第2章《机械波》章节测试题 word版含解析

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2019鲁科版高中物理选修3-4第2章《机械波》章节测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)


1.关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　)
A． 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B． 产生多普勒效应的原因是观察者或波源发生运动
C． 甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率
D． 哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长(称为哈勃红移)，这说明该星系正在远离我们而去
2.如图所示，在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源．某人从A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射考虑，则会听到(　　)

A． 声音变响，男声比女声更响
B． 声音变响，女声比男声更响
C． 声音变弱，男声比女声更弱
D． 声音变弱，女声比男声更弱
3.如图所示，在x轴上传播的一列简谐横波，实线表示t＝0时刻的波形图，虚线表示在t＝0.2 s时刻的波形图．已知该波的波速是80 m/s，则下列说法正确的是(　　)

A． 波长是10 m
B． 周期是0.1 s
C． 波可能沿x轴正方向传播
D．t＝0时，x＝4 m处的质点速度沿y轴负方向
4.在均匀的介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两个质点的距离均为a，如图甲所示．振动从质点1开始并向右传播，其振动初速度方向竖直向上，经过时间t前13个质点第一次形成的波形图如图乙所示，则该波的周期T、波速v分别是(　　)

A．，
B．t，
C．t，
D．t，
5.一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图甲所示，此后，若经过周期开始计时，则如图乙所示描述的是(　　)

A．a处质点的振动图象
B．b处质点的振动图象
C．c处质点的振动图象
D．d处质点的振动图象
6.一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为(　　)
A． 4 m、6 m和8 m
B． 6 m、8 m和12 m
C． 4 m、6 m和12 m
D． 4 m、8 m和12 m
7.下列说法正确的是(　　)
A． 当机械波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的物理量是波长
B． 传播一列简谐波的同一种介质中各质点具有相同的周期和振幅
C． 由波在均匀介质中的传播速度公式v＝λf可知，频率越高，波速越大
D． 在波的传播方向上，相距半波长的整数倍的两质点的振动情况完全相同
8.如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AB和CD是两块挡板，BC是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中不正确的是(　　)

A． 此时能观察到明显的波的衍射现象
B． 挡板前后波纹间距相等
C． 如果将孔BC扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D． 如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显衍射现象
9.简谐横波某时刻的波形图线如图所示，由此图可知(　　)

A． 若质点a向下运动，则波是从左向右传播的
B． 若质点b向上运动，则波是从左向右传播的
C． 若波从右向左传播，则质点c向下运动
D． 若波从右向左传播，则质点d向下运动
10.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是(　　)

A．v变小，a变大
B．v变小，a变小
C．v变大，a变大
D．v变大，a变小
11.关于振动和波的关系，下列说法中正确的是(　　)
A． 如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止
B． 物体作机械振动，一定产生机械波
C． 波的传播速度即波源的振动速度
D． 波动的频率，与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定
12.一根弹性长绳沿x轴放置，左端点位于坐标原点，A点和B点分别是绳上x1＝2 m、x2＝5 m处的质点．用手握住绳的左端，当t＝0时使手开始沿y轴做简谐振动，在t＝0.5 s时，绳上形成如图所示的波形．下列说法中正确的是(　　)

A． 此列波的波长为1 m，波速为4 m/s
B． 此列波为横波，左端点开始时先向上运动
C． 当t＝2.5 s时，质点B开始振动
D． 在t＝3.5 s后，A、B两点的振动情况总相同
13.如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，P是离原点x1＝2 m的一个介质质点，Q是离原点x2＝4 m的一个介质质点，此时离原点x3＝6 m的介质质点刚刚要开始振动．图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同)．由此可知(　　)

A． 这列波的波长为λ＝2 m
B． 乙图可能是图甲中质点Q的振动图象
C． 这列波的传播速度为v＝3 m/s
D． 这列波的波源起振方向为向上
14.声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为(　　)
A． 声波是纵波，光波是横波
B． 声波振幅大，光波振幅小
C． 声波波长较长，光波波长很短
D． 声波波速较小，光波波速很大
15.位于原点的波源在t＝0开始沿y轴做简谐运动，它激起横波沿x轴传播，当t＝0.15 s时，波的图象如图所示，此时波恰好传到P点，则(　　 )




