上海市中原中学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
1．一列简谐横波沿x轴传播，t=0.1s时的波形图如图甲所示，A、B为介质中的两质点。图乙为质点A的振动图像。以下判断正确的是（　　）
A．t=0.15s时，A的加速度为零 B．t=0.15s时，B的速度沿y轴正方向
C．从t=0.1s到t=0.25s，B的位移大小为10cm
D．从t=0.1s到t=0.25s，波沿x轴负方向传播了7.5cm
2．图甲为一沿x轴方向传播的简谐横波在某一时刻的波形图，P、Q、M、N是平衡位置分别在m、m、m、m处的质点，图乙为质点N以此时刻为计时起点的振动图象，则下列说法正确的是（　　）
A．在0.15s时间内，质点P沿x轴负方向移动了3m
B．这列波的传播速度为20m/s
C．这列波沿x轴正方向传播
D．从此时刻开始，质点M比质点Q早0.1s到达正最大位移处
3．如图所示，两个波源在水面上传播并产生干涉现象，其中实线和虚线分别表示振幅均为A的两列波的波峰和波谷，时刻M是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是（　　）
A．质点O、M的振动频率相等
B．质点P振动的振幅为A
C．质点M振动的振幅为A
D．若质点M振动的频率为2.5Hz，则从图示时刻起经1.7s后质点M的运动方向竖直向上
4．一列简谐横波在时的波形如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图象，下列说法正确的是（　　）
A．这列波向x轴正向传播
B．这列波的波长为18cm
C．时，P质点振动方向向下
D．P、Q两质点平衡位置间的距离为6cm
5．关于机械波的概念，下列说法中正确的是（ ）
A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移总是相同
C．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
D．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同
6．沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，两质点M、N的横坐标分别为m和m，t=0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向。若从t=0时刻开始，经0.25s质点N第一次到达平衡位置，则（　　）
A．该列波沿x轴负方向传播
B．该列波的周期为1s
C．该列波的波速为2m/s
D．0～1s内，质点N通过的路程等于8cm
7．一列简谐横波在时的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点，图（b）是质点Q的振动图像。下列表述正确的是（　　）
A．这列波的传播方向为沿着x轴负方向
B．t=2s时质点P的加速度方向沿着y轴负方向
C．这列波的传播速度大小为9cm/s
D．质点Q的平衡位置横坐标为9cm
8．如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，M为a波与b波的交点，且a波上的M质点正在向上运动，则下列说法正确的是 。
A．两列波具有相同的波速
B．此时b波上的质点M正在向上运动
C．两列波相遇时会产生稳定的干涉现象
D．若b波的周期为T，则b波上的M质点从图示位置到平衡位置的最短时间为T
E.在a波振源完成6次全振动的时间内b波振源可完成4次全振动
9．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻，该波传播到x轴上的质点B处，质点A在负的最大位移处。在t=0.3s时，质点A恰第二次出现在正的最大位移处，则（　　）
A．该波的周期为0.3s
B．该波的波速等于10m/s
C．t=0.6s时，质点B在平衡位置处且向下运动
D．波源由平衡位置开始振动时，一定是向上运动的
10．关于机械波的波长的下列说法中，正确的是（　　）
A．在波的传播方向上，相邻的、位移相同的两个质点间的距离等于波长
B．在波的传播方向上，相邻的、运动状态始终相同的两个质点间的距离等于波长
C．在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长
D．在一个周期内介质的质点所走过的路程等于波长
