山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：机械波 单元测试题（含解析）

机械波
1．图中所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示，由此可断定此横波（ ）.
A．向右传播，且此时质点B正向上运动
B．向右传播，且此时质点C正向下运动
C．向左传播，且此时质点D正向上运动
D．向左传播，且此时质点E正向下运动
2．某质点在坐标原点O处做简谐运动，其振幅为5cm，振动周期为0. 4s，振动在介质中沿x轴正向传播，波速为lm/s．若质点由平衡位置O开始向+y方向振动，经0. 2s时立即停止振动，则振源停止振动后经0. 2s时的波形是
A． B．
C． D．
3．下列关于横波、纵波的说法错误的是（ ）.
A．凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷
B．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波
C．纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部
D．质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波
4．将一部手机调在接收信号就发出声响并且振动的状态，然后将这部手机放在密封的玻璃罩內，当我们抽掉玻璃罩内的空气后，再发出信号呼叫该手机，你可以看到（ ）.
A．手机发出声音同时振动
B．手机发出声音但是不振动
C．手机没有发出声音也不振动
D．手机没有发出声音但是在振动
5．关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是（ ）.
A．振动是波动的成因，波动是振动的传播
B．一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就同时开始振动
C．波动过程是介质中质点由近及远移动的过程
D．横波的传播需要介质，纵波的传播不一定需要介质
6．机械波在介质中传播的过程中，下列说法正确的是（ ）.
A．介质中各个质点同时开始振动
B．介质中各个质点都做匀速运动
C．介质中质点间的作用力是形成波的条件
D．介质中质点的运动情况不可能有完全相同的
7．沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时，以下说法正确的是（ ）.
A．绳上各质点同时停止振动，横波立即消失
B．绳上各质点同时停止振动，纵波立即消失
C．离波源较近的质点先停止振动，较远的质点后停止振动
D．离波源较远的质点先停止振动，较近的质点后停止振动
8．一颗小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片小树叶从树上落下后漂在水面上，则小树叶将（ ）.
A．逐渐漂向湖心 B．逐渐漂向湖晔
C．在落下的地方上下振动 D．沿树叶所在的圆圈做圆周运动
9．关于机械波的传播特点，以下说法错误的是（ ）.
A．各质点都只在各自的平衡位置附近振动
B．相邻质点之间必定有相互作用力
C．前一质点的振动带动相邻后一个质点振动，后一质点的振动必定落后于前一个质点的振动
D．各质点也随波的传播而迁移
10．区分横波和纵波的依据是（ ）.
A．沿水平方向传播的叫横波 B．质点振动的方向和波传播的远近
C．质点振动的方向和波的传播方向 D．质点振动的快慢
11．一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x＝0．当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x＝2m的质点所处位置及运动情况是(　　)
A．在其平衡位置上方且向下运动
B．在其平衡位置上方且向上运动
C．在其平衡位置下方且向上运动
D．在其平衡位置下方且向下运动
12．有三根平行的弹性绳A、B、C，其左端分布在同一直线M、N上，让它们的左端同时开始振动，经过一定时间后出现了如图所示情况，其中P、Q是平行于M、N的一条参考线由图中信息可知（ ）.
A．形成的三列波的传播速度相同 B．形成的三列波的波长相同
C．弹性绳A中的质点振动的频率最大 D．弹性绳A中的质点振动的周期最大
13．如图所示是一列横波在某一时刻的波动图像，已知f质点此时刻的运动方向向下，以下说法正确的是（ ）.
A．波向左传播，质点h的运动方向向下 B．波向右传播，质点c的速度为零
C．波向左传播，质点b的运动方向向上 D．波向右传播，质点g的运动方向向上
14．以下说法正确的是（ ）.
A．声波在空气中传播时是纵波，在水中传播时一定是横波
B．波不但能传播能量，还能传递信息
C．发生地震时，由震源传出的地震波一定是横波
D．在固体介质中只能传播纵波
15．一列简谐横波沿x轴正方向传播， 时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到c点， 时波恰好传到e点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e是介质中的质点，求：
（1）此列波的波速即周期；
（2）质点d在到内通过的路程；
（3）写出从图中实线所处时刻开始计时，到处质点经过平衡位置向下运动所需时间的表达式。
16．波长为的红光从外的交通信号灯传到你的眼睛，需要多长时间？这种红光的频率是多少？
17．一列简谐横波沿x轴的正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，此时该波恰好传播到x=4m处，t=0.1s时，质点a第一次到达最低点，则
（1）b点的初始振动方向为？
（2）该波的传播速度为多少？
（3）t为多少时，位于x=8m处的质点b恰好第一次沿y轴负方向通过平衡位置．
18．下图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.03 s时刻的波形图， m处的质点在s时刻向y轴正方向运动，求：
① 该波的传播方向.
② 该波的可能周期.
③ 该波的可能波速.
