新人教版选修3-4《第12章 机械波》2015年单元测试卷（天津市太平村中学）（解析版）
文档属性
| 名称 | 新人教版选修3-4《第12章 机械波》2015年单元测试卷（天津市太平村中学）（解析版） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 152.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-03-01 12:26:16 | ||
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文档简介
新人教版选修3-4《第12章 机械波》2015年单元测试卷（天津市太平村中学）
一、选择题（共7小题，每小题3分，满分21分）
1．如图，水平放置的弹性长绳上有一系列均 ( http: / / www.21cnjy.com )匀分布的质点1、2、3…现使质点1在竖直方向做简谐振动，振动将沿绳向右传播，质点1起振方向向上，当振动传播到第13点时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是（ ）
A．加速度方向向上 B．加速度正在增大
C．速度方向向上 D．速度方向向下
2．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它 ( http: / / www.21cnjy.com )们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ）
A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱
B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强
C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的
D．再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
3．下列关于振动和波的关系说法中，正确的是（ ）
A．如果波源停止振动，那么在介质中传播的波也立即停止传播
B．波的频率就是波源的振动频率，与介质的性质无关
C．波长由介质的性质决定，与波源的振动无关
D．波的传播速度就是波源的振动速度
4．在波的传播方向上，在任意时刻，下面各对质点位移相同的是（ ）
A．与平衡位置相等的两个质点
B．相距半个波长的两个质点
C．相距半个波长奇数倍的两个质点
D．相距半个波长偶数倍的两个质点
5．一列简谐横波，在t=5.0s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ）
A．v=0.25m/s，向右传播 B．v=0.50m/s，向右传播
C．v=0.25m/s，向左传播 D．v=0.50m/s，向左传播
6．如图所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，可能的波形是图中的（ ）
A． B． C． D．
7．两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1. ( http: / / www.21cnjy.com )0m/s的速率沿同一直线相向传播，t=0时刻的波形如图所示，图中小方格的边长为0.1m．则以下不同时刻，波形正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、解答题（共6小题，满分0分）
8．在均匀介质中有一个振源 ( http: / / www.21cnjy.com )S，它以50Hz的频率上下振动，该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播．开始时刻S的速度方向向下，试画出在t=0.03s时刻的波形．
9．如图所示，是一列简谐横波在t=0时 ( http: / / www.21cnjy.com )刻的波形图，并且此时波沿x轴正方向传播到x=2.5cm处，已知从t=0到t=1.1s时间内，P点第三次出现在波峰位置，则P点的振动周期是 S，经过 S另一质点Q第一次到达波峰．
10．如图是一列简谐波在某一时刻的波形图线．虚线是0.2s后它的波形图线．这列波可能的传播速度是多大？
11．解释生活中的自然现象
（1）闻其声而不见其人是声波的 现象．
（2）夏日雷声隆隆，是声波的 现象．
（3）围绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，是声波的 现象．
（4）在墙外听到墙内的人讲话，这是声波的 现象．
（5）在由同一声源带动的两个扬声器之间走动时，听到声音时强时弱，这是声波 现象．
（6）在路边听迎面驶来的汽车的鸣笛声与在汽车上的驾驶员听到的声音不一样是声波的 ．
（7）高速公路边上的测速仪是利用超声波的 ．
12．如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.4m/s，P质点的横坐标x=1.94m．从图中状态开始计时，求：
（1）经过多长时间，P质点第一次到达波谷？
（2）经过多长时间，P质点第二次到达波峰？
（3）P质点刚开始振动时，运动方向如何？
16．如图实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2s后的波形图象，
（1）假定波向左传播，求它传播的可能距离？
（2）若这列波向右传播，求它的最大周期？
（3）假如波速为35m/s，求波的传播方向？
新人教版选修3-4《第12章 机械波》2015年单元测试卷（天津市太平村中学）
参考答案与试题解析
一、选择题（共7小题，每小题3分，满分21分）
