人教版高中物理选修3-4第十二章 《机械波》单元测试题（解析版）

第十二章 《机械波》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.公路上的雷达测速仪的工作原理是利用(　　)
A． 波的反射和多普勒效应
B． 波的干涉和多普勒效应
C． 波的干涉和波的反射
D． 波的反射和共振
2.一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻波的图象如图所示，已知波速为20 m/s，图示时刻x＝2.0 m处的质点振动速度方向沿y轴负方向，可以判断 (　　)

A． 质点振动的周期为0.20 s
B． 质点振动的振幅为1.6 cm
C． 波沿x轴的正方向传播
D． 图示时刻，x＝1.5 m处的质点加速度沿y轴正方向
3.一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2 m，振幅为A.当坐标为x＝0处质元的位移为－A且向y轴负方向运动时．坐标为x＝0.4 m处质元的位移为A．当坐标为x＝0.2 m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x＝0.4 m处质元的位移和运动方向分别为(　　)
A． －A、沿y轴正方向
B． －A、沿y轴负方向
C． －A、沿y轴正方向
D． －A、沿y轴负方向
4.振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波形如图所示，则在波传播到细绳上一点P时开始计时，下列四个图形中能表示P点振动图象的是(　　)


A． B． C． D．
5.如图所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是(　　)

A． 向左 B． 向右 C． 向下 D． 向上
6.如图甲为一列简谐横波在t＝0时的波形图，P是平衡位置在x＝1 cm处的质点，Q是平衡位置在x＝4 cm处的质点．乙图为质点Q的振动图象．则(　　)

A．t＝0.3 s时，质点Q的加速度达到正向最大
B． 波的传播速度为20 m/s
C． 波的传播方向沿x轴负方向
D．t＝0.7 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向
7.一列横波在x轴上沿x轴正方向传播，在t与t＋0.4 s两时刻在x轴上－3 m～＋3 m的区间内的波形图恰好重叠，则下列说法正确的是(　　)

A． 质点振动的最小周期为0.4
B． 该波最大波速为10 m/s
C． 从t时刻开始计时，x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置
D． 在t＋0.2 s时刻，x＝2 m处的质点位移一定为a
8.如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，正确的判断是(　　)

A．a、b点振动加强，c、d点振动减弱
B．a、c点振动加强，b、d点振动减弱
C．a、d点振动加强，b、c点振动减弱
D．a、b、c、d点的振动都加强
9.下列关于机械波的说法正确的是(　　)
A． 声波是机械波，其传播方向与介质质点的振动方向垂直
B． 机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C． 介质质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长的距离
D． 机械波在传播过程中，越远的质点其振动周期越小
10.一列横波沿x轴正方向传播到坐标原点O时的波形如图所示，当波到达N点时，处于x＝2 cm处的质点通过的路程和该时刻的位移是 (　　)

A． 2.5 cm,0 cm B． 5 cm,0 cm
C． 2.5 cm，－1 cm D． 5 cm，－1 cm
11.如图所示，一简谐横波在x轴上传播，轴上a、b两点相距12 m．t＝0时a点为波峰，b点为波谷；t＝0.5 s时a点为波谷，b点为波峰，则下列判断正确的是(　　)

A． 波一定沿x轴正方向传播 B． 波长可能是8 m
C． 周期可能是0.5 s D． 波速一定是24 m/s
12.一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速为v＝4 m/s.已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图象如图所示，在下列4幅图中能够正确表示t＝0.15 s时的波形的图是(　　)


A． B．

C． D．
13.根据机械波的知识可知(　　)
A． 横波沿水平方向传播，纵波沿竖直方向传播
B． 在波的传播过程中，质点随波迁移将振动形式和能量传播出去
C． 波的图象就是反映各质点在同一时刻不同位移的曲线
D． 声波在真空中也能传播
14.如图所示，在直线PQ的中垂线OM上有A、B两个声源，分别距O点6 m和1 m，两个声源同时不断向外发出波长都为2 m的完全相同的声波．在直线PQ上从－∞到＋∞的范围内声波干涉减弱的区域共有(　　)

A． 无穷多个 B． 7个 C． 5个 D． 3个
15.一列横波沿x轴正向传播，某时刻的图象如下图所示，坐标为(3,0)的质点，经过周期后该质点的坐标是(　　)

A． (3,2) B． (4,2) C． (4，－2) D． (3,0)
二、多选题(每小题至少有两个正确答案)
16.(多选)在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图甲所示．一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图乙所示的波形，则该波的(　　)

A． 周期为Δt，波长为8L
B． 周期为Δt，波长为8L
C． 周期为Δt，波速为
D． 周期为Δt，波速为
17.(多选)在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2.在同一空间的介质中沿同一方向传播，如图所示为某时刻这两列波的图象，则下列说法中正确的是(　　)

