上海市海滨高中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）

本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。
本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。
机械波
1．如图所示，在均匀介质中S1和S2是同时起振（起振方向相同）、频率相同的两个机械波源，它们发出的简谐波相向传播．在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点，已知（λ为波长），则下列说法中正确的是
A．b点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱
B．b点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强
C．a、b、c三点的振动都总是最强
D．a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱
2．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，该波的传播速度为2m/s，则t=8s时（　　）
A．质点P对平衡位置的位移为正值
B．质点P的速度方向与对平衡位置的位移方向相反
C．质点P的速度方向与加速度的方向相同
D．质点P的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同
3．如图（a）所示为一列简谐横波在t=6s时的波形图，图（b）是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ）
A．v=25cm/s，向左传播 B．v=50cm/s，向左传播
C．v=25cm/s，向右传播 D．v=50cm/s，向右传播
4．图1所示为一列简谐横波在t=0时的波动图象，图2所示为该波中x=2m处质点P的振动图象，下列说法正确的是（ ）
A．该波的波速为2m/s
B．该波沿x轴负方向传播
C．t= 1.0s时，质点P的速度最小，加速度最大
D．在t=0到t=2.0s的时间内，质点P的速度和加速度方向均未发生改变
5．如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.2s时刻的波形图，已知该波的波速是0.8m/s。下列说法正确的是（ ）
A．这列波的周期是0.15s
B．这列波一定沿x轴负方向传播的
C．从t＝0时刻开始，x＝5cm处的质点经0.1s振动到波峰
D．每经过0.15s介质中的质点就沿x轴移动12cm
6．如图甲所示，在平静湖面上有两个相距2m的波源S1、S2上下振动产生两列水波，S1、S2波源振动图象分别如图乙.丙所示。在两波源的连线，上有M、N两点，M点距波源S1为0.8m，N点距波源S2为0.9m。已知水波在该湖面上的传播速度为0.2m/s，从0时刻开始计时，经过10s时，下列说法正确的是________。
A．M点的振幅为10cm
B．N点的振幅为10cm
C．N点为振动加强点
D．N点位移为－30cm
E.M点位移为10cm
7．波源O在t=0时刻开始做简谐运动，形成沿x轴正向传播的简谐横波，当t=3s时波刚好传到x=27m处的质点，波形图如图所示，质点P、Q 的横坐标分别为4.5m、18m，下列说法正确的是（ ）
A．质点P的起振方向沿y轴正方向
B．波速为6m/s
C．0~3s时间内，P点运动的路程为5cm
D．t=3.6s时刻开始的一段极短时间内，Q点加速度变大
E.t=6s时P点恰好位于波谷
8．图甲为一简谐横波在时的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点，图乙为质点的振动图象。下列说法正确的是________。

A．这列波沿轴正方向传播
B．这列波的传播速度为
C．时，质点位于波谷位置
D．在到时间内，质点通过的路程为
E.时，质点的加速度沿轴负方向
9．一简谐横波沿x轴负向传播，t时刻的波形如图所示，则该时刻（ ）
A．质点A的速度向上
B．质点B的动能最大
C．B、D两质点的振动情况总是相反
D．从该时刻经过半个周期，质点D的加速度为零
E.从该时刻经过个周期，质点C将移动到质点B的位置
10．一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向下，则（ ）
A．此波朝x轴负方向传播
B．质点D此时向下运动
C．质点B将比质点C先回到平衡位置
D．质点E的振幅为零
11．如图甲为某一波动在t=1.0s时刻的图像，乙为参与波动的某一质点的振动图像，则下列说法错误的是( )
A．这列波的波速是4m/s
B．图示时刻起Q质点比P质点先回到平衡位置
C．乙图是甲图x=1m、2m、3m、4m处四个质点中x=4m处质点的振动图像
D．若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的波的频率一定为1 Hz，振幅一定为0.2m
12．一列简谐横波沿轴正方向传播，如图为它在时刻的波形图。其中，为介质中的两质点，若这列波的传播速度是，则下列说法正确的是（　　）
A．该波波源的振动周期是
B．，两质点可能同时到达平衡位置
C．时刻质点正在向下运动
D．从到时间内质点的路程为
E.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则所遇到的波的频率一定为
13．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。时，距离O点为3m的A点第一次达到波峰；时，距离O点为4m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4m
B．该横波的周期为2s
C．该横波的波速为1m/s
D．距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末
14．一列简谐横波沿x轴负方向传播，某时刻(t=0)其波形如图所示，a、b、c、d是四个质元，振幅为A。下列说法中正确的是（　　）
A．该时刻以后，质元b比质元d先到达平衡位置
B．该时刻以后的周期内，质元c通过的路程等于2A
C．该时刻以后的周期内，质元b通过的路程小于3A
D．该时刻以后的周期内，质元a通过的路程小于5A
15．如图所示，一列简谐波沿x轴正方向传播，波源在x=-24m处，图示为t=0时刻的波形图.求：
①这列波的周期：x=0处质点何时第一次到达波谷；
②在0～5s内，x=0处质点运动的路程.