1．如图，水平放置的弹性长绳上有一 ( http: / / www.21cnjy.com )系列均匀分布的质点1、2、3…现使质点1在竖直方向做简谐振动，振动将沿绳向右传播，质点1起振方向向上，当振动传播到第13点时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是（ ）
A．加速度方向向上 B．加速度正在增大
C．速度方向向上 D．速度方向向下
【考点】横波的图象．
【分析】质点1的起振方向向上，介质 ( http: / / www.21cnjy.com )中各质点起振方向均向上，画出1﹣13个质点间的波形，分析此时质点9的运动情况，确定加速度和速度的变化情况．
【解答】解：由题，质点1的起振方向向上，介质 ( http: / / www.21cnjy.com )中各质点起振方向均向上，波向右传播，画出1﹣13个质点间的波形如图所示，由图可以看出，质点9正在向下运动，速度方向向下，位移减小，加速度也正在减小．
故选D
【点评】本题解题的技巧是画出波形，再分析质点的位移变化情况，判断质点加速度的变化情况．
2．如图所示，S1、S2是 ( http: / / www.21cnjy.com )两个相干波源，它们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ）
A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱
B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强
C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的
D．再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
【考点】波的叠加．
【分析】两列波干涉时，两 ( http: / / www.21cnjy.com )列波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，振动始终加强，波峰与波谷相遇处振动始终减弱．振动加强点的振动等于波单独传播时振幅的之和．
【解答】解：
A、B此时b质点处是两列波波峰与波峰叠 ( http: / / www.21cnjy.com )加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的．d处在振动加强的区域，振动也是最强的．即b、c、d质点振动都最强．a处是波峰与波谷相遇处振动最弱．故A错误，B正确．
C、a质点处是两列波波峰与波谷叠加的地 ( http: / / www.21cnjy.com )方，振动始终是最弱的，而b、c、d质点处是两列波波峰与波峰、波谷与波谷叠加的地方，振动始终是最强的．故C正确．
d处是平衡相遇点，由于振动方向相同，因此是振动加强点．故B错误．
D、图示时刻a在平衡位置，b在波峰 ( http: / / www.21cnjy.com )，c在波谷，再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，但bc两点的振动始终是加强的．故D错误．
故选BC
【点评】在波的干涉现象中，振动加强点的振动始终是加强的，但质点在简谐运动，其位移随时间是周期性变化的．
3．下列关于振动和波的关系说法中，正确的是（ ）
A．如果波源停止振动，那么在介质中传播的波也立即停止传播
B．波的频率就是波源的振动频率，与介质的性质无关
C．波长由介质的性质决定，与波源的振动无关
D．波的传播速度就是波源的振动速度
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】定性思想；归纳法；波的多解性．
【分析】振源停止振动时，在介质中传播的波 ( http: / / www.21cnjy.com )动并不立即停止．波的频率就是波源的振动频率，与介质的性质无关．波长与波源和介质均有关．波的速度与振源的振动速度不同．
【解答】解：A、振源停止振动时，由于惯性，其他振动质点并不立即停止振动，所以在介质中传播的波动并不立即停止．故A错误．
B、波在介质中传播的频率等于振源的振动频率，与介质性质无关，仅由振源决定．故B正确．
C、波速由介质决定，频率由波源决定，由v=λf得 λ=知波长由波源和介质共同决定，故C错误．
D、波在同一均匀介质中匀速传播，速度 ( http: / / www.21cnjy.com )不变，而质点的振动速度随时间是周期性变化的．波速反映振动在介质中传播快慢，而波源的振动速度反映波源振动的快慢，所以波的速度与振源的振动速度不同．故D错误．
故选：B
【点评】机械波形成的条件有两个：一是机械振动，二是传播振动的介质，缺一不可．要掌握波长、波速和频率的决定因素，不能混淆．
4．在波的传播方向上，在任意时刻，下面各对质点位移相同的是（ ）
A．与平衡位置相等的两个质点
B．相距半个波长的两个质点
C．相距半个波长奇数倍的两个质点
D．相距半个波长偶数倍的两个质点
【考点】位移与路程．
【专题】定性思想；推理法；振动图像与波动图像专题．
【分析】在波的传播方向上位移方向都相同 ( http: / / www.21cnjy.com )的两个质点平衡位置间的距离是半波长的偶数倍，位移方向总是相反的两个质点平衡位置间的距离是半波长的奇数倍．
【解答】解：由题，在波的传播方向上有两个质点A、B的位移大小和方向总是相同的，
根据数学知识y=Asinωx时，y=Asin（ωx+kπ）=Asinωx，
k是偶数，则振动从A传到B的时间是半个周期的偶数倍，
则A、B平衡位置间的距离一定是半波长的偶数倍．
故选：D
【点评】对于机械波有两个通项关系：反相点平衡位置间的距离是半波长的奇数倍；同相点距离是半波长的偶数倍．