A． 该波源的频率是0.2 Hz
B． 波长是0.4 m
C．P点将向下运动
D．P点将向右运动
16.如图所示为某一波源O的振动图象，t＝0时刻波源开始振动，形成的波沿＋x方向传播，波速v＝4 m/s，在波的传播方向上先后有M、N两个质点，OM、MN平衡位置间距离均为2 m，下列选项中关于M、N质点的振动图象(实线表示M，虚线表示N)正确的是(　　)


17.飞机在空中由远处飞来，又逐渐远去，对于一观察者而言，他听到飞机的轰鸣声音频率的变化是(　　)
A． 声音变得越来越低
B． 声音变得越来越尖锐刺耳
C． 音调先变高后变低
D． 音调先变低后变高
18.关于声波，下列说法正确的是(　　)
A． 寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的衍射
B． 转动正在振动发声的双股音叉，静止不动的我们会听到它发出的声音时强时弱，这属于声波的反射
C． 有人在墙的一侧说话，另一侧的人能听到说话声但不能看到说话的人，这说明声波可以穿透墙壁传播，而光波不能
D． 医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了声波的多普勒效应
19.如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6 s时的波形图，波的周期T＞0.6 s，则(　　)

A． 波的周期为2.4 s
B． 波的速度为m/s
C． 在t＝0.5 s时，Q点到达平衡位置
D． 在t＝0.5 s时，Q点到达波峰位置
20.一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为10 m/s.当波传到x＝5 m处的质点P时，波形如图所示．则以下判断正确的是(　　)

A． 这列波的周期为0.5 s
B． 再经过0.4 s，质点P第一次回到平衡位置
C． 再经过0.7 s，x＝9 m处的质点Q到达波峰处
D． 质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷处
第Ⅱ卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)


21.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，经0.6 s时间质点a第一次到达波峰位置，求：

(1)波的传播速度大小；
(2)质点b第一次出现波峰的时刻t.
22.一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1 m/s，t＝0时刻波形如图所示．在x＝1.0 m处有一质点M，求：

(1)质点M开始振动的方向及振动频率；
(2)从t＝0时刻开始，经过多长时间质点M第二次到达波峰？
23.如图甲所示，在某介质中波源A、B相距d＝20 m，t＝0时两者开始上下振动，A只振动了半个周期，B连续振动，所形成的波的传播速度都为v＝1.0 m/s，开始阶段两波源的振动图象如图乙所示．


(1)求距A点1米处的质点，在t＝0到t＝22 s内所经过的路程；
(2)求在t＝0到t＝16 s内从A发出的半个波前进过程中所遇到的波峰个数．
24.如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.2 s后的波形图．

(1)若波向左传播，求它的可能周期和最大周期；
(2)若波向右传播，求它的可能传播速度；
(3)若波速是45 m/s，求波的传播方向．

答案解析
1.【答案】D
产生多普勒效应的原因是观察者和波源间发生了相对运动，A、B错；甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，根据多普勒效应乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他所听到的乙车笛声频率，C错；具有波动性的光也会出现这种效应，由公式，如果恒星远离我们而去，f变小，λ变大，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；反之，如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移，D对．
2.【答案】D
由于MN很高大，故衍射现象较弱，声音变弱，由于女声的音调更高，即频率大，由v＝λf知波长更小，衍射更不明显，女声比男声更弱，故正确选项为D.
3.【答案】D
由图知，波长λ＝12 m，故A错误；由v＝得：T＝＝s＝0.15 s，故B错误；t＝0.2 s，波传播的距离为x＝vt＝16 m＝1λ，根据波形的平移法可知，波沿x轴负方向传播，故C错误；波沿x轴负方向传播，t＝0时，根据波形的平移法得知，x＝4 m处的质点速度沿y轴负方向，故D正确．
4.【答案】A
质点1起振方向向上，其振动传播到质点13，用时T，质点13起振方向向上，而题中用时为t，质点13的振动方向向下，故质点13已振动了的时间，则有t＝2T，波传播了2λ的距离，λ＝8a，故v＝＝，故正确答案为A.
5.【答案】B
经T，a质点振动到波谷，c质点振动到波峰，A、C两项错误；b质点振动到平衡位置且向下振动，d质点振动到平衡位置且向上振动，故B项正确，D项错误．
6.【答案】C
由于该波上两质点处于平衡位置且相距6 m，且两质点间波峰只有一个

