宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：机械波 单元测评（含解析）

机械波
1．沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示，A， B、C三个质点的平衡位 置分别为xA=1.5m、xB=2m、xC=3m，t=0.9s时质点A恰好第二次到达波峰，下列说法正确中的是
A．波传播的速度为10m/s
B．t=0.1s时质点A运动到质点B的位置
C．质点C在t=0.9s时沿y轴负方向振动
D．质点B的振动表达式为y=5sin（2.5πt）cm
2．一列简谐横波某时刻波形如图所示，下列说法正确的是
A．x=a处质点振动的能量大于x=b处质点的振动能量
B．x=b处质点的振动的频率由波源决定
C．x=c处质点的振幅大于x=b处质点的振幅
D．x=c处质点比x=a处质点少振动一个周期的时间
3．关于机械波，下列说法正确的是（ ）
A．波的传播方向就是质点振动的方向 B．波的传播速度就是质点的振动速度
C．波的传播过程就是介质质点的迁移过程 D．波的传播过程就是振动能量的传递过程
4．一列简谐横波沿 x 轴传播,a、b 为 x 轴上的两质点,平衡位置分别为 x=0,x=xb（xb>0）.a 点的振动规律如图所示。已知波速为 v=1m/s,在 t=0s 时 b 的位移为 0.05m,则下列判断正确的是
A．从 t=0 时刻起的 2s 内，a 质点随波迁移了 2m
B．t=0.5s 时，质点 a 的位移为 0.05m
C．若波沿 x 轴正向传播,则可能 xb=0.5m
D．若波沿 x 轴负向传播,则可能 xb=2.5m
5．下列关于机械振动和机械波的说法正确的是（ ）
A．有机械波一定有机械振动，有机械振动一定有机械波
B．横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C．在波传播方向上的某个质点的振动速度和波的传播速度是一致的
D．机械波的频率由介质和波源共同决定
6．如图所示，图中实线和虚线分别是x轴上沿x轴正方向传播的一列简谐横波在和时刻的波形图，则（ ）．
A．该波的频率可能是
B．该波的波速可能是
C．时，处质点的加速度方向沿y轴正方向
D．各质点在0.03s内随波迁移0.9m
7．如图甲所示，沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f，相邻两质点之间的距离均为2 m，各质点均静止在各自的平衡位置，t=0时刻振源a开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以的速度水平向右传播，则下列说法正确的是
A．波传播到质点c时，质点c开始振动的方向沿y轴正方向
B．0～4 s内质点b运动的路程为12 cm
C．4～5 s内质点d的加速度正在逐渐减小
D．6 s时质点e第一次回到平衡位置
E. 各质点都振动起来后，a与c的振动方向始终相同
8．一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8 m．周期为2 s．t=l s时刻波形如图l所示，a、b、d是波上的质点。图2是波上某一点的振动图像。则下列说法正确的是
A．图2可以表示d点的振动 B．图2可以表示b点的振动
C．a、b两质点在t=1.5 s时速度大小相同 D．该波传播速度为v=4 m/s
9．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示。己知波的传播周期T=2.0s，P为传播介质中的一个质点，下列说法正确的是（ ）
A．该列波的波长为4m
B．该列波的波速为2m/s
C．若波沿x轴正方向传播，则质点P此时速度方向沿x轴正方向
D．再经过时间t=3.0s，质点P的加速度为零
E.经过一个周期，质点P通过的路程为0.6m
10．下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是(　　)
A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B．相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同
C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和
D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
E.相遇之后，振动加强区域内质点的位移始终最大
11．在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v=200m/s，已知t=0时刻，波刚好传播到x=40m处，如图所示，在x=400m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是_____．
A．波源开始振动时方向沿y轴负方向
B．从t=0开始经0.15s，x=40m处的质点运动的路程为0.6m
C．接收器在t=2s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接受器接收到波的频率可能为9Hz
E.若该波与另一列频率为5Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，不能产生稳定的干涉图样
12．如图所示，两列简谐横波的振幅都是20cm，在同一介质中传播，实线波沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播，某时刻两列波在图示区域相遇，则 .