5．一列简谐横波，在t=5.0s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ）
A．v=0.25m/s，向右传播 B．v=0.50m/s，向右传播
C．v=0.25m/s，向左传播 D．v=0.50m/s，向左传播
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】波的多解性．
【分析】由波动图象读出波长，由 ( http: / / www.21cnjy.com )振动图象读出周期，可求出波速．由振动图象上读出P点t=5.0s的速度方向，在波动图象上根据P点的振动方向判断传播方向．
【解答】解：由甲图波动图象读出波长λ=100cm=1m，由乙图振动图象读出周期T=2s，则波速v==0.50m/s．
由乙图振动图象上读出P点t=5.0s的速度方向沿y轴负方向，根据甲图波动图象判断波向右传播．
故选B
【点评】本题考查识别、理解振动图象和波动图象的能力和把握两种图象联系的能力．
6．如图所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，可能的波形是图中的（ ）
A． B． C． D．
【考点】波的叠加．
【分析】两列波从开始相遇，到最终分开，分别经历了波峰和波峰、波峰和波谷、波谷和波谷相遇几种特殊位置，看叠加后是何种波形即可．
【解答】解：当左边波的波谷和右边波的波峰相遇时，出现B波形，故B正确；
当左边波和右边波完全相遇时，出现C波形，故C正确；
故选：BC．
【点评】波的传播具有独立性，在相遇区域有的增强，有的减弱，画出几种特殊的波形判断．
7．两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以 ( http: / / www.21cnjy.com )1.0m/s的速率沿同一直线相向传播，t=0时刻的波形如图所示，图中小方格的边长为0.1m．则以下不同时刻，波形正确的是（ ）
A． B． C． D．
【考点】波的形成和传播．
【专题】压轴题．
【分析】机械波在均匀介质是匀速传播的．两个 ( http: / / www.21cnjy.com )脉冲波在同一介质中传播速率相同，在相遇区域内，两列波叠加，每一点的位移是两列波单独引起的位移的矢量和．相遇后，两列波保持原来的状态不变．
【解答】解：A、由题，两列波 ( http: / / www.21cnjy.com )波速均为v=1.0m/s，t=0时刻相距x=0.6m，由经过t==s=0.3s两列波相遇，在这个过程中，两列波均传播0.3m距离．故A正确．
B、从t=0.3s到t=0.4 ( http: / / www.21cnjy.com )s时刻，两列波又都前进了0.1m，两列波的部分叠加，每一点的位移等于两列波单独引起的位移的矢量和．故B正确．
C、从t=0.4s到t=0.5 ( http: / / www.21cnjy.com )s时刻，两列波又都前进了0.1m，两列波的全部叠加，左侧波形位移应为零，所以此图不符合波的叠加原理．故C错误．
D、t=0.6s时刻，两列波相遇后，保持原来的状态不变．故D正确．
故选ABD
【点评】本题考查对波的叠加原理的理解和应用能力．波的叠加，实质上是运动的合成．基础题．
二、解答题（共6小题，满分0分）
8．在均匀介质中有一个振源S，它以50H ( http: / / www.21cnjy.com )z的频率上下振动，该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播．开始时刻S的速度方向向下，试画出在t=0.03s时刻的波形．
【考点】横波的图象．
【专题】振动图像与波动图像专题．
【分析】由题，波源S产生向右和向左传播的两列 ( http: / / www.21cnjy.com )波，左右对称．由频率求出周期，由波速公式求出波长，根据时间与周期的关系，结合S点的速度方向，画出波形图．
【解答】解：该波的周期T==s=0.02s，波长λ=vT=0.8m
从开始计时到t=0.03s经历了1.5个周期，波分别向左、右传播1.5个波长，该时刻波源S的速度方向向上，所以波形如右图所示．
【点评】本题要注意波源形成两列对称的波，不能只画出一侧波形．
9．如图所示，是一列简谐横波在t=0 ( http: / / www.21cnjy.com )时刻的波形图，并且此时波沿x轴正方向传播到x=2.5cm处，已知从t=0到t=1.1s时间内，P点第三次出现在波峰位置，则P点的振动周期是 0.4 S，经过 1 S另一质点Q第一次到达波峰．
【考点】横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】振动图像与波动图像专题．
【分析】简谐横波沿x轴正方向传播过程中 ( http: / / www.21cnjy.com )，介质中质点做简谐运动，根据波传播方向判断出此时P的点振动方向，由从t=0到t=1.1s时间内，P点第三次出现在波峰位置分析得到周期．由图象读出波长，求出波速．波在同一均匀介质中匀速传播的，当x=1cm处质点的振动传播到Q时，质点Q第一次到达波峰，由t=求出时间．
【解答】解：
简谐横波沿x轴正方向传播，图示时刻P点的振动方向向下．设波的周期为T，则有2，解得T=0.4s．
由图读出波长λ=2cm，波速v==0.05m/s
当x=1cm处质点的振动传播到Q时，质点Q第一次到达波峰，经过时间为t===1s
故答案为：0.4；1
【点评】本题采用波形的平移法求解Q第一次 ( http: / / www.21cnjy.com )形成波峰的时间，也可以根据波的形成过程分析：先求出振动从x=2.5cm处传到Q点的时间．Q点的起振方向向下，再经过时间形成第一次波峰，将两个时间相加得到．