6 m与波长λ的关系有三种可能：两点位于1、3位置时6 m＝λ，两点位于1、2位置时，6 m＝，两点位于2、5位置时6 m＝λ，故波长的可能值为6 m、12 m和4 m，C正确．
7.【答案】B
当机械波从一种介质进入另一种介质时，频率保持不变，波速发生变化，因而波长也发生变化，A项错误；一列简谐波在同一均匀介质中传播时，各质点都在做完全相同的振动，只是振动开始的时刻不同，所以它们有相同的周期和振幅，B项正确；波速是由介质决定的，不会因频率升高而变大，故C项错误；当两质点相距半波长的奇数倍时振动情况完全相反，故D项错误．
8.【答案】D
该题中孔、缝的宽度比波长小，能够发生明显的衍射现象，故A正确．由于同一列波的频率不变，而衍射前后波速相同，故衍射前后波长相同，B正确．如果将孔BC扩大，一旦孔的宽度大于波长，就不会再出现明显的衍射现象，故C正确．由于介质不变，故孔扩大前后水波的波速相同，而波的频率增大后，λ＝，波长变短，衍射越不明显，故D错误．
9.【答案】B
若质点a向下运动，波形向左平移，则波是从右向左传播的，故A错误；若质点b向上运动，波形向右平移，则波是从左向右传播的，故B正确；若波从右向左传播，根据平移法，波形向左平移，则质点c向上运动，故C错误；若波从右向左传播，根据平移法，波形向左平移，则质点d向上运动，故D错误．
10.【答案】D
从波的图象可以判断此时P点向上运动，正靠近平衡位置，做加速度逐渐减小的加速运动，故D项正确．
11.【答案】D
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．
物体作机械振动，不一定产生机械波，还需要传播振动的介质，故B错误．
波在均匀介质中匀速传播，速度不变，而质点的振动速度随时间是周期性变化的，所以波的速度与振源的振动速度不同．波的传播速度与波源的振动速度无关，故C错误．
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D正确．
12.【答案】C
由图知，波长λ＝2 m，周期T＝1 s，则波速为v＝＝2 m/s，故A错误．振动方向与传播方向垂直，此列波为横波，向x轴正方向传播，左端点开始时的运动方向与图示时刻x＝1 m处质点的振动方向相同，即为向下，故B错误．
波从图示位置传到质点B用时t＝＝＝2 s，因此t＝2.5 s时质点B开始振动，故C正确．
由于AB间的距离s＝3 m＝λ，则知它们的振动情况不总是相同，故D错误．
13.【答案】B
由甲读出波长λ＝4 m，由图乙读出周期T＝2 s，波速v＝＝＝2 m/s，故A、C错误；由图乙看出，t＝0时刻，质点经过平衡位置向上，而图甲中，Q点也经过平衡位置向上运动，故B正确；介质中所有质点的振动方向相同，简谐波沿x轴正方向传播，则知x3＝6 m的质点在t＝0时刻的振动方向向下，则波源的起振方向向下，故D错误．
14.【答案】C
发生明显衍射现象的条件是当障碍物的尺寸小于或等于波长时能够发出明显的衍射．
15.【答案】B
根据波形图可判断λ＝0.3 m，即λ＝0.4 m，选项B对．对应的传播时间t＝0.15 s＝T，周期T＝0.2 s，频率f＝＝5 Hz，选项A错．根据传播方向和振动方向在波形图同一侧，质点P沿y轴正方向振动，不会随波迁移，选项C、D错．
16.【答案】B
由题意知，波速v＝4 m/s，由图可知周期T＝2 s，所以λ＝vT＝8 m．M点的平衡位置到波源的距离为2 m＝λ，故M点振动状态滞后于波源的振动状态T的时间，即M点在t＝0.5 s时刻才开始振动，所有质点的起振方向相同，再由波源O的振动图象可知t＝0 s时刻波源沿着y轴正方向起振，故M点在t＝0.5 s时刻开始沿着y轴正方向起振．同理N点的平衡位置到波源的距离为4 m＝λ，故N点振动状态滞后于波源的振动状态T的时间，即当t＝1 s时刻N点才开始振动，而且N点开始振动的方向也沿着y轴正方向，经分析知应选B.
