上海市龙柏高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：机械波 章末综合复习测评（含解析）

机械波
1．如图所示，、是同一个水槽内的两个波源，它们在水槽中分别激起水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的波长分别为、，且，某时刻图中P质点处恰好两列波的波峰相遇。下列说法中正确的是（ ）
A．P质点的振动始终是加强的
B．经过半个周期，P质点恰好是两列波的波谷叠加
C．由于两列波的波长不同，因此P点的振动不遵从波的叠加原理
D．P点的振动仍遵从波的叠加原理，但并非始终加强
2．一根粗细均匀的绳子，右端固定，一人拿着左端的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻波形如图，则该波的（　　）
A．波速增大 B．波速减小 C．频率增大 D．频率减小
3．某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为和。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成（如图）。在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差开始振动，则（ ）
A．H先开始振动，震源距地震仪约
B．P先开始振动，震源距地震仪约
C．H先开始振动，震源距地震仪约
D．P先开始振动，震源距地震仪约
4．一艘固有频率为50Hz的渔船，停泊在海岸边，若此时海浪两相邻波谷间的距离为10m，海浪的传播速度为5m/s，则渔船摇晃的周期应是（　　）
A．2s B．0.02s C．0.5s D．0.1s
5．如图为一列机械波t时刻的波形图，已知该波的周期为T，波长为L，a、b、c、d为四个质量相等的振动质点，则（　　）
A．在t时刻，质点b的速度大于c的速度
B．在t+时刻，质点d的动能最大
C．从t时刻起，质点c比质点b先回到平衡位置
D．从t时刻起，到t+T时刻止，四个质点所通过的路程均为L
6．一列简谐横波，在t=0.2s时波的图象如图甲所示，这列波中质点P的振动图象如图乙所示，那么该波的传播速度和传播方向是(　　)
A．v=1.5m/s，向左传播
B．v=1.5m/s，向右传播
C．v=2.0m/s，向左传播
D．v=2.0m/s，向右传播
7．一列声波由空气传入水中，以下说法正确的是（ ）
A．声波的波长不变
B．声波的波长减小
C．声波的频率变大
D．声波的波速增加
8．一列波长大于3m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1=1.5m和x2=4.5m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1.00s后A点的位移处于正的最大值，由此可知(　　)
A．2s末A点的振动速度大于B点的振动速度
B．1s末A、B两质点的位移相同
C．波长为12m
D．波速一定为1m/s
9．如图所示，甲图是一列横波在某一时刻的图像，乙图是离O点3cm处的质点从这一时刻开始计时的振动图像，则下列说法正确的是（　　）
A．3cm处的这个质点在t=0时刻向轴正方向运动
B．这列波沿x轴负方向传播
C．质点的振动周期为8s
D．波速为50 m/s
E.3 cm处的这个质点再次回到平衡位置需要的时间为0.04 s
10．在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波．t1＝4 s时，距离O点为3 m的A点第一次达到波峰；t2＝7 s时，距离O点为4 m的B点第一次达到波谷．则以下说法正确的是( )
A．该横波的波长为2 m
B．该横波的周期为4 s
C．该横波的波速为1 m/s
D．距离O点为5 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s末
11．关于机械波的波长，下列说法正确的是(　　)
A．平衡位置相距一个波长的两个质点运动情况总是相同
B．运动情况总是相同的两个质点相距一个波长
C．在横波中，两个相邻的波峰间的距离等于一个波长
D．在横波中，波峰到相邻的波谷之间的距离等于半个波长