10．如图是一列简谐波在某一时刻的波形图线．虚线是0.2s后它的波形图线．这列波可能的传播速度是多大？
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】波的多解性．
【分析】已知两个时刻的波形，波的传 ( http: / / www.21cnjy.com )播方向可能沿向右，也可能向左．当波向右传播时，传播的最短距离是波长，当波向左传播时，传播的最短距离是波长，根据时间与周期的关系，求出周期，再求出波速．
【解答】解：由图线可直接读出波长λ=4m．
当波向右传播时，0.2s=（n+）T，周期T=
则波速为v===（20n+5）m/s，（n=0，1，2，…）
当波向左传播时，0.2s=（n+）T，周期T=s
则波速为v==（20n+15）m/s，（n=0，1，2，…）
答：这列波可能的传播速度是（20n+5）m/s，或（20n+15）m/s，（n=0，1，2，…）．
【点评】本题是利用波的时间周期性，求出周期，再求解波速的，也可以根据空间的周期性，求出波传播距离的通项，再求解波速．
11．解释生活中的自然现象
（1）闻其声而不见其人是声波的 衍射 现象．
（2）夏日雷声隆隆，是声波的 反射 现象．
（3）围绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，是声波的 干涉 现象．
（4）在墙外听到墙内的人讲话，这是声波的 衍射 现象．
（5）在由同一声源带动的两个扬声器之间走动时，听到声音时强时弱，这是声波 干涉 现象．
（6）在路边听迎面驶来的汽车的鸣笛声与在汽车上的驾驶员听到的声音不一样是声波的 多普勒效应 ．
（7）高速公路边上的测速仪是利用超声波的 多普勒效应 ．
【考点】多普勒效应；声波的干涉．
【专题】定性思想；推理法；光线传播的规律综合专题．
【分析】衍射是绕过阻碍物继续传播，而干涉是两种频率相同的相互叠加出现明暗相间的现象，对于多普勒效应现象频率是在发生变化．
【解答】解：（1、4）“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人；在墙外听到墙内的人讲话，这是声音的衍射；
（2）夏天里在闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射；
（3）围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区．这是声音的干涉；
（5）在由同一声源带动的两个扬声器之间走动时，听到声音时强时弱，而声音强是由于振动频率与固有频率相同，这是声波的干涉现象；
（6）当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；
（7）高速公路边上的测速仪是利用超声波的多普勒效应现象，
故答案为：（1）衍射，（2）反射，（3）干涉，（4）衍射，（5）干涉，（6）多普勒效应，（7）多普勒效应．
【点评】无论反射、衍射还是干涉，其频率均不变，而多普勒效应是接收频率发生变化，而发射频率不变．
12．如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.4m/s，P质点的横坐标x=1.94m．从图中状态开始计时，求：
（1）经过多长时间，P质点第一次到达波谷？
（2）经过多长时间，P质点第二次到达波峰？
（3）P质点刚开始振动时，运动方向如何？
【考点】横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】振动图像与波动图像专题．
【分析】（1）由波形图可得出传播的位移，由波速公式可求得时间；
（2）根据质点P的振动情况可明确P质点第二次到达波峰的时间；
（3）根据波的周期性可明确质点P点的振动方向．
【解答】解：（1）P质点第一次到达波谷的时间，就是初始时刻x坐标为0.18 m处的质点的振动状态传到P点所需要的时间，
则t1=，又△x1=（1.94﹣0.18）m=1.76 m，
所以t1=s；
（2）P质点第二次到达波峰的时间等于初始时刻x坐标为0.06 m处质点的振动状态传到P质点所需要的时间与一个周期的和
t2=+T=
t2=
（3）P质点刚开始的振动方向就是初始时刻x坐标为0.24 m处质点的振动方向．故P质点刚开始振动的方向也沿y轴负方向
答：（1）经过4.4s，P质点第一次到达波谷；
（2）经过5.3s，P质点第二次到达波峰；
（3）P质点刚开始振动时，运动方向沿y轴负方向
【点评】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
16．如图实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2s后的波形图象，
（1）假定波向左传播，求它传播的可能距离？
（2）若这列波向右传播，求它的最大周期？
（3）假如波速为35m/s，求波的传播方向？
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】波的多解性．
【分析】（1）波形的平移法可知，波向左传播的最小距离等于波长，由波的周期性，写出波传播的可能距离．
（2）波长一定时，波速最小时，波的周期最大，波在相同内传播的距离最小．写出时间与周期的关系，求出周期．
（3）由△x=vt求出波传播的距离，由波形的平移法确定波的传播方向．
【解答】解：（1）若向左传播，波传播的距离为x=（n+）λ，其中λ=4m，得到x=（4n+3）m，（n=0，1，2…）．
（2）若波向右传播时，在0.2s时间 ( http: / / www.21cnjy.com )内波传播的最短距离为λ，这种情况下波速最小，而波长一定，由波速公式v=得知，周期最大．则有s 得T=0.8s．