17.【答案】C
当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高，当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低，故选C.
18.【答案】D
寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这是声波的多次反射造成的，故A错误；转动正在振动发声的双股音叉，静止不动的我们会听到它发出的声音时强时弱，这是声波的干涉造成的，故B错误；人在墙的一侧说话，另一侧的人能听到说话声但不能看到说话的人，这说明声波可以绕过墙壁传播，是声音的衍射现象；而光的波长短，不容易发生明显衍射，故C错误；医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了声波的多普勒效应，故D正确．
19.【答案】D
由题，简谐横波沿x轴负方向传播，波的周期T＞0.6 s，则知t＝T，得T＝0.8 s，故A错误．由图知，波长λ＝8 m，则波速v＝＝10 m/s，故B错误．t＝0.5 s＝T，波传播的距离为λ＝5 m，根据波形的平移法得知，t＝0时刻x＝10 m处的波峰传到Q点，Q点到达波峰位置，故D正确，C错误．
20.【答案】C
波的周期为T＝＝s＝0.4 s，因为此时刻P点振动方向向下，所以经过＝0.2 s质点P第一次回到平衡位置；质点Q第一次到达波峰时所用的时间为t＝＝0.7 s；因为PQ相距一个波长，所以质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波峰处，选项C正确．
21.【答案】(1)5 m/s　(2)1 s
(1)设质点振动周期为T，
因a第一次到波峰的时间为0.6 s，故T＝0.8 s
由图可知λ＝4 m
则波速v＝＝5 m/s
(2)质点b与相邻波峰间距离为5 m，
则质点b第一次出现在波峰的时刻t＝＝1 s.
22.【答案】(1)沿y轴负方向　2.5 Hz　(2)1.5 s
(1)沿y轴负方向，波长λ＝0.4 m
由v＝λf得振动频率f＝2.5 Hz，T＝0.4 s
(2)从t＝0时刻开始，经t1时间M开始振动：t1＝＝0.8 s
再经t2时间M第二次到达波峰：t2＝T＝0.7 s
从t＝0时刻开始M第二次到达波峰的时间为：t＝t1＋t2＝1.5 s.
23.【答案】(1)128 cm　 (2)6个
(1)距A点1 m处的质点在先经过左边的A波路程为
s1＝2×4 cm＝8 cm
B波22 s传播的距离为：x＝vt＝22 m；B波的波长λ＝vTB＝2 m
22 s时刻，B波已经传播过距A点1 m处的质点左侧Δx＝3 m；经过此点1.5个波长，
故此点又振动的路程为s2＝6×20 cm＝120 cm;
距A点1 m处的质点，在t＝0到t＝22 s内所经过的路程：
s＝s1＋s2＝128 cm
(2)16 s内两列波相遇后相对运动的长度为：Δl＝lA＋lB－d＝2vt－d＝12 m,
A波宽度为a＝＝v＝0.2 m；B波波长为λB＝vTB＝2 m
n＝＝6；可知A波经过了6个波峰.
24.【答案】(1)s(n＝0,1,2，…)　0.27 s　(2)5(4n＋1) m/s(n＝0,1,2，…)　(3)向右
(1)若波向左传播，传播的时间为Δt＝T＋nT(n＝0,1,2，…)，所以T＝＝4×s＝s(n＝0,1,2，…)，最大周期为Tmax＝s≈0.27 s.
(2)若波向右传播，Δt＝＋nT(n＝0,1,2，…)
所以T＝s(n＝0,1,2，…)，而λ＝4 m
所以v＝＝5(4n＋1) m/s(n＝0,1,2，…)．
(3)若波速是45 m/s，设波向右传播，由上问求得的向右传播的波速公式得：45 m/s＝5(4n＋1) m/s，解得n＝2.故假设成立，因此波向右传播．