四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：机械波 单元测试题（含解析）

机械波
单元测试题
1．机械波和电磁波都能产生多普勒效应。下列现象中不属于利用多普勒效应的是（　　）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速
B．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是否正常
C．发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离
D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断天体相对于地球的运动速度
2．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t1=0和t2=0.2s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期。下列说法正确的是（　　）
A．波速一定为0.4m/s
B．振幅一定为0.04m
C．波长可能为0.08m
D．周期可能为0.8s
3．如图所示，实线是某时刻的波形图象，虚线表示0.2s后的波形图象．
A．若这列波向左传播，则可确定它传播的距离的大小
B．若这列波向右传播，则可求它的最大周期
C．若波速是35m/s，则波的传播方向向右
D．不管波的传播方向如何，由图象都可以确定x=0的质点在0.2s时间内的位移和路程
4．平静湖面传播着一列水面波（横波），在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两个小木块每分钟都上下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30Hz
B．波长是3m
C．波速是1m/s
D．周期是0.1s
5．对于横波和纵波，下列说法中正确的是（　　）
A．质点在水平面内振动的波一定是横波
B．质点振动方向与波传播方向都在水平面内的波一定是横波
C．某时刻横波中波峰和波谷处的质点位移都是最大
D．横波中波峰处质点位移最大，波谷处质点位移最小
6．一列简谐横波某时刻的波形及传播方向如图所示，则该时刻P点的运动方向为（　　）
A．向上
B．向下
C．沿切线方向
D．向左
7．下列现象中属于机械波的是（　　）
A．风吹过麦田时形成的滚滚麦浪.
B．船驶过平静的湖面，湖面上形成的水波.
C．团体操中演员们此起彼伏形成的人浪.
D．在船摇晃时，船上的乘客都一起左右摇晃.
8．一列横波沿一条长绳传播，当波源突然停止振动时（
）
A．所有质点都立即停止运动
B．已经振动的质点继续振动，尚未振动的质点不会振动
C．离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动
D．离波源远的质点先停止振动，然后才是近的质点停止振动
9．图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x=0.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=1m的质点。下列说法正确的是（　　）
A．波速为0.5m/s
B．波的传播方向沿x轴负方向
C．0~2s时间内，P运动的路程为8cm
D．当t=7s时，P恰好经平衡位置向＋y方向运动
10．振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的被波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是（
）
A．振幅一定为A
B．周期一定为T
C．速度的最大值一定为v
D．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于他离波源的距离
E.若P点与波源距离s=vT，则质点P的位移与波源的相同
11．如图为某简谐横波的图像，实线表示时刻的波形图，虚线表示时刻的波形图。已知该波的波速是8m/s，则：该波的周期是__________s；该波沿__________方向传播。
12．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为6
m/s，t＝0时的波形如图所示。P、Q是介质中的两个质点，P点平衡位置为xP＝9
m，此时P点的振动方向为________
（填“向上”或“向下”）。Q点平衡位置为xQ＝11
m，则在t＝s时质点Q偏离平衡位置的位移为________。
13．如图甲所示为一列简谐横波沿x轴正向传播在t=0时刻的波形图，图乙为坐标轴上0~5m范围内某质点的振动图像，则这列波传播的速度大小为v=______m/s，图乙所对应的质点平衡位置的坐标为x=_________m。
14．甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿轴正向和负向传播，波速度均为.两列波在时的波形曲线如图所示，求:
（1）时，介质中偏离平衡位置位移为的所有质点的坐标;
（2）从开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为的质点的时间.
15．x=0处的质点在t=0时刻开始做简谐振动，产生的波沿x轴正方向传播，在t=0.4s时刻形成如图所示的一个完整波形，求从t=0到t=0.6s时间内：
（i）波传播的距离；
（ii）x=处的质点振动所通过的路程。
16．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻波刚好传播到x=6m处的A点，如图所示，已知波的传播速度为48m/s。请回答下列问题：
(1)从图示时刻起再经过多少时间B点第一次处于波峰；
(2)写出从图示时刻起A点的振动方程。
参考答案
1．C
【解析】
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速利用了声波多普勒效应的原理，故A正确，不符合题意；
B．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是否正常也属于声波多普勒效应的应用，故B正确，不符合题意；
C．发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离是通过光速远大于声速，用这个时间间隔乘以声速来估算的，故它不属于多普勒效应的应用，故C错误，符合题意；
D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断天体相对于地球的运动速度是属于光波的多普勒效应的原理应用，故D正确，不符合题意。
故选C。