（3）假如波速为35m/s，波在0.2s内传播的距离为△x=vt=7m=（1+）λ，所以波向左传播．
答：（1）假定波向左传播，它传播的可能距离为（4n+3）m，（n=0，1，2…）．
（2）若这列波向右传播，它的最大周期为0.8s．
（3）假如波速为35m/s，波的传播方向向左．
【点评】本题知道两个时刻的波形，要根据波的周期性和双向性进行研究，往往会得到波传播距离和周期的通项，再得到特殊值．
一、选择题（共7小题，每小题3分，满分21分）
1．如图，水平放置的弹性长绳上有一系列均 ( http: / / www.21cnjy.com )匀分布的质点1、2、3…现使质点1在竖直方向做简谐振动，振动将沿绳向右传播，质点1起振方向向上，当振动传播到第13点时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是（ ）
A．加速度方向向上 B．加速度正在增大
C．速度方向向上 D．速度方向向下
2．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它 ( http: / / www.21cnjy.com )们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ）
A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱
B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强
C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的
D．再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
3．下列关于振动和波的关系说法中，正确的是（ ）
A．如果波源停止振动，那么在介质中传播的波也立即停止传播
B．波的频率就是波源的振动频率，与介质的性质无关
C．波长由介质的性质决定，与波源的振动无关
D．波的传播速度就是波源的振动速度
4．在波的传播方向上，在任意时刻，下面各对质点位移相同的是（ ）
A．与平衡位置相等的两个质点
B．相距半个波长的两个质点
C．相距半个波长奇数倍的两个质点
D．相距半个波长偶数倍的两个质点
5．一列简谐横波，在t=5.0s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ）
A．v=0.25m/s，向右传播 B．v=0.50m/s，向右传播
C．v=0.25m/s，向左传播 D．v=0.50m/s，向左传播
6．如图所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，可能的波形是图中的（ ）
A． B． C． D．
7．两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1. ( http: / / www.21cnjy.com )0m/s的速率沿同一直线相向传播，t=0时刻的波形如图所示，图中小方格的边长为0.1m．则以下不同时刻，波形正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、解答题（共6小题，满分0分）
8．在均匀介质中有一个振源 ( http: / / www.21cnjy.com )S，它以50Hz的频率上下振动，该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播．开始时刻S的速度方向向下，试画出在t=0.03s时刻的波形．
9．如图所示，是一列简谐横波在t=0时 ( http: / / www.21cnjy.com )刻的波形图，并且此时波沿x轴正方向传播到x=2.5cm处，已知从t=0到t=1.1s时间内，P点第三次出现在波峰位置，则P点的振动周期是 S，经过 S另一质点Q第一次到达波峰．
10．如图是一列简谐波在某一时刻的波形图线．虚线是0.2s后它的波形图线．这列波可能的传播速度是多大？
11．解释生活中的自然现象
（1）闻其声而不见其人是声波的 现象．
（2）夏日雷声隆隆，是声波的 现象．
（3）围绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，是声波的 现象．
（4）在墙外听到墙内的人讲话，这是声波的 现象．
（5）在由同一声源带动的两个扬声器之间走动时，听到声音时强时弱，这是声波 现象．
（6）在路边听迎面驶来的汽车的鸣笛声与在汽车上的驾驶员听到的声音不一样是声波的 ．
（7）高速公路边上的测速仪是利用超声波的 ．
12．如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.4m/s，P质点的横坐标x=1.94m．从图中状态开始计时，求：
（1）经过多长时间，P质点第一次到达波谷？
（2）经过多长时间，P质点第二次到达波峰？
（3）P质点刚开始振动时，运动方向如何？
16．如图实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2s后的波形图象，
（1）假定波向左传播，求它传播的可能距离？
（2）若这列波向右传播，求它的最大周期？
（3）假如波速为35m/s，求波的传播方向？
新人教版选修3-4《第12章 机械波》2015年单元测试卷（天津市太平村中学）
参考答案与试题解析
一、选择题（共7小题，每小题3分，满分21分）
1．如图，水平放置的弹性长绳上有一 ( http: / / www.21cnjy.com )系列均匀分布的质点1、2、3…现使质点1在竖直方向做简谐振动，振动将沿绳向右传播，质点1起振方向向上，当振动传播到第13点时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是（ ）