A．实线波与虚线波的周期之比为1：2
B．实线波与虚线波的频率之比为1：2
C．实线波与虚线波的波速之比为1：1
D．两列波在相遇区域会发生干涉现象
E.实线波与虚线波的波长之比为1：2
13．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，(t+0.6s)时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、 c、P、0是介质中的质点，则以下 说法正确的是
A．这列波的波速可能为50 m/s
B．这段时间内质点a通过的路程一定小于30 cm
C．质点c在这段时间内通过的路程可能为60 cm
D．若T=0.8s，则质点b在这段时间内通过的路程一定等于30 cm
E.若T=0.8 s，当(t+0.4s)时刻开始计时，则质点c的振动方程为的cm
14．振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动，频率为时刻向右传播的简谐横波如图所示则以下说法正确的是
A．该横波的波速大小为
B．时，处的质点振动方向向下
C．时，处的质点处在平衡位置且振动方向向下
D．传播过程中该横波遇到小于1m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象
E. 若振源S向右匀速运动，在振源S右侧静止的接收者接收到的频率小于5Hz
15．如图所示是一列沿x轴传播的机械波图象，实线是t=0时刻的波形图，虚线是经Δt=3.0s时的波形图，P是平衡位置在x=1m处的质点.
①求该列波的周期和波速；
②若波速为5.0m/s，则从t=0时刻起质点P第二次运动到波峰需多长时间.
16．设B、C为两列机械波的波源，它们在同种介质中传播，其振动表达式分别为yB=0.1cos(2πt) cm和yC = 0.1cos（2πt + π）cm，发出的波的传播方向如图中的虚线所示，2s末P点开始起振．它们传到P点时相遇，40cm，50cm．试求：
(1)这两列波的波长
(2)P点形成合振动的振幅
17．下图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线．经后，其波形如图中的虚线所示．
（）如果波是向左传播的，波的速度是多大．
（）如果波是向右传播的，波的速度是多大．
（）如果波速是，则波向哪个方向传播．
18．如图（）表示一条均匀细绳， 、、、、……表示绳上的一系列等间隔的质点，由到点的长度为．一列简谐横波沿此绳传播，在时刻，绳上点的位置及运动方向如图（）所示； 时刻，绳上各点的位置如图（）所示； 时刻，绳上各点的位置如图（）所示．试确定：
（1）波的传播方向；
（2）此波的波长；
（3）此波在绳中的最小传播速度．
参考答案
1．D
【解析】
A．由图可得：波长λ=4m，根据波向右传播可得：当波向右传播△x=4.5m时质点A恰好第二次到达波峰，故波速，周期，故A错误；
B．波上质点不随波的传播而迁移，图示简谐横波只在y方向上振动，x方向的位移为零，故质点A不可能运动到质点?B?的位置，故B错误；
C．质点A、C水平位之间距离△x′＝1.5m，t=0.9s时质点A恰好到达波峰，故质点C位移为负，根据波形，由波向右传播可得：质点C沿y轴正方向运动，故C错误；
D．根据波向右传播可得：t=0时刻，质点B在平衡位置向上振动；由图可得：振幅A=5cm，又有周期T=0.8s，故质点B的振动表达式为为y=5sin2.5πt（cm），故D正确；
故选D。
2．B
【解析】
A．由题意知，该波为简谐波，所以在传播的过程中没有阻尼，故质点a振动的能量等于质点b的振动能量，故A错误；
B．简谐波在传播的过程中，质点的振动频率由振源决定，故B正确；
C．传播过程中无能量损失，所以各质点的振幅都相同，故C错误；
D．由图知，因不知传播的方向，故不能判断a、c两质点谁先振动，故D错误。
故选B。
3．D
【解析】
A.机械波的传播方向与质点振动方向无关，A错误；
B.波的传播速度与质点振动速度无关，B错误；
C.波的传播过程中，质点在平衡位置附近振动，不随波迁移，C错误；
D.波的传播过程将波源的振动能量传播出去，故D正确；
故选D。
4．D
【解析】
根据图象可知该波的周期为2s，振幅为0.05m。
A.在波传播过程中，各质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波传播。故A错误；
B.由图可知，t＝0.5s时，质点a的位移为?0.05m。故B错误；
C.已知波速为v＝1m/s，则波长：
；
由图可知，在t＝1s时刻a位于平衡位置而且振动的方向向上，而在t＝1s时b的位移为0.05m，位于正的最大位移处，可知若波沿x轴正向传播，则b与a之间的距离为：
，
可能为：
。
故C错误；
D.结合C的分析可知，若波沿x轴负向传播，则b与a之间的距离为：
，
可能为：
。
故D正确。
5．B
【解析】
产生机械波两个必备条件，一个是有机械振动，另外还有传播这种振动的介质，若没有介质，有机械振动，而不会产生机械波，A错误；横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，与频率及振幅无关，B正确；质点振动时做简谐振动，而波匀速传播，振动速度与波速完全不同，C错误；机械波的频率由波源决定，与介质无关，D错误．
6．A
【解析】
A．该波沿x轴正向传播，因此实线波形到虚线波形传播时间为：
当时，T=0.04s，该波频率：
故A正确.