16．一列横波沿x轴传播，图中实线表示某时刻的波形，虚线表示从该时刻起0.005 s后的波形．
①如果周期大于0.005 s，则当波向右传播时，波速为多大？
②如果周期小于0.005 s，则当波速为6 000 m/s时，求波的传播方向．
17．一列简谐横波沿x轴正方向传播，M、N是波传播方向上的两个质点，其横坐标分别为xM =1 m，xN =4.5 m。以质点N开始振动的时刻为计时起点，质点M的振动图象如图。已知该简谐横波的波长λ > 2 m，简谐运动的表达可写成y = A sin（ωt + φ），求：
（i）质点M做简谐运动的表达式中的A、ω和φ；
（ii）该简谐横波的可能传播速度。
18．如图所示，a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点。相邻两点的间距依次为2m、4m和6m，一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s时质点a第一次到达最高点，此时位移为2cm。求
①从0时刻开始到质点d第一次到达最高点所需时间及此过程中质点b通过的路程；
②质点d第一次到达最高点时质点b的位移。
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
已知（为波长），则两波到b点的路程相等，则该点是振动加强点；而两波到a点的光程差为一个波长，则也是振动加强点；两列波到c点的光程差也为一个波长，则此点也是振动加强点．因此a、b、c三点的振动都总是最强；故选C．
【点睛】
两列频率相同的简谐波在某点相遇时，若它们的波程差是波长的整数倍，则振动是加强区； 若它们的波程差是半波长的整数倍，则振动是减弱区．
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
由图知波长为4m，则其周期为
则t=8s时，过了4个周期，质点P回到了t=0时的位置，在y轴的正向且在向正向运动，速度方向为正方向，对平衡位置的位移为正值，受到的回复力指向平衡位置，即指向y轴负方向，由牛顿第二定律知，可知加速度也为负方向。
A．质点P对平衡位置的位移为正值，故A正确；
B．质点P的速度方向与对平衡位置的位移方向相同，故B错误；
C．质点P的速度方向与加速度的方向相反，故C错误；
D．质点P的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反，故D错误。
故选A。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
由甲读出波长为
λ=100cm
由乙图读出周期为T=2s，则波速为
根据P点的振动图线可知，t=6s质点P的速度方向向上，故根据波的图线可知，该波向左传播，故ACD错误，B正确。
故选B。
4．C
【解析】
【详解】
A.由图1读出波长，由图2读出，因此该波的波速，故选项A错误；
B.由图2可以看出，质点P在时向上振动，根据“同侧法”知，波沿轴正方向传播，故选项B错误；
C.由图2可知，时，质点位于波峰位置，速度最小，加速度最大，故选项C正确；
D.从到是半个周期，质点从平衡位置向上振动到波峰位置，然后再回到平衡位置，它的速度方向先向上再向下，加速度方向是由回复力方向决定的，该过程中回复力的方向一直向下，所以加速度方向一直向下，故选项D错误。
5．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，该波波长为12cm，波速为0.8m/s，周期为
T=
A正确；
B．0.2s为，由实线到虚线只能沿x轴负方向传播，B正确；
C．x＝5cm处的质点的平衡位置距离x＝13cm处的质点8cm，波沿x轴负方向传播，x＝13cm处的质点t＝0时刻在波峰，其振动状态传播到x＝5cm处的质点用时
经0.1s振动到波峰，C正确；
D．介质中的质点只在平衡位置附近振动，不沿x轴移动，D错误。
故选ABC。
6．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．由图乙或丙可知，周期为2s，且两波的振动步调相反，则波长为