A． 波1速度比波2速度大
B． 这两列波的频率相同
C． 在这两列波传播方向上，不会产生稳定的干涉现象
D． 相对于同一障碍物，波1比波2发生衍射现象更明显
18.(多选)下列说法正确的是(　　)
A． 衍射是一切波特有的现象
B． 对同一列波，障碍物或孔越小，衍射越明显
C． 听到回声是声波的衍射现象
D． 听到回声是共鸣现象
19.(多选)如图为甲、乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波向右传播，乙波向左传播．质点M位于x＝0.2 m处，则(　　 )

A． 这两列波不会发生干涉现象
B．M点的振动总是加强
C．M点将做振幅为30 cm的简谐振动
D． 由图示时刻开始，再经过甲波周期，M点将位于波峰
20.(多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　　)
A． 当汽车向你驶来时，听到声音的频率大于300 Hz
B． 当汽车向你驶来时，听到声音的频率小于300 Hz
C． 当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率大于300 Hz
D． 当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率小于300 Hz

三、填空题
21.下图是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图，____情况中水波的频率最大；____情况中水波的频率最小．

22.湖面上停着A、B两条小船，它们相距20 m．一列水波正在湖面上沿AB连线的方向传播，每条小船每分钟上下浮动20次．当A船位于波峰时，B船在波谷，两船之间还有一个波峰．下列说法正确的是________．
A．水波的波长是m
B．水波的频率是Hz
C．水波的波速是m/s
D．若引起水波的波源振动加快，波的传播速度将变慢
E．若引起水波的波源振动减慢，波的传播速度将变快
23.一列周期为0.4秒的简谐波在均匀介质中沿x轴传播，该波在某一时刻的波形如图所示，此时振动还只发生在O、M之间；A、B、C是介质中的三个质点，平衡位置分别位于2 m、3 m、6 m处．此时B的速度方向为－y方向，下列说法正确的是________．

A．该波沿x轴正向传播，波速为20 m/s
B．A质点比B质点晚振动0.05 s
C．B质点此时的位移为1 cm
D．由图示时刻经0.1 s，B质点的运动路程为2 cm
E．若该波与另一列沿x轴正向传播且波长为16 m的波相遇，可以发生稳定的干涉现象
24.下列三张图片分别反映了飞机以三种不同速度在空中(不考虑空气的流动)水平飞行时，产生声波的情况．图中一系列圆表示声波的传播情况，A点表示飞机的位置．请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是________(填“a”“b”“c”)

25.如图所示，图甲为一列沿水平方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，图乙是这列波中质点P的振动图线，该波的传播速度为________m/s；图甲中Q点(坐标为x＝2.25 m处的点)的振动方程为________．


四、计算题
26.如图甲为一列简谐横波在某一时刻的图象，图乙为平衡位置在1 m处的质点P从该时刻开始计时的振动图象，则

(1)波沿x轴______(填“正”或“负”)方向传播．
(2)求波速．

27.一列简谐波沿x轴正方向传播，t＝0时波形如图甲所示，已知在0.6 s末，A点恰第四次(图中为第一次)出现波峰，求：

(1)该简谐波的波长、波速分别为多少？
(2)经过多少时间x＝5 m处的质点P第一次出现波峰？
(3)如果以该机械波传到质点P开始计时，请在图乙中画出P点的振动图象，并标明必要的横、纵坐标值，至少画出一个周期的图象．


