成都市第三十一中学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）

2019-2020学年教科版选修3-4
机械波单元测试题（含解析)
1．关于机械波，下列说法中正确的是（
）．
A．波的传播过程就是介质中质点的迁移过程
B．波的传播过程就是振动能量的传递过程
C．波的传播方向就是质点振动的方向
D．波的传播速度就是质点振动的速度
2．在机械波传播过程中
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动
B．各质点由近及远地传播开去
C．各质点都在做匀速直线运动
D．各质点都在做匀加速直线运动
3．图a为一列简谐横波在时的波动图象，该波中处质点P的振动图象如图b所示，下列说法正确的是（　　）
A．该波的波速为2m/s
B．该波沿x轴正方向传播
C．时，质点P的位移为5cm
D．经过10s，P运动的路程为20m
4．关于机械波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．多普勒效应，是波源的频率发生变化引起的
B．波发生反射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化
C．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
D．发生明显衍射的条件是缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小
5．如图所示是两完全相同的波源形成的干涉图样（部分），其中实线和虚线分别表示波峰和波谷，a、b、c、d为波峰、波谷的交点，ad连线与bc连线交于e点（图中未画出），波源振幅为A。下列说法正确的是（　　）
A．质点a振动加强，此时位移为零
B．质点b振动加强，此时位移为A
C．质点e振动加强，振幅为2A
D．从此刻起，经过半个周期时间，质点c回到平衡位置
6．一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.7s时刻的波形如图中的虚线所示，则下列叙述正确的是（　　）
A．该波的波长为8m
B．波的周期可能为0.4s
C．波的传播速度可能为30m/s
D．质点P在t=0.7s时刻向下运动
E.x=4m与x=6m两质点的运动方向总是相反
7．如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5
s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5
s.关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)
A．波速为6
m/s
B．频率为1.5
Hz
C．t＝1
s时，x＝1
m处的质点处于波峰
D．t＝2
s时，x＝2
m处的质点经过平衡位置
8．已知两列在同一介质中相遇的简谐横波在x轴上沿相反方向传播，t=0形成如图所示波形，其中实线波向右传播且频率为5.0Hz，虚线波向左传播。则下列说法正确的是（　　）
A．t=0时x=15m处的质点振动速度方向向上
B．两列波在相遇区域会发生干涉现象
C．两列波的波速均为50
m/s
D．t=0.1
s时，平衡位置x＝10
m处的质点将位于平衡位置处
E.t=0.02s时，平衡位置x＝6
m处的质点位于x轴下方
9．一列沿x轴正方向传播的横波，其振幅为A，波长为λ，某一时刻波的图象如图所示。在该时刻，某一质点的坐标为（λ
，0）。下列选项正确的是（　　）
A．经过四分之一周期后，该质点的坐标为（λ
，-A）
B．经过一个周期后，该质点的坐标为（2λ
，0）
C．该时刻处的质点正在向y的正方向运动
D．此波由一种介质进入另一种介质，波的速度将变化
E.若障碍物的尺寸远大于λ，则可以发生明显的衍射
10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T。在t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为yP＝2cm，yQ＝－2cm，下列说法正确的是____
A．P点的速度正在增大
B．P点的振动形式传到Q点需要
C．P、Q在振动过程中，位移的大小总相等
D．在内，P点通过的路程为20cm
E.经过，Q点回到平衡位置
11．某时刻一列机械波波形如图所示，A与B两质点相距2m，此时A点速度方向沿y轴向上，经过0.04s，质点A第一次到达波峰此波沿x轴方向_______（填“正”或“负”）传播，波的传播速度为_______m/s，经过0.08s，质点B速度沿y轴_______（填“正”或“负”）方向。