A．加速度方向向上 B．加速度正在增大
C．速度方向向上 D．速度方向向下
【考点】横波的图象．
【分析】质点1的起振方向向上，介质 ( http: / / www.21cnjy.com )中各质点起振方向均向上，画出1﹣13个质点间的波形，分析此时质点9的运动情况，确定加速度和速度的变化情况．
【解答】解：由题，质点1的起振方向向上，介质 ( http: / / www.21cnjy.com )中各质点起振方向均向上，波向右传播，画出1﹣13个质点间的波形如图所示，由图可以看出，质点9正在向下运动，速度方向向下，位移减小，加速度也正在减小．
故选D
【点评】本题解题的技巧是画出波形，再分析质点的位移变化情况，判断质点加速度的变化情况．
2．如图所示，S1、S2是 ( http: / / www.21cnjy.com )两个相干波源，它们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ）
A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱
B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强
C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的
D．再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
【考点】波的叠加．
【分析】两列波干涉时，两 ( http: / / www.21cnjy.com )列波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，振动始终加强，波峰与波谷相遇处振动始终减弱．振动加强点的振动等于波单独传播时振幅的之和．
【解答】解：
A、B此时b质点处是两列波波峰与波峰叠 ( http: / / www.21cnjy.com )加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的．d处在振动加强的区域，振动也是最强的．即b、c、d质点振动都最强．a处是波峰与波谷相遇处振动最弱．故A错误，B正确．
C、a质点处是两列波波峰与波谷叠加的地 ( http: / / www.21cnjy.com )方，振动始终是最弱的，而b、c、d质点处是两列波波峰与波峰、波谷与波谷叠加的地方，振动始终是最强的．故C正确．
d处是平衡相遇点，由于振动方向相同，因此是振动加强点．故B错误．
D、图示时刻a在平衡位置，b在波峰 ( http: / / www.21cnjy.com )，c在波谷，再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，但bc两点的振动始终是加强的．故D错误．
故选BC
【点评】在波的干涉现象中，振动加强点的振动始终是加强的，但质点在简谐运动，其位移随时间是周期性变化的．
3．下列关于振动和波的关系说法中，正确的是（ ）
A．如果波源停止振动，那么在介质中传播的波也立即停止传播
B．波的频率就是波源的振动频率，与介质的性质无关
C．波长由介质的性质决定，与波源的振动无关
D．波的传播速度就是波源的振动速度
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】定性思想；归纳法；波的多解性．
【分析】振源停止振动时，在介质中传播的波 ( http: / / www.21cnjy.com )动并不立即停止．波的频率就是波源的振动频率，与介质的性质无关．波长与波源和介质均有关．波的速度与振源的振动速度不同．
【解答】解：A、振源停止振动时，由于惯性，其他振动质点并不立即停止振动，所以在介质中传播的波动并不立即停止．故A错误．
B、波在介质中传播的频率等于振源的振动频率，与介质性质无关，仅由振源决定．故B正确．
C、波速由介质决定，频率由波源决定，由v=λf得 λ=知波长由波源和介质共同决定，故C错误．
D、波在同一均匀介质中匀速传播，速度 ( http: / / www.21cnjy.com )不变，而质点的振动速度随时间是周期性变化的．波速反映振动在介质中传播快慢，而波源的振动速度反映波源振动的快慢，所以波的速度与振源的振动速度不同．故D错误．
故选：B
【点评】机械波形成的条件有两个：一是机械振动，二是传播振动的介质，缺一不可．要掌握波长、波速和频率的决定因素，不能混淆．
4．在波的传播方向上，在任意时刻，下面各对质点位移相同的是（ ）
A．与平衡位置相等的两个质点
B．相距半个波长的两个质点
C．相距半个波长奇数倍的两个质点
D．相距半个波长偶数倍的两个质点
【考点】位移与路程．
【专题】定性思想；推理法；振动图像与波动图像专题．
【分析】在波的传播方向上位移方向都相同 ( http: / / www.21cnjy.com )的两个质点平衡位置间的距离是半波长的偶数倍，位移方向总是相反的两个质点平衡位置间的距离是半波长的奇数倍．
【解答】解：由题，在波的传播方向上有两个质点A、B的位移大小和方向总是相同的，
根据数学知识y=Asinωx时，y=Asin（ωx+kπ）=Asinωx，
k是偶数，则振动从A传到B的时间是半个周期的偶数倍，
则A、B平衡位置间的距离一定是半波长的偶数倍．
故选：D
【点评】对于机械波有两个通项关系：反相点平衡位置间的距离是半波长的奇数倍；同相点距离是半波长的偶数倍．
5．一列简谐横波，在t=5.0s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ）
A．v=0.25m/s，向右传播 B．v=0.50m/s，向右传播
C．v=0.25m/s，向左传播 D．v=0.50m/s，向左传播