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
AB．质点A正向上运动，由波形平移法可知，波向左传播，质点B、C向下运动，故AB错误
CD．由上可知，波向左传播，由波形平移法可知，质点D、E正向上运动，故C正确，D错误。
2．A
【解析】
因为质点振动的振动周期为0.4s，经0.2s形成半个波长，因为质点由平衡位置0开始向+y方向振动，则各质点起振方向沿+y方向，波形移动的距离x=vt=0.2m．故A正确，B、C、D错误．
故选A．
3．B
【解析】
A．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，在横波中，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷，故A正确；
BD．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，故B错误，D正确；
C．质点在纵波传播时来回振动，其中质点分布最密集的地方称为密部，质点分布最稀疏的地方称为疏部，故C正确。
本题要求选错误的，故选B。
4．D
【解析】
声音是由物体的振动产生的，声音的传播需要介质，声音在真空中不能传播，所以抽调玻璃罩内的空气后，声音传播不出来，故能看到手机没有发出声音但是在振动，故D正确，ABC错误。
5．A
【解析】
A．振动是的波的成因，波动是振动的传播，故A正确；
B．机械波的形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点，故离波源近的质点振动的早一些，故B错误；
C．波动过程是介质中质点振动形式由近及远移动，而质点不随波迁移，故C错误；
D．机械横波与纵波的传播，都需要介质，故D错误。
6．C
【解析】
【详解】
A．波是由近及远进行传播的；故介质中各质点并不是同时开始振动的，故A错误；
B．在波的带动下，传播各处的质点的运动都做机械振动，不是匀速运动，故B错误；
C．波是各质点相互带动形成的，介质中质点间的作用力是形成波的条件；故C正确；
D．介质中质点的运动情况均是相同的，故D错误。
7．C
【解析】
【详解】
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；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ABD错误，C正确。
8．C
【解析】
【详解】
一个小石子投向平静的湖水中央，激起圆形的水波向外传播，而水波是横波，传播过程中水面各质点上下振动，既不向外移动，也不向圆心移动，更不会沿波纹作圆周运动，故C正确，ABD错误。
9．D
【解析】
【详解】
A．波在传播的过程中，质点都在各自的平衡位置附近振动，A正确；
B．波靠前一质点对后一质点的作用力带动下个质点的振动，故相邻质点间必有相互作用，B正确；
C．前一质点的振动带动相邻质点的振动，后一质点的振动必须落后于前一质点的振动，C正确；
D．波传播过程中，传播的是形式和能量，波在传播的过程中，质点不随波迁移。故D错误。
本题要求选错误的，故选D。
10．C
【解析】
【详解】
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，故区分横波和纵波的依据是质点振动的方向和波的传播方向，故C正确，ABD错误。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图λ=4m，坐标x=2m的质点的振动情况与波源的振动情况总是相反．当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，则x=2m的质点在平衡位置下方且向上运动，故C正确．
故选C．
12．C
【解析】
【详解】
A．由图可以看出AB相同时间内传播的距离相等，C传播的距离为AB的一半，故AB波速相等，C的波速为AB的一半，C的速度最小，故A错误；
B．由图中的波形图可以看出B波长最长，故B错误；
CD．由图可知，A完成4次全振动，B完成1.5次全振动，C完成两次全振动，A完成的周期性振动的次数最多，所以A质点振动的频率最大，周期最小，故C正确，D错误。
13．C
【解析】
【详解】
A．由f质点此时刻的运动方向向下，可知波向左传播，此时质点h的运动方向与f相反，即运动方向向上，故A错误；
B．波向左传播，质点c位于波峰，速度为零，故B错误；
C．波向左传播，此时质点b、g的运动方向与f相反，即运动方向向上，故C正确，D错误。
14．B
【解析】
【详解】
A．声波是纵波，与传播的介质无关，故A错误；
B．波既可以传递能量，也可以传递信息，故B正确；
C．发生地震时，地震波中既包括横波也包括纵波，故C错误；
D．横波和纵波都可以在在气体、液体、固体中传播，故D错误。
15．（1）0.8s （2）20cm （3）
【解析】试题分析：找出波在t=0.6s时间内波向前传播的位移，求出波速，在根据求出周期；根据时间与周期的关系求质点d在这段时间内通过的路程；当t=0时x=4m处质点正经过平衡位置向下振动，即可求出该振动形式传到x=16m处需要的时间。
（1）如图可知，在t=0.6s时间内波向前传播的位移：
波速为：
则波的周期为：
（2）从t=0到d点起振需要的时间为：
d点实际振动时间为：
d质点通过的路程为：
（3）t=0时x=4m处质点正经过平衡位置向下振动，此振动形式传到x=16m处需要的时间为：
因此x=16m处质点经平衡位置向下运动所需时间为

点睛：本题主要考查了波动图象的理解能力．知道两个时刻的波形时，往往应用波形的平移法来理解，要知道介质中各个质点的起振方向相同，质点只振动，不随波向前移动。
16．
【解析】（1）红光信号以光速传播，由得
（2）由得
17．(1)向上 (2)10 (3)0.6
【解析】
【分析】
【详解】
(1)因t=0时刻，该波恰好传播到x=4m处，可知x=4m处的质点向上振动，则该波传到b点时，b点的初始振动方向也为向上；
(2)简谐横波沿x轴的正方向传播，图示时刻a质点正向下运动，经过T第一次到达最低点，即有T=0.1s，得 T=0.4s；由图知 λ=4m，则波速：
，
(3)当图示时刻a质点的状态传到b点处时，质点b恰好第一次沿y轴负方向通过平衡位置，则所用时间为:
，
即t=0.6s时，位于x=8m处的质点b恰好第一次沿y轴负方向通过平衡位置。
18．（2）①x正向； ② （n=0,1,2,3....）； ③ （n=0,1,2,3.....）
【解析】(1)虚线是x轴上传播的一列简谐横波t＝0.03 s时刻的波形图， 处的质点在时刻向y轴正方向运动，根据微平移法可知波向x正向传播。
(2) 波向x正向传播，由实线传到虚线所用时间（n=0,1,2,3.....），所以（n=0,1,2,3.....）
(3) 波向x正向传播，在0.03s内传播的距离可能是（n=0,1,2,3.....），波速 （n=0,1,2,3.....）