高中物理人教版本选修3-4　第十二单元《机械波》单元测试卷word版含解析

第十二单元《机械波》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.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



2.平静湖面传播着一列水面波，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下运动30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰．这列水面波(　　)



A． 频率是30 Hz
B． 波长是3 m
C． 波速是1 m/s
D． 周期是0.1 s



3.一列波长大于3 m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1＝1.5 m和x2＝4.5 m的两质点A、B，当B点的位移为正的最大值时，A点位移恰为零，且向上运动，从此时开始计时，经1.00 s后A点的位移处于正的最大值，由此可知(　　)



A． 2 s末A点的振动速度大于B点的振动速度
B． 1 s末A、B两质点的位移相同
C． 波长为12 m
D． 波速一定为1 m/s



4.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题．内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声．干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播．当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的．若Δr＝r2－r1,则Δr等于(　　)





A． 波长λ的整数倍
B． 波长λ的奇数倍
C． 半波长的奇数倍
D． 半波长的偶数倍



5.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图中实线所示，t＝0.1 s时刻的波形如图中的虚线所示．波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点2.5 m处的一个质点．则以下说法正确的是(　　)

A． 波的频率可能为7.5 Hz
B． 波的传播速度可能为50 m/s
C． 质点P的振幅为0.2 m
D． 在t＝0.1 s时刻与P相距5 m处的质点也一定向上振动
6.有关纵波与横波，下列说法中正确的是(　　 )
A． 横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部
B． 地震波是横波，声波是纵波
C． 横波的质点可以随波迁移，而纵波的质点不能
D． 横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播
7.一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



8.如图5甲为一列横波在t＝0时刻的波形图，图乙为介质中M点的振动图象．下列说法正确的是(　　)

图5



A． 这列波沿x轴负方向传播
B． 这列波的频率为2 Hz
C． 这列波的波速大小为4 m/s
D． 经过2 s，M点通过的路程是0.4 cm



9.如图甲是一列简谐横波在t＝1.25 s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振，则图乙所示振动图象对应的质点可能位于(　　)




A．aB．bC．cD．d


10.一列沿x轴传播的简谐波，波速为4 m/s，某时刻的波形图象如图所示．此时x＝8 m处的质点具有正向最大速度，再过4.5 s则(　　)




A．x＝0 m处质点具有负向最大加速度
B．x＝2 m处质点具有负向最大位移
C．x＝4 m处质点具有正向最大速度
D．x＝6 m处质点通过的路程为20 cm



11.一列横波沿x轴传播，t1时刻波形图为实线，t2时刻的波形图为虚线．已知t2＝t1＋s，振动周期为0.5 s，则波的传播方向和传播距离为(　　)




A． 向右，9 m
B． 向左，3 m
C． 向右，3 m
D． 向左，9 m



12.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的频率．若u增大，则(　　)



A．f增大，v增大
B．f增大，v不变
C．f不变，v增大
D．f减小，v不变



13.一列简谐波沿x轴正方向传播，在t＝0时波形如图所示，已知波速为10 m/s.则t＝0.1 s时正确的波形应是(　　)




A．
B．
C．
D．



14.一列简谐波在t＝0时刻的波形图如图 (a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则(　　)

A． 若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a点的振动图象
B． 若波沿x轴正方向传播，(b)图应为b点的振动图象
C． 若波沿x轴正方向传播，(b)图应为c点的振动图象
D． 若波沿x轴正方向传播，(b)图应为d点的振动图象
15.下列选项中正确的是(　　)
A． 在真空中，单凭耳朵就能听到歌唱家美妙的声音
B． 只要有机械波发出，一定能找到产生机械波的波源
C． 某空间找不到机械波，在这一空间一定找不到波源
D． “一石激起千层浪”，把小石子扔进平静的湖面，能激起无穷无尽的连续水波
二、填空题(共3小题)
16.二十世纪二十年代，天文学家哈勃从星光谱的观测中发现宇宙中所有的星系都在彼此远离退行，距离越远，退行速度越大，两者成正比，这个规律称为哈勃定律．一个遥远的超新星以速度v远离地球观察者，则地球观察者测量的星系光谱波长________(选填“大于”“等于”或“小于”)超新星发出光谱波长；地球观察者测量超新星发出光的传播速度为________(光在真空中传播速度为c)．
17.如图所示是两列相干波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅都为10 cm，波速和波长分别为1 m/s和0.2 m，C点为AB连线的中点．则图示时刻C点的振动方向________(选填“向上”或“向下”)，从图示时刻再经过0.25 s时，A点经过的路程为________cm.

18.如图所示，图甲为某一列简谐横波在t＝0.5 s 时的波形图，图乙为介质中P处质点的振动图象，则关于该波的说法正确的是________．

A．传播方向沿＋x方向传播
B．波速为16 m/s
C．P处质点振动频率为1 Hz
D．P处质点在5 s内路程为10 m
E．P处质点在5 s末内位移为0.5 m
三、计算题(共3小题)
19.有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？(v声＝340 m/s)
20.一列简谐波沿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．
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.