答案解析
1.【答案】A
【解析】公路上的雷达测速仪的工作原理是利用波的反射和多普勒效应，A对．
2.【答案】A
【解析】图示时刻x＝2.0 m处的质点振动速度方向沿y轴负方向，根据振动方向和传播方向在波形图同一侧，可判断波沿x轴负方向传播，x＝1.5 m处的质点在平衡位置上方，加速度沿y轴负方向，选项C、D错．根据波形图可得波长λ＝4 m，传播速度v＝20 m/s，质点振动周期T＝＝0.2 s，选项A对．根据波形图，质点振动的振幅A＝0.8 cm，选项B错．
3.【答案】C
【解析】坐标为x＝0处质元与坐标为x＝0.4 m处质元间距为0.4 m小于半个波长，坐标为x＝0.2 m处的质元与他们一定在同一波沿上处在平衡位置向y轴负方向运动，坐标为x＝0.4 m处质元也向y轴负方向运动．
当坐标为x＝0.2 m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时经历时间是半个周期的奇数倍．在这段时间坐标为x＝0.4 m处质元运动到对称点即位移为－A，运动方向与原来相反，C正确．
4.【答案】C
【解析】由图可知，振源开始起振的方向向下．所以，振动形式传到质点P时，质点P从平衡位置开始先向下振动，故P点的振动图象如选项C所示．
5.【答案】D
【解析】由于波刚刚传到B点，所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向，B点此时正向上振动，所以波源A点刚开始的振动方向向上，选项D正确．
6.【答案】C
【解析】由乙图可知，t＝0.3 s时，质点Q的位置在正向最大位移处，故其加速度是达到反向最大，故A是错误的；由甲图可知，波长为8 cm，由乙图可知，周期为0.4 s，故波速为v＝＝20 cm/s，所以B也是错误的；由于质点Q在t＝0时的振动方向是向下的，故可以判断出波的传播方向是沿x轴的负方向传播的，故C是正确的；当t＝0.7 s时，实际上是经过1T，O位置处的质点会运动到负的最大位移处，所以P点的质点会运动到x轴以下正在沿y轴的正方向运动的位置，故D是错误的．
7.【答案】C
【解析】由题意可知，在t与t＋0.4 s两时刻在x轴上－3 m至＋3 m区间内的波形图如图中同一条图线所示，则有 0.4 s＝NT(N＝1,2,3…)，得：T＝s．所以当N＝1时，周期最大，为T＝0.4 s，由图知，λ＝4 m，根据v＝，知当N＝1时，波速最小为10 m/s，故A、B错误；横波沿x轴正方向传播，t时刻，x＝2 m处的质点正向下运动，x＝2.5 m处的质点先向上运动再回到平衡位置，所以x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置，故C正确；时间t＝0.2 s，由于＝，若N是奇数，则x＝2 m处的质点位移为－a；若N是偶数，x＝2 m处的质点位移为a，故D错误．
8.【答案】B
【解析】再过T，甲乙两波波峰同时传到a点，甲乙两波波谷同时传到c点，甲波波峰和乙波波谷同时传到b点，甲波波谷和乙波波峰同时传到d点，所以a、c两点为加强点，b、d两点为减弱点，选B.
9.【答案】B
【解析】声波是纵波，其传播方向与介质质点的振动方向平行，故A错误；机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，通过不同的介质时，速度发生改变，故B正确；介质中的质点并不随波迁移，而是在其平衡位置附近振动，故C错误；机械波的频率等于波源的振动频率，频率由波源决定的，当它通过不同的介质时，只有频率f和周期不会改变，故D错误．
10.【答案】D
【解析】波的传播是振动这种运动形式的传播，而不是将原有波形向波的传播方向顺延．当波刚传到坐标原点时，原点O的振动方向沿y轴负方向，由于波的传播是波形在介质中匀速传播，故各点起振方向均沿y轴负方向，由于x＝2 cm处质点起振后还需经过1T波才传到N点，所以x＝2 cm处质点的位移为y＝－1 cm，通过的路程s＝1×4A＝5 cm，选项D正确．
11.【答案】B
【解析】由题可知波的传播方向是不确定的，故A错误；从波动图象可知若a点为波峰，b点为波谷则二者相距至少半个波长，或者n个波长另加半个波长，故有：x＝12 m＝(n＋)λ(n＝0、1、2、3 )，则得
λ＝
故λ的可能值有24 m、8 m 等，故B正确；
对应的周期可能有：t＝0.5 s＝(k＋)T，(k＝0、1、2、3 )
则得：T＝s, 则T的可能值有1 s、s等，不可能为0.5 s，故C错误；
波速可能为v＝＝m/s, 波速可能不是24 m/s，所以D错．
12.【答案】A
【解析】简谐横波沿x轴负方向传播，因此在t＝0.15 s时，原点处的质点位移是为正，向负方向振动．C、D图原点处的质点位移为负，所以C、D错；B图向正方向振动，B错．
13.【答案】C
【解析】横波和纵波在水平和竖直方向都能传播，这两种波是根据波的传播方向与质点的振动方向间的关系划分的，故A错误．
在波的传播过程中，质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移，故B错误．