11．一简谐机械横波沿 x 轴正方向传播，波长为 λ，周期为 T。t=0 时刻的波形如图甲所示，a、b、c 是波上的三个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是（　　）
A．甲图 t=0 时质点 a 的加速度比质点 b 的大 B．甲图在时间里质点c沿x 轴运动到 b
C．乙图可以表示质点 c 的振动，结合甲图可求出波速 D．图乙可以表示质点 b 的振动，结合甲图可求出波速
12．一列简谐横波在t＝0时刻的图象如图甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为－1 cm，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是________。
A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的波速是m/s
C．从t＝0.6 s开始，紧接着的Δt＝0.6s时间内，A质点通过的路程是10m
D．从t＝0开始，质点P比质点Q迟回到平衡位置
E.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10m的障碍物，不能发生明显衍射现象
13．如图所示，甲为某一简谐波在时刻的图象，乙为甲图中质点B的振动图象，下列说法正确的是_______________。
A．甲图中机械波沿x轴向左传播
B．甲图中机械波的速度为2m/s，质点C经过1．0s将运动到B点处
C．时质点C向上振动
D．若该波能发生明显的衍射现象，则障碍物的尺寸一定等于4m
E.若该波与另一列波发生了稳定的干涉，则另一列波的频率必须为0.5Hz
14．如图，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源， t ＝ 0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为3 cm，周期为0.2 s．在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05 s开始振动．t ＝ 0.25 s时，x轴上距e点2.0 m的某质点第一次到达最高点，则(　　)
A．该机械波在弹性介质中的传播速度为10 m/s
B．图中相邻质点间距离为0.5 m
C．当a点经过的路程为9 cm时，h点经过的路程为12 cm
D．当b点在平衡位置向下振动时，c点位于平衡位置的上方
15．如图所示，实线和虚线分别为某种波在t=0时刻和t=0.5s时刻的波形曲线求:
(1)波长为多少?
(2)若波向x负方向传，周期的最大值为多少?
(3)若波向x正方向传，波速为多大?
(4)若波速为92m/s,则波沿哪个方向传播?
16．如图所示，在某介质中波源A、B相距d=20m；t=0时两者开始上下振动，A只振动了半个周期，B连续振动，已知两波源之间连线上距A点1m处的质点C在t=0到t=22s内所经过的路程为128cm，开始阶段两波源的振动图像如图乙所示（AB所形成的波传播速度大小相同）
（1）在t=0到t=22s内，质点C遇到从B发出的波在前进过程中的波峰的个数
（2）波源A、B所形成的波的传播速度是多少
17．波长50～10 m的无线电波适宜通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔1 500 km的远处最少需要多长时间？
18．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4 s.求:
（1）该波的波长，波速
（2）并判断P点此时的振动方向
（3）t=4s内质点P的运动距离，（设振幅为A=3cm）.
参考答案
1．D
【解析】
A．由图乙可知，t=0.15s时，质点A处于波谷位置，则此时A的加速度为最大，故A错误；
B．由图乙可知，波的周期为0.20s，则从图甲所示t=0.1s时开始经过0.05s即四分之一周期质点B处于平衡位置，速度方向沿y轴负方向，故B错误；
C．从t=0.1s到t=0.25s经历四分之三周期，质点B处于平衡位置，则B的位移为0，故C错误；
D．由图乙可知在t=0.1s时质点A处于平衡位置且向下振动，由同侧法结合图甲可知，波沿x轴负方向传播，由图甲可知，波长，由图乙可知，波的周期为0.20s，则波速为
从t=0.1s到t=0.25s，波沿x轴负方向传播了
故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
