2023-2024学年鲁科版选择性必修1第三章《机械波》单元测试B卷（后附解析）

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2023-2024学年 鲁科版 选择性必修1 第三章《机械波》单元测试B卷
试卷后附解析
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请添加修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0s时波形如图所示，已知波速为10m/s，则t=0.1s时正确的波形是图中的（　　）
A．
B．
C．
D．
2．一个波源在绳的左端发出半个波①：频率为f1，振幅为A1；同时另一个波源在同一根绳的右端发出半个波②：频率为f2，振幅为A2。P为两波源的中点，由图可知，下列说法中正确的是（　　）
A．f1>f2
B．波①先到达点P
C．两列波相遇后，P点波峰值可达A1＋A2
D．两列波相遇时，绳上波峰可达A1＋A2的点只有一点
3．如图所示，图（a）为一列简谐横波在时刻的波形图，Q是平衡位置为处的质点，图（b）为质点Q的振动图像，则下列说法正确的是（　　）
A．该波的周期是
B．该波沿x轴的正方向传播
C．该波的传播速度为
D．时，质点Q的速度方向向下
4．位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则时的波形图为（ ）
A． B．.
C． D．
5．艺术体操是一种艺术性较强的女子竞技性体操项目，如图所示，运动员站在场地中以一定频率上下抖动绸带的一端，某时刻绸带形状如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．此时绸带上P点运动方向向右
B．绸带自右向左运动呈现波浪状起伏
C．如果要在该绸带上产生更加密集的波浪状起伏效果，运动员上下抖动的频率应增大
D．运动员上下抖动越快波浪运动的速度越快
6．某简谐横波在时的波形图如图甲所示，在该波传播方向上有两质点B、C（图中均未画出），B、C平衡位置间的距离为，其中B的振动图像如图乙所示，则C的振动图像可能是（　　）
A． B．
C． D．
7．一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.01 s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.01 s，则该波的传播速度可能是（　　）
A．2 m/s B．3 m/s C．4 m/s D．5 m/s
评卷人得分
二、多选题
8．如图所示为某一时刻波源、在水槽中形成的水波，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的频率相同，振幅相同，则下列说法正确的是（　　）
A．这两列波的波长相同，在两波相遇的区域中会产生干涉
B．a、c、d三点位移始终最大，等于两列波的振幅之和
C．a、c、d三点的振动始终加强，b点的振动始终减弱
D．c处的质点会随时间沿方向移动
E．从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零
9．一列波速为2.0m/s，沿x轴正向传播的简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，P为介质中的一个质点．关于这列机械波，下列说法中正确的是（ ）
A．该机械波的振幅为0.2m
B．该机械波的波长为10m
C．从此时刻起再经过10s，质点P通过的路程为0.8m
D．此时刻质点P的加速度方向与速度方向相同
10．一列简谐横波沿x轴的负方向传播，波速为10cm/s，某时刻的波形如图所示，K、L、M为介质中的质点。下列说法中正确的是（ ）
A．该简谐横波的频率为2.5Hz
B．质点K、L、M此时刻的速度沿x轴的负方向
C．质点K比质点L、M先回到平衡位置
D．经过一个周期，质点K通过的路程为8cm
E．质点M此时的加速度沿y轴的正方向
11．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t1=0时刻波传播到x=2m处的质点C，此时x=0.5m处的质点A在负方向最大位移处，在t2=0.3s时刻质点A处于平衡位置且向下振动，则下列判断正确的是（　　）
A．该简谐横波的波速可能等于5m/s
B．质点C开始振动时的运动方向沿y轴负方向
C．在t1-t2时间内，x=lm处的质点B通过的路程可能大于6.0cm
D．在t2时刻，位于x=3m处的质点D处于负方向最大位移处
第II卷（非选择题）
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三、实验题
12．阅读短文，回答下列问题：
超声测速仪
如图甲所示是公路旁边的超声波测速仪，它向行驶的车辆发射频率为f0（一般为30kHz～100kHz）的超声波，当车辆向它靠近时，车辆反射回来的超声波频率f增大；当车辆远离时，反射回来的超声波频率f减小，变化的频率Δf=|f0-f|与车辆速度v关系如图乙所示．