12．如图甲所示为一水平弹性细绳，O点为振源，OP=s，t=0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波。图乙为从t=0时刻开始描绘的质点P的振动图象。下列判断中正确的是(　　)
A．该波的频率为f=
B．这列波的波长为
C．t=0时刻，振源O振动的方向沿y轴正方向
D．t=t2时刻，P点的振动方向沿y轴负方向
13．如图所示，是某质点的振动图象及由此质点振动而激起的波的某时刻的波形图，下述说法中正确的是(　　)
A．乙是振动图象，甲是波动图象
B．由图象可知，振幅是2cm，周期是0.4s，波长是0.4m
C．P质点在此时刻的速度方向为正，而波源质点在0.2s时速度方向为正
D．这列波的速度是1m/s
14．一列简谐横波，在t=4.0s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图象。关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)
A．波速v=0.25m/s，向左传播
B．波速v=0.50m/s，向右传播
C．0到4.0s时间内，质点P通过的路程是1.0m
D．0到4.0s时间内，质点P通过的路程是0.32m
15．一列向右传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示，波速为0.6m/s，P点的横坐标x=0.96m，从图示时刻开始计时，此时波刚好传到C点．
（1）此时刻质点A的运动方向和质点B的加速度方向是怎样的？
（2）经过多少时间P点第二次达到波峰？
（3）画出P质点开始振动后的振动图象．
16．一列简谐横波沿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．
17．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．D
【解析】
AD．由图可知此时点正好是波峰与波峰的相遇点，随着时间推移，点的位移发生变化；同种介质，波速一定相同，由于，根据可知两列波的频率不同，不能发生干涉现象，所以不是始终振动加强的，但点的振动遵守波的叠加原理，并不始终加强的，故A错误，D正确；
B．由图可知此时点正好是波峰与波峰的相遇点，若经过波源的半个周期，波源在P质点恰好是波谷，波源在P质点不是波谷；若经过波源的半个周期，波源在P质点恰好是波谷，波源在P质点不是波谷；故B错误；
C．虽然波长不同，但均属于波，都有波的特性，遵从波的叠加原理，故C错误；
故选D。
2．C
【解析】
波速是由介质的性质决定的，与波长无关．由图读出波长的变化，抓住波速不变，由波速公式v＝λf分析频率的变化．
【详解】
AB．波速是由介质的性质决定的，与波长无关．故该波的波速保持不变．故A、B错误．
CD．由图看出，该波的波长减小，而波速一定，由波速v＝λf分析得知频率增大．故C正确，D错误．
故选C．
3．D
【解析】
纵波的速度快，纵波先到，所以先开始振动，则有
即
解得
故A、B、C错误，D正确；
故选D。
4．A
【解析】
由题意，渔船的振动属于受迫振动，故渔船摇晃的周期为海浪的传播周期，海浪两相邻波谷间的距离为10m，则波长λ=10m，由得
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【解析】
A．由于机械波平衡位置速度最大，由图可知质点b的速度小于c的速度，故A错误；
B．机械波向左传播，在时刻，d质点经过平衡位置，其动能最大，故B正确；
C．根据机械波向左传播，b、c的速度都向下，b靠近平衡位置，c离开平衡位置，所以质点b先回到平衡位置，故C错误；
D．在一个周期内质点通过的路程是四个振幅，与波长无关，故D错误。
故选B。
6．D
【解析】
由图乙读出t=0.2s时P质点的速度方向沿y轴负方向，由图甲判断出来波的传播方向是沿x轴正方向，即向右传播；
由甲图读出波长为
乙图读出周期为
则该波的波速为
故D正确，ABC错误。
故选D。
7．D
【解析】
波的频率是由波源决定的，故当声波由空气进入水中，频率不变。根据题波速变大，由波速公式
v=λf
得知，声波的波长变长，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．A
【解析】
A．经1.00s质点A处在正向最大位移，此时质点B处于平衡位置，且向下运动，再经1.00s质点A回到平衡位置处，速度最大，而此时B处于波谷处，速度为零，所以2s末质点A的振动速度大于B的振动速度，故A正确；