ABC．由乙图中知波传播的周期T=0.2s，由甲图中知波的波长=4m，则波的传播速度
由乙图中知t=0时刻质点N经平衡位置向上运动，则波沿x轴负方向传播；在0.15s时间内，质点P仅在平衡位置附近振动了，通过的路程为0.3m，质点P并不随波迁移，故AC错误，B正确；
D．从此时刻开始，质点M到达正最大位移处用时，即0.1s，质点Q在此时刻振动方向向下，到达正最大位移处用时，即0.15s，所以质点M比质点Q早0.05s到达正最大位移处，故D错误。
故选B。
3．A
【解析】
A．质点O和M的振动频率都等于波源的振动频率，所以A正确；
B．质点P是波峰和波谷相遇，总振幅为两列波分别引起振幅的差，故为0，所以B错误；
C．质点M为波峰与波峰相遇的点，故振幅为两列波振幅的和，为2A，所以C错误；
D．振动频率为2.5Hz，故周期为0.4s，1.7s也就是质点从波峰振动了个周期，因此质点到达平衡位置，并且向下振动，所以D错误。
故选A。
4．D
【解析】
A．根据图乙可知，此时Q振动方向向上，根据平移法可知，传播方向为x轴负向，故A错误；
B．根据图甲可知，波长为36cm，故B错误；
C．因为传播方向为x轴负向，根据平移法可知，P质点振动方向向上，故C错误；
D． 时的波形如图甲所示，P位移平衡位置，PQ间距为
故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．对于横波、质点振动的方向总是垂直于波传播的方向，而纵波质点振动的方向与波传播的方向在同一直线上，故A错误；
B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动情况总是相反，位移的大小总是相等，故B错误；
C．波传播的是能量形式，而任一振动质点都不随波向前移动，故C错误；
D．根据波的周期性可知，简谐波的周期和每个质点振动周期相同，故D正确．
6．ACD
【解析】
A．t=0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向，依据波的平移法，可知该列波沿x轴负方向传播，故A正确；
BC．该列波沿x轴负方向传播，则N点振动的方向向上，从t=0时刻开始，经0.25s质点N第一次到达平衡位置，可知该波在0.25s内传播的距离：x=3-2.5=0.5m，所以波速
由图可知，该波的波长为4m，则
故B错误，C正确；
D．由图可知，该波的振幅A=4cm，质点在半个周期为的路程等于2倍的振幅，所以0～1s内，质点N的路程等于8cm,故D正确。
故选ACD。
7．AD
【解析】
A．当时，Q向上振动，结合图（a）可知，该波沿x轴负方向传播，故A正确；
B．t=2s时质点P仍处于平衡位置下方向，其加速度方向沿着y轴正方向，故B错误；
C．由图（a）可以看出，该波的波长为为，由图（b）可以看出周期为，故波速为
故C错误；
D．设质点P、Q的平衡位置的x轴分别为，由图（a）可知，处，
因此
由图（b）可知，在时Q点处于平衡位置，经过，其振动状态向x轴负方向传播到P点处，所以
解得质点Q的平衡位置的x坐标为
故D正确。
故选AD。
8．ADE
【解析】
A．两列简谐横波在同一介质中传播，故具有相同的传播波速，A正确；
B．a波上的M质点正在向上运动，则波是向x轴正方向传播，b波上的质点M正在向下运动，故B项错误；
CE．由图知，a、b波的波长之比为2∶3，故周期比为2∶3，两列波相遇时不会产生稳定的干涉现象，C项错误，E项正确；
D．若b波的周期为T，则b波上的M质点从图示位置第一次到波谷时间为，故到平衡位置的时间为，D项正确。
故选ADE。
9．BD
【解析】
A．t=0.3s时，质点A第二次出现在正向最大位移处，则有
1.5T=t
解得周期
T=0.2s
选项A错误；
B．由图读出波长为λ=2m，则波速为
选项B正确；
C．t=0.6s时，质点B振动了3个周期，振动情况与t=0时刻相同，因波沿x轴正方向传播，所以质点B在平衡位置处且向上运动，选项C错误；
D．波传播方向上各点的起振方向都相同，都与t=0时刻质点B的振动方向相同，由平衡位置开始向上运动，选项D正确。
故选BD。
10．BC
【解析】
AB． 波的传播方向上，在波的传播方向上，相邻的、运动状态始终相同的两个质点间的距离等于波长，在波的传播方向上，某时刻两个相邻的位移相同的质点间的距离不一定等于波长，故A错误，B正确。
CD． 在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长，而走过的路程不是波长，故C正确，D错误。