B．根据波形图可知波长，若该波波速，对应周期：
不满足A选项中关于周期的等式，故B错误。
C．时刻，处质点位于波峰和平衡位置之间，质点加速度指向平衡位置，沿y轴负方向，故C错误。
D．波在传播过程中波上质点不随波迁移，故D错误。
故选A.
7．ABE
【解析】
根据乙图可知，波源a开始起振的方向竖直向上，所以波传播到质点c时，质点c开始振动的方向也竖直向上，故A正确；波的周期与a点振动周期相等，由图乙知：周期为T=2s，根据公式，得：，波从a传到b点的时间为，则在0-4s内质点b已经振动了t=3s时间，而，所以质点b运动路程为，故B正确；波从a传到d点的时间为，则在4s时，质点d已经振动了1s，则在4-5s这段时间内质点d正由平衡位置向波谷运动再回到平衡位置，加速度先增大后减小，故C错误．ae之间得距离为8m，则在4s时质点e开始起振，则在5s时第一次回到平衡位置，D错误；该波的波长，此六质点都振动起来后，a、c的距离等于一个波长，故a与c的振动方向始终相同，故E正确；选ABE.
8．AD
【解析】
【详解】
AB．由图2知，t=0时刻质点经过位置向下运动，图1是t=0时刻的波形，此时a位于波峰，位移最大，与图2中t=0时刻质点的状态不符，而质点b在t=0时刻经过平衡位置向下运动，与图2中t=0时刻质点的状态相符，所以图2不能表示质点d的振动，可以表示质点b的振动，故A正确，B错误；
C．t=1.5 s时刻，即从图示位置再经过四分之一周期，质点a到达平衡位置，质点b到达最低点，则ab两质点速度大小不相等，故C错误；
D．波的波长为8m，周期为2s，故传播速度
故D正确；
故选AD.
9．ABD
【解析】
A.由某时刻的波形图可知，该列波的波长为=4m，故A正确；
B.波的传播周期T=2.0s，该列波的波速
v==m/s=2m/s
故B正确；
C.若波沿x轴正方向传播，则根据波在介质中传播的特点，由“上下坡”知质点P此时速度方向沿y轴正方向，故C错误；
D.再经过时间t=3.0s，质点P仍然在平衡位置，质点P的加速度为零，故D正确；
E.经过一个周期，质点P通过的路程为振幅的4倍，即为0.4m，故E错误。
故选ABD.