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】波的多解性．
【分析】由波动图象读出波长，由 ( http: / / www.21cnjy.com )振动图象读出周期，可求出波速．由振动图象上读出P点t=5.0s的速度方向，在波动图象上根据P点的振动方向判断传播方向．
【解答】解：由甲图波动图象读出波长λ=100cm=1m，由乙图振动图象读出周期T=2s，则波速v==0.50m/s．
由乙图振动图象上读出P点t=5.0s的速度方向沿y轴负方向，根据甲图波动图象判断波向右传播．
故选B
【点评】本题考查识别、理解振动图象和波动图象的能力和把握两种图象联系的能力．
6．如图所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，可能的波形是图中的（ ）
A． B． C． D．
【考点】波的叠加．
【分析】两列波从开始相遇，到最终分开，分别经历了波峰和波峰、波峰和波谷、波谷和波谷相遇几种特殊位置，看叠加后是何种波形即可．
【解答】解：当左边波的波谷和右边波的波峰相遇时，出现B波形，故B正确；
当左边波和右边波完全相遇时，出现C波形，故C正确；
故选：BC．
【点评】波的传播具有独立性，在相遇区域有的增强，有的减弱，画出几种特殊的波形判断．
7．两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以 ( http: / / www.21cnjy.com )1.0m/s的速率沿同一直线相向传播，t=0时刻的波形如图所示，图中小方格的边长为0.1m．则以下不同时刻，波形正确的是（ ）
A． B． C． D．
【考点】波的形成和传播．
【专题】压轴题．
【分析】机械波在均匀介质是匀速传播的．两个 ( http: / / www.21cnjy.com )脉冲波在同一介质中传播速率相同，在相遇区域内，两列波叠加，每一点的位移是两列波单独引起的位移的矢量和．相遇后，两列波保持原来的状态不变．
【解答】解：A、由题，两列波 ( http: / / www.21cnjy.com )波速均为v=1.0m/s，t=0时刻相距x=0.6m，由经过t==s=0.3s两列波相遇，在这个过程中，两列波均传播0.3m距离．故A正确．
B、从t=0.3s到t=0.4 ( http: / / www.21cnjy.com )s时刻，两列波又都前进了0.1m，两列波的部分叠加，每一点的位移等于两列波单独引起的位移的矢量和．故B正确．
C、从t=0.4s到t=0.5 ( http: / / www.21cnjy.com )s时刻，两列波又都前进了0.1m，两列波的全部叠加，左侧波形位移应为零，所以此图不符合波的叠加原理．故C错误．
D、t=0.6s时刻，两列波相遇后，保持原来的状态不变．故D正确．
故选ABD
【点评】本题考查对波的叠加原理的理解和应用能力．波的叠加，实质上是运动的合成．基础题．
二、解答题（共6小题，满分0分）
8．在均匀介质中有一个振源S，它以50H ( http: / / www.21cnjy.com )z的频率上下振动，该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播．开始时刻S的速度方向向下，试画出在t=0.03s时刻的波形．
【考点】横波的图象．
【专题】振动图像与波动图像专题．
【分析】由题，波源S产生向右和向左传播的两列 ( http: / / www.21cnjy.com )波，左右对称．由频率求出周期，由波速公式求出波长，根据时间与周期的关系，结合S点的速度方向，画出波形图．
【解答】解：该波的周期T==s=0.02s，波长λ=vT=0.8m
从开始计时到t=0.03s经历了1.5个周期，波分别向左、右传播1.5个波长，该时刻波源S的速度方向向上，所以波形如右图所示．
【点评】本题要注意波源形成两列对称的波，不能只画出一侧波形．
9．如图所示，是一列简谐横波在t=0 ( http: / / www.21cnjy.com )时刻的波形图，并且此时波沿x轴正方向传播到x=2.5cm处，已知从t=0到t=1.1s时间内，P点第三次出现在波峰位置，则P点的振动周期是 0.4 S，经过 1 S另一质点Q第一次到达波峰．
【考点】横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】振动图像与波动图像专题．
【分析】简谐横波沿x轴正方向传播过程中 ( http: / / www.21cnjy.com )，介质中质点做简谐运动，根据波传播方向判断出此时P的点振动方向，由从t=0到t=1.1s时间内，P点第三次出现在波峰位置分析得到周期．由图象读出波长，求出波速．波在同一均匀介质中匀速传播的，当x=1cm处质点的振动传播到Q时，质点Q第一次到达波峰，由t=求出时间．
【解答】解：
简谐横波沿x轴正方向传播，图示时刻P点的振动方向向下．设波的周期为T，则有2，解得T=0.4s．
由图读出波长λ=2cm，波速v==0.05m/s
当x=1cm处质点的振动传播到Q时，质点Q第一次到达波峰，经过时间为t===1s
故答案为：0.4；1
【点评】本题采用波形的平移法求解Q第一次 ( http: / / www.21cnjy.com )形成波峰的时间，也可以根据波的形成过程分析：先求出振动从x=2.5cm处传到Q点的时间．Q点的起振方向向下，再经过时间形成第一次波峰，将两个时间相加得到．
10．如图是一列简谐波在某一时刻的波形图线．虚线是0.2s后它的波形图线．这列波可能的传播速度是多大？
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】波的多解性．