超声波测速仪内部工作原理如图丙所示，P、Q是压电超声换能器，在外力作用下发生形变时会产生电压，形变消失后，电压随之消失；反之，当在其上加一定电压就会发生形变，电压消失后，形变随之消失．超声波测速仪内部振荡电路产生高频交流电压加到P上，P产生相同频率的超声波；被车辆反射回来的超声波在Q上产生交流电压，其频率与反射波的频率相同，比较电路将振荡电路和放大电路的两种频率的交流电压进行比较，计算出它们的差值Δf=|f0-f|，由Δf就能知道车辆的速度．
（1）车辆靠近超声波测速仪时，反射回来的超声波频率f f0(填：大于/等于/小于)；
（2）超声测速仪工作时，压电超声换能器 ．
A．均将形变转换成电压 B．P将形变转换成电压，Q将电压转换成形变
C．均将电压转换成电流 D．P将电压转换成形变，Q将形变转换成电压
（3）为使超声波测速仪正常工作，振荡电路中产生交流电的图像可能是下图中的 ．
（4）汽车先后以v1和v2的速度远离超声波测速仪时，反射回来超声波的频率分别为f1和f2，且f1大于f2，则v1 v2(填：大于/等于/小于)．
13．在“观察水波的干涉”实验中得到如图所示的干涉图样。O1、O2为波源，实线表示波峰，虚线为P位置与波源连线，且。
（1） P点是振动 点（选填“加强”或“减弱”）。
（2）若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上，则此后纸片运动情况是( )
A．一定沿箭头A方向运动 B．一定沿箭头B方向运动
C．一定沿箭头C方向运动 D．在P点处随水面上下运动
评卷人得分
四、解答题
14．如图所示为一简谐横波在时刻的波形图，从该时刻起，介质中的质点P做简谐运动的表达式为。求：
（1）该波的传播方向；
（2）该波的波长、频率和传播速度；
（3）画出s时的波形图（至少画出一个波长）。
15．资料记载，海啸波是重力长波，波长可达100公里以上，由于其传播速度在深海区与浅海区不同，使得在开阔的深海区低于几米的一次单个波浪，到达浅海区波长减小振幅增大，掀起10~40米高的拍岸巨浪，有时最先到达海岸的海啸可能是波谷，水位下落，暴露出浅滩海底；几分钟后波峰到来，一退一进，造成毁灭性的破坏。
（1）在深海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图甲，实线是某时刻的波形图，虚线是后首次出现的波形图。已知波沿轴正方向传播，波源到浅海区的水平距离，求海啸波到浅海区的时间（要求时间单位为小时）；
（2）第（1）小问中的海啸波进入浅海区后的波形（忽略海深度变化引起的波形变化）变为如图乙所示，若浅海区到达海岸的水平距离为，求该海啸波从进入浅海区到波谷最先到达海岸的时间（要求时间单位为分钟）。