x=vT=0.4m
M点到两波源的距离差为
则M点为振动减弱点，N点到两波源的距离差为
则N点为振动加强点，因此M点的振幅为10cm，N点振幅为30cm，故A正确，B错误，C正确；
D．两列波传到N点所用的时间分别为5.5s和4.5s，到10s时s1波使N点振动
此时振动在波谷，到10s时s2波使N点振动
此时也在波谷，则到10s时N点位移为－30cm，故D正确；
E．两列波传到M点所用的时间分别为4.0s和6.0s，到10s时s1波使M点振动
此时振动在平衡位置，到10s时s2波使M点振动
此时也在平衡位置，则到10s时M点位移为0，故E错误。
故选ACD。
7．ACE
【解析】
【详解】
A．根据波动与振动方向间的关系可知，波源O的起振方向与图中x=27m处质点的振动方向相同，沿y轴正方向，则质点P的起振方向也是沿y轴正方向，故A正确。
B．该波3s内传播的距离为27m，则波速
选项B错误；
C．波的周期
则0~3s时间内，P点振动的时间为 运动的路程为5A=5cm，选项C正确；
D．t=3.6s时刻质点Q振动的时间，则此时质点Q正在从最低点向上振动，则在开始的一段极短时间内，Q点加速度变小，选项D错误；
E． t=6s时P点已经振动了，此时P点恰好位于波谷，选项E正确。故选ACE。
8．BCE
【解析】
【分析】
【详解】
A．分析振动图像，由乙图读出，在t=0.10s时Q点的速度方向沿y轴负方向，根据波动规律结合图甲可知，该波沿x轴负方向的传播，故A错误；
B．由甲图读出波长为λ=4m，由乙图读出周期为T=0.2s，则波速为
故B正确；
C．由乙图可知时，质点位于波谷位置。故C正确；
D．在t=0.10s时质点P不在平衡位置和最大位移处，所以从t=0.10s到t=0.15s，质点P通过的路程s≠A=10cm，故D错误；
E．从t=0.10s到t=0.15s，质点P振动了，根据波动规律可知，t=0.15s时，质点P位于平衡位置上方，则加速度方向沿y轴负方向，故E正确。
故选BCE。
9．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由波的平移法可知，在该时刻质点A正向下运动，故A错误；
B．由图可得，在该时刻质点B在平衡位置，速度最大，动能最大，故B正确；
C．B、D两质点相差半个波长，振动情况总相反，故C正确；
D．从该时刻经过半个周期，质点D又处于平衡位置，加速度为零，故D正确．
E．从该时刻经过1/4个周期，质点C将运动到自己的平衡位置，不会运动到B质点处，故E错误；
故选BCD。
10．AB
【解析】
试题分析：简谐波横波在x轴上传播，此时质点F的运动方向向下，由波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播，故A正确；质点D此时的运动方向与F的运动方向相同，即向下运动，故B正确；此时质点B向上运动，而质点C已经在最大位移处，即将向下运动，直接回到平衡位置，则C先回到平衡位置，故C错误；此时质点E的位移为零，但振幅不为零，各个质点的振幅均相同，故D错误．
考点：考查了横波传播
【名师点睛】在根据波的传播方向判断质点振动方向或者根据质点振动方向判断波传播方向时，走坡法是一种重要的方法，即下坡路上，上坡路下，简谐横波在传播过程中波上的各个质点只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，当两个质点相隔波长的整数倍时，则这两个点为同相点，即振动步调相同，如果两个质点相隔半波长的奇数倍时，两个点为反相点，即振动步调相反
11．BCD
【解析】
【分析】
由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，求出波速．根据波的传播判断此时刻P、Q的运动方向，分析回到平衡位置的先后．根据振动图象可知：t=1s时刻质点从平衡位置沿y轴负方向振动，判断甲图中x=4m处质点是否符合振动图象反映的运动情况．两列波发生干涉的条件的周期和频率相同，但振幅不一定相同．
【详解】