答案解析
1.【答案】C
【解析】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.
2.【答案】C
【解析】由题意知T＝s＝2 s，f＝＝0.5 Hz，A、D错误；λ＝3 m，则λ＝2 m，B错误；v＝＝m/s＝1 m/s，所以C正确．
3.【答案】A
【解析】λ＞3 m，故λ＝x2－x1＝3 m，λ＝4 m，C错；由T＋nT＝1 s得T＝，由v＝知D错；1 s末质点A在正向最大位移处，质点B在平衡位置，位移不相等，B错；
2 s末质点A在平衡位置，质点B在最低点，A对．
4.【答案】C
【解析】根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，C正确．
5.【答案】B
【解析】波沿x轴正方向传播，则Δt＝nT＋，周期为T＝s，频率为f＝＝Hz，(n＝0.1.2.3…)，所以波的频率可能为2.5 Hz,12.5 Hz，不可能为7.5 Hz，故A错误；波速为v＝λf＝4×＝(40n＋10)m/s，当n＝1时，v＝50 m/s，故B正确；由图读出P点的振幅A＝0.1 m，故C错误；波沿x轴正方向传播，在t＝0.1 s时刻与P相隔5 m处的质点和与P点相距1 m的质点振动情况完全相同，即距原点为3.5 m的质点在0.1 s时刻的速度方向．若波没有传播到此位置，则该质点不振动，由很多不确定因素，如也可能是距原点为1.5 m的质点在0.1 s时刻的速度方向，或者波源距离O点不到5 m，故D错误．
6.【答案】A
【解析】根据横波和纵波的定义可知A正确；声波是一种纵波，但地震波中既有横波，又有纵波，B错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，无论横波和纵波都是这样，故C选项错误；横波也能在气体、液体中传播，纵波也可在固体中传播，故D选项错误．
7.【答案】C
【解析】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．
8.【答案】C
【解析】根据题图乙可知，周期为T＝1.0 s，则频率为f＝＝1 Hz，且在t＝0时刻，M点向y轴负方向运动，所以波是沿x轴正方向传播的，故A、B错误；由题图甲可得波长为λ＝4 m，所以波速为v＝＝4 m/s，故C正确；由于时间t＝2 s＝2T，所以经过2 s，M点通过的路程是s＝8A＝8×0.2 cm＝1.6 cm，故D错误．
9.【答案】D
【解析】由c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振可知，波沿x轴正方向传播，由波的图象知，a、c相距半个波长，故＝0.5 s，周期T＝1 s．由图乙可知：t＝1.25 s时，此质点位于平衡位置到波峰之间，并且向y轴负向振动，图甲中满足此条件的质点位于de之间．
10.【答案】A
【解析】据题意，图示时刻x＝8 m处的质点具有正向最大速度，则波向x轴负方向传播．
由v＝，则该波的周期T＝＝s＝2 s，因为n＝＝＝2T，所以再经过4.5 s,x＝0处质点处于波峰位置，加速度为负向最大，A正确；x＝2 m处质点，处于平衡位置，B错误；x＝4 m处质点处于波谷，则有正向最大加速度，速度为零，C错误；x＝6 m处质点通过的路程为2×4×A＋A＝18 cm，故D错误．
11.【答案】C
【解析】由题，t2＝t1＋s，则波传播的时间为：Δt＝s，而周期为T＝0.5 s，则Δt＝T，波传播的距离为：Δx＝λ＝×12 m＝3 m，由波形平移法得知，波向x轴正方向传播．
12.【答案】B
【解析】由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率变高，f增大，故B项正确．
13.【答案】C
【解析】0.1 s时间内，波向前传播的距离x＝vt＝1 m，波形图为C所示图形．
14.【答案】B
【解析】在(b)的振动图象中，t＝0时刻质点在平衡位置且向y轴正方向运动，若波沿x轴正方向传播，(b)不可能是a、c、d三点的振动图象，故选项A、C、D错误，只有b点满足此条件，选项B正确．
15.【答案】B
【解析】机械波的产生应满足两个条件，一是波源，二是介质，二者缺一不可，故A错误；有波源未必有波动，但有波动一定有波源，故B正确，C错误；波可以传递能量，水波在传递能量的过程有损失，故水波要消失，D错误．
16.【答案】大于　c
【解析】根据多普勒效应，遥远的超新星以速度v远离地球观察者，则地球观察者测量的星系光谱波长大于超新星发出光谱波长；根据相对论原理，地球观察者测量超新星发出光的传播速度为c.
17.【答案】向下　100
【解析】根据图示可知波传播方向由B指向A，图示时刻C点在平衡位置，振动方向向下．波动周期T＝＝0.2 s，振动加强区域振幅为20 cm，从图示时刻再经过0.25 s时，即经过1.25个周期，A点经过的路程为5×20 cm＝100 cm.
18.【答案】ACD
【解析】由乙图读出，t＝0.5 s时刻质点P的速度向上，则由波形的平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故A正确．由图知：λ＝8 m，T＝1.0 s，则波速v＝＝m/s＝8 m/s，故B错误．P处质点振动频率f＝＝1 Hz，故C正确；t＝5 s＝5T，质点P的位移为0.质点P在一个周期内通过的路程是四个振幅，所以P处质点在5秒内通过的路程是s＝5×4A＝20×0.5 m＝10 m，故D正确，E错误．
19.【答案】325 m
【解析】汽车运动，声音传播，如图所示，

A到C的路程为s1＝v汽t＝30 m，设C点到山崖B的距离为s2；则声波由A到B再反射到C的总路程为s＝s1＋2s2，由题意知s＝v声t，联立解得s2＝325 m.
20.【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

21.【答案】(1)5 m/s　(2)1 s
【解析】(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.