12．抖动绳子的左端A，每秒做2次全振动，产生如如图所示的横波，则绳上横波的波速是________m/s，由图可判断出A开始振动的方向是________。（选填：向左、向右、向上、向下）。
13．图示为xoy平面内沿x轴传播的简谐横波在t0=0时刻的波形图象，其波速v=5.0m/s．此时平衡位置xp=0.15m的P点正在向-y方向运动，则该波的传播方向是__(选填“+x”或“-x”)，经过Δt=___s时间P点的加速度第一次达到最大且指向y轴负方向；
14．如图所示，一列沿轴传播的简谐横波，实线是在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波经Δt＝0.2s的波形图，(是波的周期)。
(1)若波的传播方向沿轴正方向，求波速；
(2)若波的传播方向沿轴负方向，求波速；
(3)若波的传播速度，波的传播方向如何？
15．波源从坐标原点运动开始计时，经过t=4s，形成如图所示波形，此时波恰好传到坐标为（4m，0）的P点，波源偏离平衡位置的最大位移为10cm。点Q坐标为（9m，0），再经过时间△t，Q点偏离平衡位置的位移恰好为+5cm。求：
①波在介质中传播的速度v；
②△t的大小？
16．图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线．经0.2s后，其波形如图中虚线所示．设该波的周期T大于0.2s，求：
(1)由图中读出波的振幅和波长；
(2)如果波向右传播，波速是多大？波的周期是多大？
(3)如果波向左传播，波速是多大、波的周期是多大？
参考答案
1．B
【解析】
A．波传播过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项A错误；
B．波的传播过程就是振动能量的传递过程，选项B正确；
C．波的传播方向与质点振动的方向是两个不同的概念，选项C错误；
D．波的传播速度和质点振动的速度也是两个不同的概念，选项D错误；
故选B．
2．A
【解析】
A．波在传播的过程中，质点都在各自的平衡位置附近振动，故A正确；
B．波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，故B错误；
CD．波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，并不是匀速度直线运动，也不是匀加速直线运动，故CD错误。
故选A。
3．A
【解析】
A．由题图可知
，
则该波的波速为
所以A正确；
B．由振动图象可知，时，质点P向下运动，根据同侧法，在波动图象中可以判断该波沿x轴负方向传播，所以B错误；
C．由振动图象可知，时，质点P的位移为0，所以C错误；
D．经过10s，该波向x轴负方向传播了5个波长，经历了5个周期，所以质点P运动路程为
所以D错误。
故选A。
4．D
【解析】
A．多普勒效应，是由于波源与观察者发生相对运动，导致观察者接受到的波的频率发生了变化，所以A错误；
B．波的反射，发生在同一种介质中，所以波的频率不变，波长和波速也不变，所以B错误；
C．在干涉现象中，振动加强点是指振幅最大的点，振动减弱点是指振幅最小的点，但是，加强点的位移不是总比减弱点的位移大，所以C错误；
D．发生明显衍射的条件是，缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小，所以D正确。
故选D。
5．C
【解析】
A．质点a是波峰与波谷相遇，所以属于减弱点，此时的位移为零，所以A错误；
B．质点b是波峰与波峰相遇，所以属于加强点，此时位移为2A，所以B错误；
C．质点e是ad连线与bc连线的交点，所以属于平衡位置与平衡位置相遇，属于加强点，振幅为2A，所以C正确；
D．从此刻起，经过半个周期时间，质点c将由波谷与波谷相遇变为波峰与波峰相遇，所以D错误。
故选C。
6．ABD
【解析】
A．由波形图可知，该波的波长为λ=8m，选项A正确；
B．由题意可知
（n=0，1，2，3……）
当n=1时，T=0.4s，即波的周期可能为0.4s，选项B正确；
C．波的传播速度
（n=0，1，2，3……）
则当v=30m/s时n不是整数，选项C错误；
D．根据“逆向爬坡法”可知，质点P在t=0.7s时刻向下运动，选项D正确；
E．
x=4m与x=6m两质点平衡位置间距不等于半波长的奇数倍，可知两质点的运动方向不总是相反的，选项E错误。
故选ABD。
7．ABD
【解析】
由图象可知，波长为λ=4m
AB.
由题意知
得周期为
因为该简谐波的周期大于0.5s，则n取0
频率为
波速为
故AB项与题意相符；
C.
t=0时x=1
m处的质点位于波峰，经t=1
s，即经过1.5个周期，该质点处于波谷处，故C项与题意不相符；
D.
