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 单元测试题（含解析）

机械波
1．如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M是波峰与波峰相遇点，设两列波的周期均为T，下列说法中正确的是（　　）
A．此时刻O处的质点正处在平衡位置
B．M、P两处的两质点始终处在平衡位置
C．随着时间的推移，M处的质点将向O点处移动
D．从此时刻起，经过，M处的质点到达平衡位置且此时位移为零
2．关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　）
A．频率不同的同类机械波相遇时，可以叠加，但不会发生干涉现象
B．机械波在进入两种不同介质界面前后，波速不变，频率随波长变化
C．只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
D．火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率低，声音变得低沉
3．关于机械振动和机械波，下列叙述正确的是（　　）
A．有机械振动必有机械波
B．有机械波必有机械振动
C．在波的传播中，振动质点随波的传播发生迁移
D．在波的传播中，若振源停止振动，波的传播会立即停止
4．同一波源分别在甲、乙两种不同介质中产生的甲、乙两列波,它们的频率分别为f1、f2,波速分别为v1、v2,波长分别为λ1、λ2,在下列关系式中正确的是(? ??)
A． B．
C． D．
5．一列沿x轴传播的简谐横波，某时刻波形如图所示，关于波的传播方向与质点a、b、c、d、e的运动情况，下列叙述正确的是（　　）
A．若波沿x轴正方向传播，a运动的速度将减小
B．若波沿x轴负方向传播，c将向上运动
C．若e比d先回到平衡位置，则波沿x轴负方向传播
D．若波沿x轴正方向传播，再经过半个周期b将移到d现在的位置
6．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图（b）所示的波形．则该波的( )
A．周期为Δt，波长为8L． B．周期为Δt，波长为8L．
C．周期为Δt，波速为 D．周期为Δt，波速为
7．如图所示，一简谐横渡在某区域沿x轴传播，实线a为t =0时刻的波形图线，虚线 b为t = 0.5s时刻的波形图线，虚线b与x轴交点P的坐标为x=1m，下列说法正确的是
A．t =0时刻P质点的位移为5cm
B．这列波的传播速度大小可能为32m/s
C．这列波的波源振动频率可能为2.25Hz
D．t =1.5s时刻P点可能处于波谷位置
E.若该波遇到宽度为7m的障碍物能发生明显的衍射现象
8．下列说法正确的是（ ）
A．机械波波源在均匀介质中无论运动与不运动，波在介质中的传播速度均不变
B．利用单摆测重力加速度试验中，小球的质量不需要测量
C．在障碍物的后面人可以听到前面人说话的声音是衍射现象
D．当观察者与波源相向运动时，波源的频率变高了
9．在介质中有一列向右传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，该时刻波刚好传到A点，再经过0.6s质点P开始起振，则
A．该简谐横波的传播速度为10m/s
B．该简谐横波的周期T为0.1s
C．质点P在t=0.65s时刻处于波峰位置
D．质点P处于波峰位置时质点A一定处于波峰位置
10．一列横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形曲线如图所示。已知这列波的质点P从t=0时刻起第一次达到波峰的时间为0.6s，质点PQ的坐标分别为（1，0）和（7，0），则有（　　）
A．这列波的频率为
B．这列波的波长为5m
C．这列波的传播速度为
D．当时，质点P的位移
E. 质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷
11．如图所示表示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为2cm，波速为2m/s，波长为0.4m，E点是BD连线和AC连线的交点，下列说法正确的是（　　）
A．A、C两点是振动减弱点
B．E点是振动减弱点
C．B、D两点在该时刻的竖直高度差为8cm
D．t=0.05s，E点离开平衡位置2cm
12．如图为演示波的衍射装置，S为水平面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板间有一狭缝，此时测得图中A处没有振动，下列说法正确的是(　　)
A．使波源的振动频率增大，可以使A处的水振动起来
B．使波源的振动频率减小，可以使A处的水振动起来
C．移动N板使狭缝间距增大，可以使A处的水振动起来
D．当A点振动后，挡板两边的波纹间距相等
13．如图所示，虚线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图，实线是这列波在t=s时刻的波形图。已知该波的波速是1.8m/s，则下列说法正确的是（　　）
A．这列波的波长是14cm
B．这列波的频率是15Hz
C．这列波一定沿x轴正方向传播的