波的图象就是反映各质点在空间的分布情况，即各质点在同一时刻不同位移的曲线，故C正确．
声波在真空中不能传播，因为没有传播振动的介质，故D错误．
14.【答案】C
【解析】若某点到两波源的路程差为半波长的奇数倍，即Δs＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，则该点振动减弱，直线PQ上的O点距两波源A、B的路程差最大，即AO－BO＝6－1 m＝5 m＝λ，故O点为减弱点，由O向－∞或由O向＋∞，直线PQ上各点到两波源A、B的路程差逐渐减小，其中Δs＝λ的点有两个，Δs＝λ的点有两个，所以在直线PQ上从－∞到＋∞的范围内听不到声音的区域共有5个，故选C.
15.【答案】A
【解析】由题意可知，波沿x轴正向传播，则质点(3,0)的振动方向沿y轴正向，经周期后到达正向最大位移，即坐标为(3,2)．
16.【答案】BC
【解析】由图知波长λ＝8L，简谐横波向右传播，图中质点9的振动向上，而波源1起振方向向下，所以质点9并非刚刚起振，而是已经振动了0.5T，则质点1振动了1.5T，即1.5T＝Δt，得到T＝Δt，故B、C正确．
17.【答案】CD
【解析】在同一种介质中，各种频率的机械波传播的速度相同，选项A错误；从图中可以看出波1的波长大于波2的波长，由公式v＝λf可得，波1的频率小于波2的频率，选项B错误；由于两列波的频率不同，两列波不能发生干涉，选项C正确；对于同一障碍物，波长越大衍射越明显，选项D正确．
18.【答案】AB
【解析】衍射是波特有的现象，是波区别于其他物质的特征；障碍物或孔的尺寸越小，越能满足发生明显衍射现象的条件；回声是声波的反射现象，如果回声到达人耳比原声滞后0.1 s以上，就能区分回声和原声．
19.【答案】BC
【解析】两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相等，由图可知两列波的波长相等，由v＝λf可知，频率相等，所以两列波能产生干涉，故A错误；质点在M处是两列波的波峰与波峰相遇处，振动总是加强，振幅等于两列波振幅之和，为A＝20 cm＋10 cm＝30 cm，则M点将做振幅为30 cm的简谐振动，故B、C正确；从图示时刻开始，再经过甲波周期，两波在M点都将向下运动，故M点会到达波谷，D错误．
20.【答案】AD
【解析】根据多普勒效应规律，当汽车向你驶来时，听到的喇叭声音的频率大于300 Hz, C、B错误，当汽车和你擦身而过后，听到的喇叭声音的频率小于300 Hz，A、D对．
21.【答案】c　a
【解析】由图可知a情况衍射最明显，c情况衍射最不明显，故a情况波长最大，而c情况波长最小，又因为水波的波速相同，故a情况频率最小，c情况频率最大．
22.【答案】ABC
【解析】由题知，每只船每分钟上下浮动20次，则T＝3 s，波的频率为Hz.当A船位于波峰时B船恰位于波谷，两船之间还有一个波峰，则两船之间的距离等于1.5个波长，即有 1.5λ＝20 m，得λ＝m，波速v＝＝m/s，故A、B、C正确；波的传播速度由介质的性质决定，与波源的振动速度无关，故D、E错误．
23.【答案】BCD
【解析】由图知，波长λ＝8 m，则波速为v＝＝＝20 m/s.此时B的速度方向为－y方向，则由波形的平移法知该波沿x轴负向传播，故A错误．
A质点与B质点平衡位置相距x＝1 m，则波从B传到A的时间t＝＝s＝0.05 s，即A质点比B质点晚振动0.05 s，故B正确．
B质点此时的位移为y＝sinπ cm＝1 cm，故C正确．
由图示时刻经0.1 s＝T，由波形平移法可知，图中x＝5 cm处的状态传到B点，B质点的运动路程为S＝2y＝2 cm，故D正确．
在同一种介质中传播的两列波波速相等，波长不同时频率不同，两列波相遇时，频率不等，不可能发生稳定的干涉现象，故E错误．
24.【答案】c
【解析】当飞机运动到某圆圆心时，在周围激发起声波，声波从圆心运动r和飞机从圆心运动到A点所用的时间相同．设A点离某圆圆心距离为x，该圆半径为r，则v＝340(m/s)，x和r都可在图中量出．因此，从图上可以看出，a图飞机速度小于声速，b图等于声速，c图大于声速，故选c.
25.【答案】0.5　y＝0.2cos (πt) cm
【解析】由甲图知波长等于1.0 m，乙图知周期等于2 s，所以传播速度v＝＝0.5 m/s；由图知，在t＝0时刻，Q点处于波峰的位置，所以振动方程为y＝0.2cos (πt) cm.
26.【答案】(1)负　(2)10 m/s.
【解析】(1)由乙图知，t＝0时刻质点P振动方向向下；
在甲图上，由波形平移法可知，沿x轴的负方向传播；
(2)由甲、乙图分别读出，λ＝4 m，T＝0.4 s，则波速v＝＝10 m/s
27.【答案】(1)2 m　10 m/s　(2)0.45 s　(3)

【解析】(1)由图可知，λ＝2 m，T＝s＝0.2 s，v＝＝10 m/s
(2)波峰传到P点，t＝＝s＝0.45 s
(3)由甲图可知，质点起振的方向为经平衡位置向下振动，振动图象如图所示