16．一列简谐横波沿x轴传播，在和时，其波形分别用如图所示的实线和虚线表示。
（1）求波可能的速度；
（2）若波沿x轴的负方向传播，求处的质点从时刻位置第一次回到时刻的位置所经过的最长时间。
(
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
解析：试题分析：因为波的波长为4m，波速为10m/s，故周期为0.4s，当t＝0.1 s时正好经过了1/4个周期，即处于x=0处的质点向下移动到平衡位置，处于x=1m处的质点向上振动到最大位置处，x=2处的质点向上振动到平衡位置，故该波形是图C的波形，选项C正确．
考点：波形图像．
2．D
解析：A．由图可知，在 同一介质中波速相同，根据
故f1B．两个波源离P距离相同，它们的波速也相同，则两列波会同时到达中点P，故B错误；
C．两列波相遇时，相互叠加，两列波会同时到达中点P，但两列波的波长不相等，两列波的波峰不会同时到达P点，P点波峰值不可达A1+A2，故C错误；
D．两列波相遇时，振动方向相同的位移相加，则绳上波峰可达A1+A2的点只有一点，故D正确。
答案：D。
3．C
解析：AC．由图（a）得到该波的波长为
由图（b）得到该波的周期为
所以波速为
故C正确，A错误；
B．时Q点处在平衡位置上，且向下振动，根据同侧法可知该波沿x轴负方向传播，故B错误；
D．根据波的周期性可知时的振动情况与时振动情况相同，结合图（b）可知质点Q的速度方向向上，故D错误。
答案：C。
4．A
解析：BC．根据位移y随时间t变化的关系式，可知t = 0时原点处的波源向y轴正方向运动，当时波源回到原点处，故BC错误；
AD．当时波源向y轴负方向运动，而该简谐横波沿x轴正方向传播，故A正确，D错误。
答案：A。
5．C
解析：A．根据波的传播方向，按照“上坡下，下坡上”的方可判断此时绸带上P点运动方向向上。故A错误；
B．绸带自左向右运动呈现波浪状起伏。故B错误；
CD．绸带上产生更加密集的波浪状起伏效果，说明波长变小，而同种介质中同类型波的传播波速是不变的，根据
可知运动员上下抖动的周期变短、频率增大。故C正确；D错误。
答案：C。
6．C
解析：根据波形图像可得波长
λ=4m
根据振动图像可得周期
T=2s
两质点之间的距离
根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟，或者提前，如图所示：
符合条件的只有选项C。
答案：C。
7．A
解析：本题考查波的传播规律及波长、波速和周期的关系等知识点。因为该波的周期大于0.01s，所以波在0.01 s内传播的距离小于一个波长。比较两时刻波形图可知，若波沿x轴正方向传播，则波的传播距离为Δx=2cm，所以波速
若波沿x轴负方向传播，波的传播距离为Δx=6 cm，所以波速
答案：A。
8．ACE
解析：A．在同一种介质中波速相同，因为两列波的频率相同，所以波长一定相同，在两波相遇的区域中会产生干涉，故A正确；
B．此刻a、c、d三点位移最大，等于两列波的振幅之和，在这些点，两列波引起的振动总是相互加强的，质点的振幅最大，但位移仍随时间变化。故B错误；
C．b点是两列波的波峰与波谷相遇点，两列波在这引起的振动总是相互减弱的，质点的振幅最小，振动始终减弱。故C正确；
D．随着时间的推移，两列波均向前传播,但c处的质点仍在自己平衡位置附近振动，并不会随波迁移。故D错误；
从此刻再经历四分之一个周期，两列波在a、b、c、d四点引起的振动位移均为零，此刻各点均处于平衡位置。故E正确。
答案：ACE。
9．ABD
解析：AB．从图中可得该机械波的振幅为0.2m，波长为10m，故AB正确；
C．根据公式可得该机械波的周期为
从此时刻起再经过10s，即质点P振动了2个周期，所以经过的路程为
C错误；
D．此时根据走坡法可得P点正向下振动，恢复力向下，即加速度向下，故此时刻质点P的加速度方向与速度方向相同，故D正确．
答案：ABD。
考点：考查了横波图像，波长，波速和频率关系
10．ACD
