上海市民立中学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，一列简谐横波沿x轴负方向传播，关于图中标明的四个质点，速度为正、加速度为负的质点是(　　)
A．M B．N C．P D．Q
2．一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，图中质点A的振动图象如图乙所示．则下列说法中错误的是（　　）
A．这列波的波速是25m/s
B．这列波沿x轴负方向传播
C．质点A在任意的1s内所通过的路程都是0.4m
D．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为1.25Hz
3．有一障碍物的宽度为10m，下列衍射现象最明显的是(　　)
A．波长为40m的波
B．波长为9.9m的波
C．频率为40Hz的声波(声速v=340m/s)
D．频率为5000MHz的电磁波(波速v=3.0×108m/s)
4．对声波的各种现象，以下说法中正确的是
A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共鸣现象
B．绕正在发音的音叉为圆心走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是多普勒效应现象
C．古代某和尚房里挂着的磐常自鸣自响，属于声波的共鸣现象
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象
5．关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是（?? ）
A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加
B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点
C．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
D．两列频率相同的波相遇时，振动加强点的位移总是比振动减弱点的位移大
6．声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为
A．声波是纵波，光波是横波 B．声波振幅大，光波振幅小
C．声波波长较长，光波波长很短 D．声波波速较小，光波波速很大
7．一列横波在x轴上传播，在某时刻波形图如图所示，已知此时质点E的运动方向向下，则
A．此波沿x轴正方向传播 B．质点C此时向下运动
C．质点A将比质点B先回到平衡位置 D．质点D的振幅为零
8．声音由冰传到水中时（　　）
A．频率不变 B．波长不变
C．频率变小 D．波长变长
9．如图所示，一质点在x轴上以O为平衡位置做简谐运动，其振幅为8 cm，周期为4 s，t＝0时物体在x＝4 cm处，向x轴负方向运动，则(　　)
A．质点在t＝1.0 s时所处的位置为x＝＋4cm
B．质点在t＝1.0 s时所处的位置为x＝－4cm
C．由起始位置运动到x＝－4 cm处所需的最短时间为s
D．由起始位置运动到x＝－4 cm处所需的最短时间为s
10．一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．质点振动频率为4 Hz
B．在10 s内质点经过的路程为20 cm
C．质点从t=1.5 s到t′=2.5s内通过的路程小于2cm
D．t=1.5 s和t′=4.5 s两时刻质点的位移大小相等，都是cm
11．如图所示为两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生的干涉的示意图，实线表示波峰，虚线表示波谷，则以下说法正确的是（　　）
A．A点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动减弱
B．B点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动仍减弱
C．C点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动仍加强
D．D点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动加强
12．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是波传播到x=5m的M点的波形图，图乙是质点N（x=3m）从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x=10 m处的质点，下列说法正确的是（　　）
A．这列波的波长是4m
B．这列波的传播速度是1.25 m/s
C．M点以后的各质点开始振动时的方向都沿-y方向
D．质点Q经过8s时，第一次到达波峰
E.在016s内，质点Q经过的路程为11m
13．如图所示，一列简谐横波沿 x轴正方向传播，从波传到 x＝1 m 处的 P点时开始计时，已知在t=0.4s时振动恰好传到 x＝5 m 处，且 x＝4 m 的 M点正好在波谷，下列说法 中正确的是（　　）
A．P点的振动周期为 0.4 s
B．P点开始振动的方向沿 y轴正方向
C．当 M点开始振动时，P点正好在波峰
D．这列波的传播速度是 7.05 m/s
14．如图所示，图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在处的质点的振动图象，是平衡位置为的质点，下列说法正确的是（ ）
A．波速为
B．波的传播方向向右
C．时间内，运动的路程为
D．时间内，向轴正方向运动