D．从t=0时刻开始，x=6cm处的质点经0.05s振动到波峰
E.每经过s介质中的质点就沿x轴移动12cm
14．情形 1：如图，两列水波波源S1和S2的振幅分别为2A和A，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。情形 2：在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍微加大，其他条件不变，则干涉条纹将如何变？情形 3：用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的特征是（ ）
A．情形1中两列波在相遇区域发生干涉
B．情形1中此刻A点和B点的位移大小分别是A和3A
C．情形2中干涉条纹将变密
D．情形3中中央均为亮点的同心圆形条纹
E.情形3中用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的
15．如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.06 s时刻的波形图. 已知在t＝0时刻，x＝1.5 m处的质点向y轴正方向运动，则．
(1)判断该波的传播方向；
(2)求该波的波速；
16．图（a）为一列简谐横波在t=0.1s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点。图（b）为质点Q的振动图像，求：
（1）该波的振幅，波长和周期；
（2）该波的波速和传播方向。
17．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？
18．一列简谐横波沿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。
参考答案
1．D
【解析】
A．由图知O点是波谷和波谷叠加，是振动加强点，此时刻质点振幅最大，不处在平衡位置。故A错误；
B．由图知M点是波峰和波峰叠加，是振动加强点，不始终处在平衡位置。P点是波谷和波峰叠加，由于两列波振幅相同，所以始终处在平衡位置。故B错误；
C．振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，故C错误；
D．此时刻， M处的质点在波峰，经过，到达平衡位置且此时位移为零。故D正确。
故选D。
2．A
【解析】
A．频率相同是发生干涉现象的必要条件，故频率不同的同类机械波相遇时，可以叠加，但不会发生干涉现象。故A正确；
B．机械波在进入两种不同介质界面前后，频率不变，波长与波速变化。故B错误；
C．发生明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多。故C错误；
D．火车鸣笛时向我们驶来，距离变小，听到的笛声频率将比声源发出的频率高，声音变得高亢。故D错误。
故选A。
3．B
【解析】
AB．机械波的产生条件是机械振动在介质中的传播，二者条件同时具备，所以没有机械振动就没有机械波；有机械波必有机械振动，故A错误，B正确；
C．在机械波形成的过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动，并不随波一起迁移，传播的是振动形式和能量，故C错误；
D．当波源停止振动，波的传播方向上介质中的质点做阻尼振动，所以波的传播不会立即停止，故D错误。
故选B。
4．A
【解析】波的频率由波源决定，同一波源产生的两列频率是一定的，所以；
根据波速公式，f相同，则，即有：，故A正确，B、C、D错误；
故选A。
【点睛】波的频率由波源决定，波从一种介质进入另一种介质时，频率不变．根据波速公式即可求解。
5．C
【解析】
A．若波沿x轴正方向传播，由上下坡法可知，a正向平衡位置运动，速度增大，故A错误；
B．若波沿x轴负方向传播，由上下坡示可知，c正向下运动，故B错误；
C．若e比d先回到平衡位置，则e点正向上运动，由同侧法可知，波沿x轴负方向传播，故C正确；
D．在波的传播过程中，每个质点均在各自的平衡位置附近做机械振动，并不随波迁移，故D错误。
故选C。
6．BC
【解析】
图乙中质点处于平衡位置且正在向下振动，因此第一次出现图乙波形经过时间，根据图乙读出该波波长，波速，故BC正确，AD错误．
7．CDE
【解析】
A．P质点的平衡位置坐标为xP=1m，由图可知波长为8m，P质点的位移
故A错误
BC．若波向右传播，则有：
m/s
根据
解得：
Hz
若波向左传播，则有：
m/s
根据
解得：
Hz
当n=1时，Hz或Hz，故B错误，C正确；
D．当n=0时，则T=4s，波向右传播，P质点在t=l.5s时刻处于波谷位置，故D正确；
E．由于波长大于7m，故遇到障碍物能发生明显的衍射现象，故E正确。
故选CDE。
8．ABC
【解析】
A．只要波已经形成，机械波波源在均匀介质中无论运动与不运动，波在介质中的传播速度均不变，故A正确；
B．由于周期与球的质量无关，故在利用单摆测重力加速度实验中，小球的质量不需要测量，故B正确；
C．发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面，偏离原来的直线方向传播，在障碍物的后面可以听到前面人说话的声音是衍射现象，故C正确；
