)t=1.9s
【分析】①简谐横波沿x轴正方向传播，介质中各质点的起振方向都图示时刻波最前头的振动方向相同．由波传播方向判断．②当图示时刻离P点的第二个波峰到达P点时，质点P第二次到达波峰，根据距离求出时间．
【详解】①简谐横波沿x轴正方向传播，图示时刻x=0.24m处质点的振动方向向下，则质点P开始振动时振动的方向也向下．
②当第二个波峰传到P点时，质点P第二次到达波峰，图示时刻第二个波峰到P点的距离为
由得，代入数据
【点睛】本题考查质点的振动与波动之间的关系．要抓住介质中各质点起振方向相同，也与波源的起振方向相同．