【分析】已知两个时刻的波形，波的传 ( http: / / www.21cnjy.com )播方向可能沿向右，也可能向左．当波向右传播时，传播的最短距离是波长，当波向左传播时，传播的最短距离是波长，根据时间与周期的关系，求出周期，再求出波速．
【解答】解：由图线可直接读出波长λ=4m．
当波向右传播时，0.2s=（n+）T，周期T=
则波速为v===（20n+5）m/s，（n=0，1，2，…）
当波向左传播时，0.2s=（n+）T，周期T=s
则波速为v==（20n+15）m/s，（n=0，1，2，…）
答：这列波可能的传播速度是（20n+5）m/s，或（20n+15）m/s，（n=0，1，2，…）．
【点评】本题是利用波的时间周期性，求出周期，再求解波速的，也可以根据空间的周期性，求出波传播距离的通项，再求解波速．
11．解释生活中的自然现象
（1）闻其声而不见其人是声波的 衍射 现象．
（2）夏日雷声隆隆，是声波的 反射 现象．
（3）围绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，是声波的 干涉 现象．
（4）在墙外听到墙内的人讲话，这是声波的 衍射 现象．
（5）在由同一声源带动的两个扬声器之间走动时，听到声音时强时弱，这是声波 干涉 现象．
（6）在路边听迎面驶来的汽车的鸣笛声与在汽车上的驾驶员听到的声音不一样是声波的 多普勒效应 ．
（7）高速公路边上的测速仪是利用超声波的 多普勒效应 ．
【考点】多普勒效应；声波的干涉．
【专题】定性思想；推理法；光线传播的规律综合专题．
【分析】衍射是绕过阻碍物继续传播，而干涉是两种频率相同的相互叠加出现明暗相间的现象，对于多普勒效应现象频率是在发生变化．
【解答】解：（1、4）“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人；在墙外听到墙内的人讲话，这是声音的衍射；
（2）夏天里在闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射；
（3）围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区．这是声音的干涉；
（5）在由同一声源带动的两个扬声器之间走动时，听到声音时强时弱，而声音强是由于振动频率与固有频率相同，这是声波的干涉现象；
（6）当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；
（7）高速公路边上的测速仪是利用超声波的多普勒效应现象，
故答案为：（1）衍射，（2）反射，（3）干涉，（4）衍射，（5）干涉，（6）多普勒效应，（7）多普勒效应．
【点评】无论反射、衍射还是干涉，其频率均不变，而多普勒效应是接收频率发生变化，而发射频率不变．
12．如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.4m/s，P质点的横坐标x=1.94m．从图中状态开始计时，求：
（1）经过多长时间，P质点第一次到达波谷？
（2）经过多长时间，P质点第二次到达波峰？
（3）P质点刚开始振动时，运动方向如何？
【考点】横波的图象；波长、频率和波速的关系．
【专题】振动图像与波动图像专题．
【分析】（1）由波形图可得出传播的位移，由波速公式可求得时间；
（2）根据质点P的振动情况可明确P质点第二次到达波峰的时间；
（3）根据波的周期性可明确质点P点的振动方向．
【解答】解：（1）P质点第一次到达波谷的时间，就是初始时刻x坐标为0.18 m处的质点的振动状态传到P点所需要的时间，
则t1=，又△x1=（1.94﹣0.18）m=1.76 m，
所以t1=s；
（2）P质点第二次到达波峰的时间等于初始时刻x坐标为0.06 m处质点的振动状态传到P质点所需要的时间与一个周期的和
t2=+T=
t2=
（3）P质点刚开始的振动方向就是初始时刻x坐标为0.24 m处质点的振动方向．故P质点刚开始振动的方向也沿y轴负方向
答：（1）经过4.4s，P质点第一次到达波谷；
（2）经过5.3s，P质点第二次到达波峰；
（3）P质点刚开始振动时，运动方向沿y轴负方向
【点评】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
16．如图实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2s后的波形图象，
（1）假定波向左传播，求它传播的可能距离？
（2）若这列波向右传播，求它的最大周期？
（3）假如波速为35m/s，求波的传播方向？
【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．
【专题】波的多解性．
【分析】（1）波形的平移法可知，波向左传播的最小距离等于波长，由波的周期性，写出波传播的可能距离．
（2）波长一定时，波速最小时，波的周期最大，波在相同内传播的距离最小．写出时间与周期的关系，求出周期．
（3）由△x=vt求出波传播的距离，由波形的平移法确定波的传播方向．
【解答】解：（1）若向左传播，波传播的距离为x=（n+）λ，其中λ=4m，得到x=（4n+3）m，（n=0，1，2…）．
（2）若波向右传播时，在0.2s时间 ( http: / / www.21cnjy.com )内波传播的最短距离为λ，这种情况下波速最小，而波长一定，由波速公式v=得知，周期最大．则有s 得T=0.8s．
（3）假如波速为35m/s，波在0.2s内传播的距离为△x=vt=7m=（1+）λ，所以波向左传播．
答：（1）假定波向左传播，它传播的可能距离为（4n+3）m，（n=0，1，2…）．
（2）若这列波向右传播，它的最大周期为0.8s．
（3）假如波速为35m/s，波的传播方向向左．
【点评】本题知道两个时刻的波形，要根据波的周期性和双向性进行研究，往往会得到波传播距离和周期的通项，再得到特殊值．