解析：A．从波形图中可以看出波长为，题给波速为，由得频率为，故A正确；
B．简谐波在传播过程中各质点均在各自平衡位置振动，故B错误；
C．由波沿轴负方向传播可知，质点K运动方向向下，比质点L、M先回到平衡位置，故C正确。
D．简谐波在传播过程中各质点均做振幅相等的简谐运动，振幅为，质点K经过一周周期的路程为，故D正确。
E．简谐运动的质点回复力指向平衡位置，故M点此时的加速度指向轴的负方向，故E错误。
答案：ACD。
11．AC
解析：A．由图可知，波长，质点A经过0.3s时刻处于平衡位置且向下振动，则由波形图可得
当n=0时，即
可求得
故波速为
故A正确；
B．波向正方向传播，由逆向波形法可判断：质点C开始振动的运动方向沿轴正方向，故B错误；
C．由波形图知该列波振幅A=2cm，由于该列波周期为一个不确定的值，故在t1-t2时间内，质点B可能通过的路程S为
（n=0，1，2，3．．．．．．）
故C正确；
D．在t2时刻，根据题意可判断该列波沿x轴正方向传播的距离为
（n=0，1，2，3．．．．．．）
故此时位于x=3m处的质点D应该处于正方向最大位移处，选项D错误；
答案：AC。
12． 大于 D D 小于
解析：(1)[1]由短文可知，当车辆向它靠近时，车辆反射回来的超声波频率f增大，所以f大于f0；
(2)[2]超声波测速仪内部振荡电路产生高频交流电压加到P上，P产生相同频率的超声波，被车辆反射回来的超声波在Q上产生交流电压，其频率与反射波的频率相同，所以压电超声换能器P将电压转换成形变，Q将形变转换成电压．故应选D．
(3)[3]超声波测速仪内部振荡电路产生高频交流电压加到P上，P产生相同频率的超声波；超声波的频率f>20000Hz，所以交流电的频率也大于20000Hz，其周期
答案：D；
(4)[4]汽车先后以v1和v2的速度远离超声波测速仪时，反射回来超声波的频率分别为f1和f2，且f1大于f2，当车辆远离时，反射回来的超声波频率f减小，则△f1<△f2，由图乙可知，变化的频率△f与车速v成正比，所以v1小于v2．
【名师点睛】超声波的频率是大于20000Hz，据此可求得时间，然后对照图象即可作出选择；根据“当车辆向它靠近时，车辆反射回来的超声波频率f增大；当车辆远离时，反射回来的超声波频率f减小”可知△f1<△f2，由图乙可知，变化的频率△f与车速v成正比，然后可得出结论；根据变化的频率△f与车速v成正比，可知汽车做变速运动，然后可知以测速仪为参照物，该汽车的运动情况．
13． 加强 D
解析：（1）[1]据图可知，两列波的波长相同，所以两列波的频率相同，由于，所以路程差为波长的整数倍，所以该点P为振动加强点；
（2）[2]据波传播的特点，各质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，所以小纸片在P点随水面上下运动，故ABC错误，D正确。
答案：D。
14．（1）沿x轴正方向；（2）4m：2.5Hz；10m/s；（3）见解析
解析：（1）由公式，有
可知，时刻质点P向y轴正方向运动，根据上下坡法知，波沿x轴正方向传播。
（2）由波形图得，波长。由简谐运动的表达式可知，故波的周期
则频率
则波速
（3）经过s，即经过个周期，波形如图所示
15．（1）13h；（2）45min
解析：（1）由图甲得波长为
依题意有
解得
则波速为
根据
解得
（2）由图像可知波长为，波的周期为
则海啸波在浅海区的传播速度为
故波谷最先到达海岸的时间为
16．(1) 若波沿x轴正向传播：，若波沿x轴负方向传播：；(2)
解析：(1)由图可知
若波沿x轴正向传播，则

则波速为

若波沿x轴负方向传播，则有

则波速为

(2) 若波沿x轴的负方向传播，处的质点从t1时刻位置到t2时刻的位置，时间是。则处的质点从时刻位置第一次回到时刻的位置的时间为
又最大周期
所以处的质点从时刻位置第一次回到时刻的位置所经过的最长时间
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页