多普勒效应是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者接受到的频率不同于振源频率的现象，据此判断即可。
本题考查的是多普勒效应在实际生活中的应用，能够很好地体现物理就在身边，物理与生活中的一些现象息息相关的新课改理念，是一道非常好的试题。
2．A
【解析】
B．观察波形图可知，振幅A=2cm，故B错误；
D．因为t1=0和t2=0.2s时的波形分别如图中实线和虚线所示，二者至少相差半个周期，故
0.2s=0.5T+nT（n=0、1、2……）
而T＞0.2s，故周期T=0.4s，故D错误；
C．由图可知，波长为16cm，即0.16m，故C错误；
A．根据波长、周期和波速的关系可知，波速
故A正确。
故选A。
3．B
【解析】
A．若波向左传播，它传播的距离的大小
不确定，A错误；
B．若波向右传播，波传播的最短时间为周期，根据波形的平移和波的周期性，得出时间与周期的关系式，再求出最大周期
得，当k=0时，T最大，；B正确；
C．由波速与时间乘积求出波传播的距离，再由波形的平移确定波的传播方向，当v=35m/s时，波传播的位移
所以，根据波形的平移得到，波向左传播，C错误；
D．由于周期不确定，所以无法确定x=0的质点在0.2s时间内的位移和路程，D错误。
故选B。
4．C
【解析】
木块的上下运动反映了所在位置水面质点的振动情况，即波传播方向上的质点每分钟完成30次全振动，因此其周期为：T＝s＝2s，故选项D错误；频率为：f＝＝0.5Hz，故选项A错误；又因为甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，所以sAB＝，解得波长为：λ＝＝2m，故选项B错误；根据波长、波速、周期间关系可知，这列水面波的波速为：v＝＝m/s＝1m/s，故选项C正确．
5．C
【解析】
AB．物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，称作横波，把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，称作纵波，所以质点在水平面内振动的波不一定是横波；质点振动方向与波传播方向都在水平面内的波不一定是横波，故AB错误；
CD．横波中波峰和波谷处质点的平衡位置相距半个波长的奇数倍，振动情况总是相反，横波中波峰和波谷处的质点位移都是最大，故C正确，D错误。
故选C。
6．A
【解析】
根据同侧法可知该时刻点的运动方向为向上，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【解析】
一般的物体都是由大量相互作用着的质点所组成的，当物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，这样就形成了波．
【详解】
当物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，物质本身没有相应的大块的移动，所以麦子的运动形成的不是波。故A错误
水浪是由于水之间相互带动而传播的；故属于波；故B正确；在人浪表演中是由于演员有节奏的起立和下蹲形成的，没有振动形式的传播和带动；故C错误；乘客左右摇晃为机械振动，不是机械波；故D错误；故选B。
【点睛】
本题考查机械波的定义，要注意理解波的性质，明确波的形成原因；在生活中能正确区分是否一些运动性质属于波动．
8．C
【解析】
ACD.当波源的振动方向与波的传播方向相互垂直时，称之为横波。当波源突然停止振动时，由于波是使质点间相互带动，并且重复，同时后一个质点比前一个质点滞后，所以离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动；波的形式仍在质点的振动下传播。最终所有质点将会停止振动，但靠近波源先停止，远离波源后停止振动，故AD错误，C正确；
B.已经振动的质点继续振动，尚未振动的质点，将在波的形式传播后，会停止振动，故B错误；
9．AC
【解析】
A．从图中可得波长λ=2m，周期T=4s，由公式可得波速
v=0.5m/s
选项A正确；
B．t=2s时x=0.5m处的质点向负y方向运动，故波的传播方向沿x轴正方向，选项B错误；
C．0～2s时间内，经过了半个周期，P运动的路程为
S=2A=8cm
选项C正确；
D．t=2s时，x=1m处的质点P位于波峰，从t=2s到t=7s经过时间
所以当t=7s时，质点P恰好经平衡位置向-y方向运动，选项D错误。
故选AC。
10．ABE
【解析】
ABD．在波传播过程中，各振动质点的振动周期、振幅、起振方向都和波源质点相同，故AB正确，D错误；
C．质点的振动速度大小跟波速无关，故C错误；
E．根据
s=vT
可知s等于一个波长，即P点与波源质点相位相同，振动情况总相同，位移总相同，故E正确。
故选ABE．
【点评】
本题考查了波动和振动的区别和联系，质点振动的速度是呈周期性变化的．
11．1.5
x轴负向
【解析】
[1]由题意可知
，
则该波的周期为
[2]当
时，波传播的距离为
即波传播了个波长，所以该波沿x轴负向传播。
12．向下
0
【解析】
[1]．波沿x轴正方向传播，P点的振动方向为向下.
[2]．由图像知波长=12m，周期
.
经过波向前传播8m，也就是把x=3m处从平衡位置向上的振动形式传到Q点，则在时质点Q偏离平衡位置的位移为零。
13．
【解析】
[1][2]由振动图像可知，图乙对应的质点在零时刻振动的位相为，2s时位相为，0时刻和2s末位相差为，根据
得
这列波的波速
由图乙可知，该质点经过到达平衡位置，则该质点平衡位置的坐标
14．(1)
(2)t=0.1s
【解析】
（1）根据两列波的振幅都为，偏离平衡位置位移为16的的质点即为两列波的波峰相遇．
设质点坐标为
根据波形图可知，甲乙的波长分别为，
则甲乙两列波的波峰坐标分别为
综上，所有波峰和波峰相遇的质点坐标为
整理可得
（ii）偏离平衡位置位移为是两列波的波谷相遇的点，
时，波谷之差
整理可得
波谷之间最小的距离为
两列波相向传播，相对速度为
所以出现偏离平衡位置位移为的最短时间
15．（i）6m；（ii）3cm
【解析】
（i）由图像可知，周期T=0.4s，波长λ=4m，波速
v==10m/s
则t=0到t=0.6s时间内波传播的距离
s=vt=6m
（ii）圆频率
x=0处质点t=0时刻开始向下振动，
其振动方程为
（cm）
波从x=0传播到x=m所需时间为
则在t=0.6s时，x=m处的质点已经振动了
t2=0.6s-s=s
即t=0.6s时，，x=m处的质点位移为
由于该质点起振方向也是向下，且
说明该点在t2内向下到最大位移处，再向上运动到y1处，所以0~0.6s内它通过的路程
l=A+（A-|y1|）=3cm
16．(1)；(2)
【解析】
(1)点离处波峰的距离为
波峰第一次到达B点的时间
(2)由图可知，波长为
根据可得周期为
根据可得角速度为
由图可知，振幅为
图示时刻，点经过平衡向下运动，所以点的振动方程是