10．BCD
【解析】
【详解】
A．当左列波和右列波相遇时，叠加时的振动方向相同的，则相互加强；当振动方向相反时，则相互抵消，即若加强则两列波都加强，若减弱则两列波都减弱，而不是一列波减弱一列波加强，故A错误；
BD．两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同，即每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰，波具有独立性，故B正确，D正确；
C、在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。故C正确。
E．相遇之后，振动加强区域内质点的振幅最大，但是位移不是始终最大，选项E错误；
故选BCD。
11．ABE
【解析】
【详解】
A．根据波向右传播，由图可得：波前x=40m处质点向下振动，故波源起振方向向下，故A正确；
B．t=0时刻，x=40m处质点开始振动；由图可得：波长λ=20m，故周期T＝＝0.1s，故质点振动时间t＝0.15s＝1T，运动路程s=6A=60cm=0.6m，故B正确；
C．由波速可得：波传播到接收器处的时间，故C错误；
D．波源向接收器运动，由开普勒效应可知：接收到的波的频率增大，即接收到的频率f＞1/T＝10Hz，故D错误；
E．两列波的频率不同，故不能产生稳定的干涉图样，故E正确；
12．ACE
【解析】
【详解】
ABCE.因为波速只由介质决定,所以二者波速相同，结合，可知虚线波是实线波波长的两倍，其周期为实线波的两倍，频率是实线波的一半，故ACE正确B错误
D.两列波频率不同不会发生明显干涉现象，故D错误。
13．ACD
【解析】
A、由图可知，波的波长λ=40m，两波形相隔时间0.6s=(n+3/4)T，(n=0,1,2,…)???可得：，(n=0,1,2,…)??，波速，(n=0,1,2,…)?，当n=0时，v=50m/s，A正确；
B、这段时间等于(n+3/4)T，质点a通过的路程可能大于30 cm ，B错误；
C、质点c在这段时间内振动的时间为(n+1/2)T，通过的路程可能为（4n+2）A，当n=1时，通过的路程为60 cm，C正确；
D、若T=0.8s，0.6s等于3/4个周期，则质点b在这段时间内通过的路程一定等于3A=30cm，D正确；
E、若T=0.8 s，(t+0.4s)时刻时c点位于波峰位置，则质点c的振动方程为的m，E错误．
故选ACD．
14．ACD
【解析】由图可知，该波的波长是 λ=2m，则波速大小为 v=λ?f=2×5=10m/s。故A正确。y轴右侧的波向右传播，根据波形的平移法得知，t=0时，x=1m处的质点振动方向向上。故B错误。该波的周期：T=1/f=0.2s，所以：t=0.5s=2T．x=3m处的介质点与t=0时，x=2m处的介质点振动方向相同，t=0时，x=2m处的质点振动方向向下，那么所以t=0.5s时，x=3m处的质点在平衡位置且振动方向向下。故C正确；根据衍射的条件可知，传播过程中波只有遇到小于2m或与2m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象。故D正确。若振源S向右匀速运动，在振源S右侧静止的接收者接单位时间内收到的波的个数增大，所以频率大于5Hz．故E错误。故选ACD。
点睛：解答此题一要抓住左右两列波的对称性；二要会分析波动形成的过程，分析质点的振动与波动之间关系。
15．①若波沿x轴正向传播，传播速度；若波沿x轴负向传播，传播速度 ②1.4s
【解析】由图可知波长为
①若波沿x轴正向传播，则有：
解得：
传播速度:
若波沿x轴负向传播：
解得：
传播速度:
②传播距离: ，故波向x轴负向传播
从t = 0时刻起质点P第二次运动到波峰所需时间： ,
解得: t = 1.4s
16．(1) 0.2m (2) 0.2cm
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由振动表达式，知
则波的周期为
据题，波从B传到P的时间为，则波速为
波长为
(2)据题可知，两个波源振动反向，两列波到P点的波程差：
故P点为加强点，振幅为
．
17．（）（）（）左
【解析】由图知，该波的波长： 因为该波的周期大于，则波在内传播的距离小于一个波长．
（）如果波是向左传播的，波传播的距离
故波速为：
（）如果波是向右传播的，波传播的距离
故波速为：
（）若波向右传，则波速
若波向左传，则波速
所以当时，向左传播符合条件．
18．（1）向右（2）（3）
【解析】（1）根据10或者11点向上振动，其左边的点在上方，故波源在左侧，波向右传
（2）绳子上每个间隔的长度为，由图可以看出波长为12个间隔的长度，则波长故波长
（3）14s内经过了n加周期，则有： ，同理有：
两式相减得： ，当时，
故最小波速为：