t=0时x=2
m处的质点位于平衡位置正向上运动，经t=2
s，即经过3个周期，质点仍然位于平衡位置正向上运动，故D项与题意相符。
8．ACD
【解析】
A．t=0时x=15m处的质点由实线波引起的振动方向和由虚线波引起的振动方向都是向上的，则该质点的振动速度方向向上，选项A正确；
B．同一介质中两列波的波速相同，但是波长不同，可知频率不同，则两列波在相遇区域不会发生干涉现象，选项B错误；
C．实线波向右传播且频率为5.0Hz，可知周期
波长为λ1=10m，则波速
则两列波的波速均为50
m/s，选项C正确；
D．t=0.1
s时，则x=vt=5m，即实线波向右传播5m，虚线波向左传播5m，两列波在平衡位置x＝10
m处的质点引起的位移均为零，可知该质点将位于平衡位置处，选项D正确；
E．t=0.02s时，则x′=vt′=1m，即实线波向右传播1m，虚线波向左传播1m，平衡位置x＝6
m处的质点由实线波引起的位移为零，而由虚线波引起的位移大于零，由叠加原理可知此时质点位于x轴上方，选项E错误。
故选ACD。
9．ACD
【解析】
A．由题意可知，简谐横波水平向右传播，图示时刻（λ
，0）处质点向下运动，在经过四分之一周期，质点到达波谷位置，所以坐标为（λ
，-A），A正确；
B．经过一个周期后，质点回到原来的位置，坐标为（λ
，0），B错误；
C．，所以该质点正在向y轴正方向运动，C正确；
D．波速由介质决定，当一列波从一种介质进入另一种介质时，波的速度将变化，D正确；
E．当障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长更小时，可以发生明显的衍射，E错误。
故选ACD。
10．BCE
【解析】
A．由于波沿x轴正方向传播，可知P点正在向上运动，速度正在减小，A错误；
B．质点每振动一个周期T，波向前传播一个波长，由图可知，P、Q平衡位置间的距离恰好是半个波长，因此P点的振动形式传到Q点需要，B正确；
C．由于P、Q间平衡位置间的距离恰好是半个波长，因此振动过程中，P、Q位移总是大小相等，方向相反，C正确；
D．每经过一个周期，质点运动路程为4倍振幅，但经过，只有处于平衡位置或最大位移处的特殊点路程才是1倍振幅，其它点不再是1倍振幅，因此在内，P点通过的路程不是20cm，D错误；
E．质点Q的振动函数表达式
由图像及题意可求得
因此Q点再运动到平衡位置的时间
E正确。
故选BCE。
11．负
25
正
【解析】
由A点向上振动，可判定波沿x轴负方向传播，又由波动图像看出，波长
经质点A第一次到达最大位移处，则
所以波速
经，质点B处在平衡位置，速度沿y轴正方向。
12．4
向下
【解析】
[1]由图可知，AB距离为700cm，从A到B的距离为3.5倍波长，则波长为
因每秒做2次全振动，则周期为
则波速为
[2]波在传播时各质点开始振动方向与波源开始振动方向相同，因波向右传播，则B点正开始向下振动，故波源A点开始振动方向向下。
13．-x
0.05s
【解析】
[1][2]．P点此时正在向-y方向运动，根据走坡法可得该波向x轴负方向传播，P点的加速度第一次达到最大且指向y轴负方向，需要将波平移0.25m，则
14．(1)100cm/s；(2)80cm/s；(3)向轴正方向传播
【解析】
(1)由图知波长
当波向轴正方向传播时，波传播的距离
由于，故
所以
(2)当波向轴负方向传播时，波传播的距离
同理
所以
(3)波传播的距离
故波向轴正方向传播。
15．①1m/s；②（n=0，1，2，3…）或（n=0，1，2，3…）
【解析】
①波源从坐标原点运动开始计时，经过，形成如题目图所示波形，则可知
，
则根据公式可知波在介质中传播的速度为
②1.5m处的振动传到Q需要，则有
解得（n=0，1，2，3…）
0.5m处的振动传到Q需要，则有
解得（n=0，1，2，3…）
16．(1)
10cm,
0.24cm；(2)
0.9m/s,
0.27s；(3)
0.
3m/s,
0.8s
【解析】
(1)振幅A＝10cm；波长λ＝0.24cm
(2)波向右传播：传播距离为18cm，故波速为
波在一个周期内匀速平移一倍的波长，故：T1＝t
周期
(3)波向左传播：波形平移距离为6cm，故波速为
波在一个周期内匀速平移一倍的波长，故T2＝t，
周期T2＝4t＝4×0.2s＝0.8s