15．一列横波沿着直线传播,在波的传播方向上有A,B两质点在正向最大位移上,且A,B之间只有以个波谷,在t=0.1s时,A,B两点都从最大位移处第一次运动到平衡位置,此时A,B之间呈现一个波峰和波谷,且波谷沿传播方向与B点相距1m。求波的传播速度。
16．一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上相距0.5m的两质点，如图甲所示。两质点的振动图象分别如图乙、丙所示。
（1）当该波在该介质中传播的速度为25m/s时，求该波的波长；
（2）若该波的波长大于0.3m，求可能的波速。
17．如图所示，一列简谐横波的波源与A、B、C三点在同一直线上。某时刻波刚好传播到B点，此时A点位于波谷。已知波长λ的范围为：6m＜λ＜10m，AB=10m，周期T=0.8s，振幅A=5cm，BC=20m。求：
(i)通过分析计算判断波源的起振方向；
(ii)再经过△t=3s求C点振动的路程。
18．如图甲所示为一列机械波在t=1s时刻的波形图，距离平衡位置为x=10cm处的质点振动图象如图乙所示，求：
（1）这列波的传播方向
（2）这列波的波速、振幅
参考答案
1．D
【解析】
M、Q点的位移为正，故加速度为负，N、P的位移为负，故加速度为正；根据波形微平移法，Q、P向+y方向运动，M、N向-y方向运动。所以速度为正、加速度为负的质点是Q点。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
2．C
【解析】
A．由图甲知，波的波长λ=20m，由图乙知，周期T=0.8s，则波速
故A正确，不符合题意；
B．由图乙知，质点A在t=0时刻的速度沿y轴正向，根据波形平移法可知，这列波沿x轴负方向传播，故B正确，不符合题意；
C．，从图示位置开始，质点A通过的路程是S=5A=5×8cm=0.4m。但质点A做简谐运动，不同的起点在1s内能通过的路程不一定是0.4m，故C错误，符合题意；
D．这列波的频率
产生稳定干涉现象的条件是两列波的频率和周期相等。故若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为1.25Hz，故D正确，不符合题意。
故选C。
3．A
【解析】
根据
可得
声波波长为8.5m，电磁波的波长为0.06m，由波发生明显衍射的条件可知，波长为40m的波大于障碍物的宽度，其余波长都小于障碍物的尺寸，故选项A正确。
故选A。
4．C
【解析】
在空房子里讲话，声音特别响，是声波的反射，A错误；绕正在发音的音叉为圆心走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，是干涉现象，B错误；把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，是声波在固体中传播比气体中快，D错误；古代某和尚房里挂着的磐常自鸣自响，属于声波的共鸣现象，C选项正确．
5．C
【解析】
根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，所以选项A错误．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇，所以B选项错．振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以选项C正确，D错误．故选C.
6．C
【解析】
波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短．由于声波的波长比较大（1.7cm～17m）和楼房的高度相近，故可以发生明显的衍射现象，而可见光的波长很小，无法发生明显的衍射现象．故只有C正确．
7．B
【解析】
由题中“一列横波在x轴上传播”可知，本题考查简谐振动的传播规律，根据波形图规律可分析本题．
【详解】
A．简谐波横波在x轴上传播，此时质点E的运动方向向下，由波形平移法可知波沿x轴负方向，故A错误；
B．波沿x轴负方向传播，由波形平移法可知此时C点向下运动，故B正确；
C．质点A此时的运动方向与E相反，即向上运动，回到平衡位置的时间大于，而质点B向下运动，直接回到平衡位置，回到平衡位置的时间等于，则B先回到平衡位置，故C错误；
D．此时质点D的位移为零，但振幅不为零，各质点的振幅均相同，故D错误．
8．A
【解析】
声波由冰传到水中，波速变小，频率不变，由波速公式
可知，声波的波长变小，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．BC
【解析】
AB．由题意可知，质点振动的角速度
因t＝0时，x＝4 cm，所以质点的振动方程为
x＝8sin cm
当t＝1 s时，x＝8sin cm＝－4cm，，则A错误，B正确．
CD．当x＝－4 cm时，sin＝－，t的最小值为s，则C正确，D错误。
故选BC．
10．BD
【解析】
A．由振动图像可知，该质点的振动周期为4s，故振动频率
故A错误；
B．
故质点通过的路程为
故B正确；
CD．由图象可知质点的振动方程为
且在和两时刻质点位移大小相等，时
同理可算得t′=2.5s时
故通过的路程
故C错误，D正确。
故选BD。
11．BC
【解析】
A.A点是波峰和波峰叠加，为振动加强点，且始终振动加强，故选项A错误；
B.B点是波峰和波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱，故选项B正确；
C.C点处于振动加强区，振动始终加强，故选项C正确；
D.D点为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱，故选项D错误．
故选BC.