B．1s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，故B错误；
C、由题意作出波的图象如图

因为，结合题目中当质点B的位移为正的最大值时，质点A位移恰为零，且向上运动，则可知AB间距离为
由此解得该波波长，故C错误；
D．经1s质点A从平衡位置向上振动到正向最大位移处，则有
解得
所以波速
，（n=0，1，2…）
当n=0时，v=1m/s，故D错误。
故选A。
9．ABE
【解析】
AB．由乙图读出该时刻即t=0时刻3cm处的这个质点的速度方向为沿y轴正方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴负向；故AB正确；
CD．由甲图读出该波的波长为λ=4cm，由乙图周期为T=0.08s，则波速为
故CD错误。
E．3 cm处的这个质点再次回到平衡位置需要的时间为半个周期，即0.04 s，选项E正确。
故选ABE。
10．BC
【解析】
设波速为v，周期为T，由题意得：t1＝＋＝4 s t2＝＋T＝7 s由以上两式得：v＝1 m/s，T＝4 s，B、C均正确，该波波长为λ＝vT＝4 m，A项错误；波传播5 m所用时间为t＝＝5 s，所以t＝5 s时，距离O点为5 m的质点开始振动且振动方向向上，D项错误．
11．ACD
【解析】
ACD．根据波长的定义，平衡位置相距一个波长的两个质点运动情况总是相同。在横波中，两个相邻的波峰间的距离等于一个波长，波峰到相邻的波谷之间的距离等于半个波长，故ACD正确；
B．相邻的运动情况总是相同的两个质点相距一个波长，故B错误。
故选ACD。
12．BC
【解析】
AB．由甲、乙可知，振动从O传到P，用时t1，传播距离为s，故波速为
从乙图可知该波的周期为
故该波的频率为
波长
故A错误，B正确；
C．由乙图可知P点先沿y轴正向运动，则振源O在t=0时刻沿y轴正向运动，故C正确；
D．由乙图可知，t2时刻P点振动方向沿y轴正向，故D错误。
故选BC。
13．ABD
【解析】
A．甲图表示位移与坐标的关系，是波动图象；乙图表示质点的位移与时间的关系，是振动图象，故A正确；
B．由甲图读出振幅波长λ=0.4m，由乙图读出A=2cm，周期T=0.4s，故B正确；
C．由振动图象乙可知波源质点在该时刻从平衡位置向上振动，则波沿x轴负方向传播，由波动图象甲可知P质点在此时刻从平衡位置向下振动，速度方向为负；由振动图象乙可知t=0.2s时刻图线的斜率为负值，则波源质点在0.2s时速度方向为负，故C错误；
D．由甲图知波长为，由乙图知周期为，则这列波的波速
故D正确。
故选ABD。
14．AD
【解析】
AB．由甲图读出波长，由乙图读出周期T=2s，则该波的波速
由图乙知t=4.0s时刻质点P经过平衡位置向上振动，由甲图P点向上振动可知，波向左传播，故A正确，B错误；
CD．t=4s=2T，则质点P通过的路程
故C错误，D正确。
故选AD。
15．（1）质点A的运动方向沿y轴正方向．质点B的加速度方向沿y轴正方向．（2）1.2s（3）振动图象如图．
【解析】（1）波向右传播，质点A的运动方向沿y轴正方向．质点B的加速度方向沿y轴正方向．
（2）由图象可知，波长λ=0.24m，
波的周期 T=m/s=0.4m/s
波从该时刻传播到P经历的时间
P开始向下振动，第二次到达波峰
经历时间
所以t=t1+t2=1.9s
（3）P点开始振动方向向下，周期为0.4s，其振动图象如图．
16．(1)向上 (2)10 (3)0.6
【解析】
(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。
17．（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.....）
18．(i)20m/s(ii)t1=0.15 s；s总=6cm
【解析】(i)由题意知x=2m处的质点a连续两次位于波峰的时间间隔是0.2s，所以该简谐横波的周期为T=0.2s
波速为v=m/s=20m/s
(ii)由t=0时刻到x=9m处的质点c第一次位于波峰，该简谐波向右传播的距离为s=(9-2)m=7m
则t=s=0.35s
在上述时间内，x=9m处的质点c的振动时间为t1=0.35s-0.2s=0.15s
因此x=9m处的质点c通过的路程为s总=4×2×cm=6cm