故选BC。
11．AD
【解析】
A． 甲图 t=0 时质点 a位移最大，回复力最大，则加速度最大，而b 的位移为零，回复力为零，加速度为零，故A正确；
B．质点并不随波传播，而是在平衡位置附近振动，故B错误；
C．根据平移法可知，质点c振动方向向上，故乙图不是质点 c 的振动，故C错误；
D． 根据平移法可知，质点b振动方向向下，图乙可以表示质点 b 的振动，根据图像可得波长和周期，故可求波速，故D正确。
故选AD。
12．ABD
【解析】
A．由图乙可知0时刻，质点A的速度方向为沿y轴正方向，再由图甲判断出波的传播方向为沿x轴负方向，A正确；
B．由图甲读出波长为＝20m，由乙图知周期T＝1.2s则波速
B正确；
C．，质点做简谐运动时，在一个周期内质点A通过的路程为4倍振幅，则经过，A质点通过的路程
S＝2A＝4cm
C错误；
D．图示时刻质点P沿y轴负方向运动，质点Q沿y轴正方向运动，所以质点P将比质点Q迟回到平衡位置，将此图象与正弦曲线进行对比可知，P点的横坐标
xP＝m
Q点的横坐标
xQ＝m
根据波形的平移法可知质点P比质点Q迟回到平衡位置时间
t＝＝0.4s
D正确；
E．发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，该波的波长为20m，E错误。
故选ABD。
13．ACE
【解析】
考察波的图像含义。
【详解】
A．由B质点的振动图象可知，时刻B点向上振动，结合机械波的图象可以确定机械波向左传播，选项A正确；
B．机械波的速度
但质点并不“随波迁移”，选项B错误；
C．时，质点C向下振动，故时向上振动，选项C正确；
D．若该波发生了明显的衍射现象，则障碍物的尺寸可以是4m左右，但不一定是4m，选项D错误；
E．只有频率相同的两列波相遇才能发生稳定的干涉现象，选项E正确。
故选ACE。
14．ABC
【解析】
A．据题波的周期为0.2s，t=0时刻e点从平衡位置开始向上做简谐运动，经过t=0.05s，e点第一到达最高点。t=0.25s时，x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点，则知该质点的振动比e点落后一个周期，所以波长为 λ=2m，波速
故A正确；
B．由波的周期为 T=0.2s，后一质点比前一质点迟
0.05s=T
开始振动，可知相邻质点间的距离等于波长，为0.5m，故B正确；
C．根据对称性知，h点的振动情况与b点相同，当a点经过的路程为9cm时，a点振动了0.75T，则b点振动了T，此时b点经过的路程是
4A=12cm
则h点经过的路程为12cm，故C正确；
D．波从e点向左右两侧传播，根据波的传播方向知，当b点在平衡位置向下振动时，c点位于波谷，故D错误。
故选ABC.
15．（1）（2）
（3）
（4）轴正方向传播
【解析】
（1）该波中包含两种频率的波，根据波形的周期看出读出该波的波长为
（2）若波向轴负方向传播，则传播的距离为：
波速的可能值为：
所以波的周期为：
当时，周期最大，即
（3）若波向轴正方向传播，则传播的距离为：
则波可能为：
（4）当，由，可知波向轴正方向传播。
16．（1）1个波峰 ；（2） v=1.0m/s
【解析】①两波源之间连线上距C质点在到内所经过的路程：
两波源之间连线上C质点在先经过A波传播时振动的路程s1为：
距B点处的C质点在后经过B波传播时振动的路程s2为:
相当于B波6个振幅
则B波传播到点C,使C质点振动了1.5个周期
质点C遇到从B发出的波在前进过程中波峰的个数为1个
②由图知
B波传播的距离19m时间为：
传播速度为：
17．0.6×107～3×107 Hz , 5×10－3 s
【解析】
根据公式c＝λf，得：
所以，这些无线电波的频率范围是0.6×107～3×107 Hz.
传到相隔1 500 km的远处需要的最少时间：
【点睛】本题主要考查学生对：电磁波的产生的了解和波速、波长和频率关系式的掌握，是考试的热点．
18．（1）λ＝1.0 m， 2.5 m/s（2）沿y轴正方向振动.（3）1.2m
【解析】
试题分析：由图象可知波的波长，根据可求得波速；
（1）由题图知波的波长λ＝1.0 m，又知周期T＝0.4 s，
则该波的波速为：
（2）波向x轴正方向传播，根据靠近振源的质点带动后面的质点振动，可以判断P点沿y轴正方向振动．
（3）质点在一个周期内运动的距离为4倍的振幅，质点在运动的周期数为：n=t/T=10
质点P的运动距离为：S=n·4A=40A=120cm=1.2m