D．多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，故D错误；
故选ABC。
9．AD
【解析】
AB．由图象知，波长λ=2m，振幅A=2cm，由图知，A、P间的距离为，振动从A传到P的时间为，则波速为
则该波的周期为
故A正确，B错误；
C．质点P在时刻处于平衡位置，故C错误；
D．A、P间的距离为，质点P处于波峰位置时质点A一定处于波峰位置，故D正确；
故选AD．
10．ADE
【解析】
【详解】
波沿x轴正方向传播，由传播方向与振动方向的关系可知t=0时刻P振动的方向向下，则P质点经过=0.6s第一次到达波峰，所以可知周期为0.8s，波的频率为：=1.25Hz，故A正确；从波形图象可知此波的波长是4?m，故B错误；波速为：，故C错误；在t=0时刻P在平衡位置，经0.8s即一个周期回到原位置，故D正确；P、Q两质点相距6?m，即个波长，P、Q两质点振动步调相反，故E正确。
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．点A和点C均为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，故A正确；
B．B点是波峰与波峰，D点是波谷与波谷叠加点，即为振动加强点，则E点在振动加强点连线上，也是振动加强点，故B错误；
C．D点在该时刻波峰与波峰叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为4cm，B点在该时刻波谷与波谷叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为－4cm，则D、B两点在该时刻的竖直高度差为8cm，故C正确；
D．波传播的周期
E点为振动加强点且0时刻E点在平衡位置，再经过t=0.05s时，即为，则离开平衡位置的位移大小为4cm，故D错误。
故选AC。
12．BD
【解析】
【分析】
发生明显衍射现象的条件是障碍物或者小孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小，根据这个条件，本题需减小狭缝的宽度或增大波长，即可求得．
【详解】
A处没有振动说明不能发生明显的衍射现象．发生明显的衍射现象，必须减小狭缝的宽度或增大波长．所以C是错误的．要想增大波长，由知，当减小时，增大,所以B正确，A错误．发生衍射前后，波速，波长都是不变的，D正确．故选择BD.
13．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由波动图象可知，波长为：λ=12cm=0.12m，故A错误；
B．波速为：v=1.8m/s，则波的传播周期为
频率为
f==15Hz
故B正确；
C．，则波沿x轴正方向传播，故C正确；
D．t=0时刻，x=6cm处的质点，沿y轴负方向振动，经过0.75T达到波峰，时间为
△t=0.75T=0.05s
故D正确；
E．波传播过程中，质点不随波迁移，故E错误。
故选BCD。
14．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图看出，波源Sl形成的水波波长大于波源S2是形成的水波波长，两列波在同一介质中传播，波速相等，由波速公式v=λf得知，两列波的频率不等，不会形成干涉现象，但能发生叠加现象，故A错误；
B．根据两列水波波源S1和S2的振幅分别为2A和A，结合图可知，此时刻A点和B点的位移大小分别是A和3A，故B正确。
C．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍微加大，其他条件不变，根据可知，则条纹间距减小，干涉条纹将变密集，选项C正确；
DE．情形3中小圆盘和小圆孔衍射均为中央亮点的同心圆形条纹，选项D正确，E错误。
故选BCD。
15．（1）向右传播 （2）15+20n (n=0,1,2,3…)
【解析】（1）因在时刻， 处的质点向y轴正方向运动，由波形图可以出，该波的传播方向沿x轴正方向即向右传播；
（2）由图可知，在到这段时间内，波向右传播的距离为：

则波速为： ；
点睛：本题是多解问题，关键是会通过波形微平移确定各个质点的振动方向和波动方向；然后由图象得到质点传播的距离，最后求解传播速度。
16．（1）振幅10cm 波长8m 周期0.2s （2）波速40m/s 传播方向沿x轴负方向
【解析】试题分析：根据两图可以读出该波的波长、振幅和周期，从而求出波速，t=0.10s时Q点在平衡位置上，由乙图知下一时刻向下振动，从而确定了该波向左传播。
（1）由图（a）可知：振幅为10cm、波长λ=8m，由图（b）知周期T=0.2s。
（2）波速为： ，在t=0.10s时，质点Q沿y轴负方向运动，根据波形平稳法可知该波沿x轴负方向传播。
点睛：本题主要考查了波动和振动图象问题，关键是会根据振动情况来判断波的传播方向，抓住振动图象和波动图象之间的内在联系．要知道质点做简谐运动时，只有在平衡位置或波峰、波谷处的质点。
17．
【解析】（1）红光信号以光速传播，由得
（2）由得
18．（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。