12．ACD
【解析】
A．由图中读出这列波的波长是4m，故A正确；
B．波的周期为4s，这列波的传播速度是
故B错误；
C．由波动图像可知，M点开始振动的方向为y轴负向，故M点以后的各质点开始振动时的方向都沿-y方向，故C正确；
D．波从M点传到Q点用时5s，Q点从开始振动到Q点第一次到达波峰用时3s，所以质点Q经过8s时，第一次到达波峰，故D正确；
E. 波从M点传到Q点用时5s，故质点Q振动11s=，在016s内，通过的路程为
故E错误。
故选ACD。
13．AC
【解析】
A．由题意，简谐横波沿x轴正向传播，在t=0.4s时PM间第一次形成图示波形，t=0.4s时间内振动传播了一个波长，经过了一个周期，故P点的周期为0.4s，故A正确；
B．P点开始振动的方向与图示时刻x=5m处质点的振动方向相同，由波形平移法得知，P点开始振动的方向沿y轴负方向，故B错误；
C．当M点开始振动时，M点和P点之间的距离为，因此根据波的平移可知P点在波峰，故C正确；
D．由图知，波长λ=4m，则波速
故D错误。
故选AC。
14．AC
【解析】
A.由图可知波长为m，周期为s，则波速为：m/s，故A正确；
B.根据图乙的振动图象可知，在处的质点在时振动方向向下，所以该波向左传播，
故B错误；
C.因为，所以0~2s时间内，质点的路程为，故C正确；
D.因为该波向左传播，由图甲可知时,质点已经在波谷，所以可知0~2s时间内，向轴负方向运
动，故D错误。
15．10m/s
【解析】
在t=0.1s时，A，B两点都从最大位移处第一次运动到平衡位置，可求周期；此时A，B之间呈现一个波峰和波谷，且波谷沿传播方向与B点相距1m，可求波长；根据即可求波速.
【详解】
根据题意，t0=0和t1=0.1s两时刻的波形如图中实线、虚线所示：
故波的传播方向是由A向B．波长λ=4m。
据题意从实线波形变化到虚线波形需，则
所以波的传播速度：。
【点睛】
解决本题的关键是利用好题目中的已知条件作出两时刻波形图，找出波长和周期，然后再利用即可求波速.
16．（1）当该波在该介质中传播的速度为25m/s时，该波的波长为2m。
（2）若该波的波长大于0.3m，若波由a向b方向传播，波速为．若波由b向a方向传播，波速为25m/s或0.5m/s。
【解析】
【详解】
（1）由题意可知周期T=0.8s，波速v=25m/s
传播速度v=，解得波长λ=2m
（2）若波由a向b方向传播，应满足（n+）λ=0.5，得λ=。
当n=0时，λ1=
传播速度
解得v1=
若波由b向a方向传播，应满足（n+）λ=0.5，得λ=
当n=0时，λ2=2m＞0.3m
传播速度
解得v2=25m/s
当n=1时，λ3=0.4m＞0.3m
传播速度
解得v3=0.5m/s
17．(i)波源的起振方向为向下；(ii)再经过△t=3s,C点振动的路程为25cm。
【解析】
【详解】
(i)由6m＜λ＜10m，则可知λ＜AB＜2λ
假设波源的起振方向向上，由波刚好传播到B点时，A点所在位置，可得
可得波长为，与题意不符合
假设波源向下起振，由波刚好传播到B时，A点所在位置，可得
可得波长为λ=8m
与题意符合，故波源的起振方向向下；
(ii)由前面的分析，结合已知可得波速为
波从B点传播到C点，所需要的时间为
则可知质点C的振动时间为
所以质点C的路程为
。
18．（1）这列波的传播方向为x轴正向传播。（2）0.02m/s ，10cm
【解析】
【分析】
考查振动、波动规律，根据振动、波动规律及图像物理意义分析计算可得。
【详解】
（1）分析图乙可知，t=1s时刻x=10cm处的质点沿y轴正向振动，对照图甲，根据波动规律可知，波向x轴正向传播。
（2）设该列波波长为λ，振幅为A，
由乙图可知x=10cm处的质点的振动方程为：
y=Asin（t）=Asin（t）
当t=1s时，y=5cm，
代入方程可得：A=10cm
由图甲可知机械波的波动方程为：
y=Asin（x）
将x=10cm，y=5cm，A=10cm代入可得：λ=24cm
由v=代入数据得：v=0.02m/s。
答：（1）这列波的传播方向为x轴正向传播。
（2）这列波的波速为0.02m/s，振幅为10cm。
【点睛】
波动图像反映的是同一时刻不同质点位置关系，振动图像反映的是同一个质点在不同时刻时的位置变化关系，做题时要注意二者的联系和区别。