A、由波动图象甲读出波长λ=4m，由振动图象乙读出周期T=1s，则波速v==4m/s．故A正确．
B、由题，波沿+x方向传播，此时刻Q点振动方向向上，而P在波峰，则图示时刻起Q质点比P质点后回到平衡位置．故B错误．
C、根据振动图象乙可知：t=1s时刻质点从平衡位置沿y轴负方向振动，而甲图中x=4m处质点t=1s时刻（图示时刻）振动方向沿y轴正方向，乙图不是甲图x=1m、2m、3m、4m处四个质点中x=4m处质点的振动图象．故C错误．
D、此波的周期T=1s，频率f==1Hz，振幅A=0.2m，另一列能与之发生干涉的波频率一定是1Hz，但振幅不一定是0.2m．故D错误．
本题选错误的，故选BCD
12．ACE
【解析】
【分析】
【详解】
A．由波形图可知：波长为，则振动周期为
A正确；
B．根据波的传播方向可判断出：时刻质点和质点的振动方向均沿轴负方向，质点到达平衡位置时间小于，而质点到达平衡位置的时间要大于，B错误；
C．经即一个周期后质点振动方向保持不变，C正确；
D．从到，时间虽然为，但质点从平衡位置的一侧运动到另一侧，即速度较大，其路程大于，D错误；
E．该波的周期为0.04s，故频率为25Hz，因为两列波发生稳定干涉的条件为频率相同，则该波所遇到的波的频率为，E正确。
故选ACE。
13．AC
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．由于波源开始向上运动，所以当距离O点为3m的A点第一次达到波峰时，根据
得
距离O点为4m的B点第一次达到波谷
联立解得
波长
故AC正确；B错误；
D．振动从O传到距离O点为5m的质点所需要的时间为
在O点有一波源，t=0时刻开始向上振动，所以振动传到O之后先向上振动，所以距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为5s末，故D错误。
故选AC。
14．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．简谐横波沿x轴负方向传播，图示时刻质元b先向y轴负方向运动，再向y轴正方向运动回到平衡位置，d是沿y轴正方向运动回到平衡位置，则质元d比质元b先达平衡位置，故A错误；
B．此时质元c向平衡位置运动，速度增大，该时刻以后的周期内，通过的路程大于2A，故B错误；
C．此时质元b向波谷运动，速度减小，刻时刻以后的周期内，质元b通过的路程小于3A，故C正确；
D．此时质元a向波谷运动，速度减小，刻时刻以后的周期内，质元b通过的路程小于5A，故D正确。
故选CD。
15．(1) （2）
【解析】①由图象可得，这列波的波长为λ=8m
T= =ls
最近的波谷距离x=0处的距离为=18m
x=0处质点第一次到达波谷的时间t= =2.25.
②这列波距离x=0处质点=2m
这列波传到x=0处质点
t2=5-t1=3.5s
3.5s内x=0处质点运动的路程是14个振幅，s=14A=280cm=2.8m
16．(1) (2)波向左传播
【解析】①如果周期大于0.005s，波在0.005s内传播的距离小于一个波长。如果波向右传播，从图上看传播的距离为2m，由此可得波速为：
v右=△x/△t=2/0.005m/s=400m/s；
②由图知波长λ=8m.，当波速为6000m/s时，波在0.005s内传播的距离为：
△x=v△t=6000m/s×0.005s=30m=λ，
所以波向左传播。
点睛：若波向右传播时，波在0.005s内传播的距离小于一个波长，从图上看传播的距离，再求解波速；由波速和时间，求出波传播的距离，根据距离与波长的关系，结合波形的平移，判断波的传播方向．
17．（i）（ii）
【解析】（i）根据M的振动图象，可知
振幅A = 0.02 m ①
振动周期T = 6 s
故圆频率ω =rad/s ②
t = 0时，M的位移y = 0.01 m，代入表达式y = A sin（ωt + φ），
解得φ = ③
（ii）考虑到质点振动的周期性，若波源的起振方向沿y轴正方向，则波从M点传播到N点经历的时间
　(式中0,1,2,3……) ④
该简谐横波的传播速度 ⑤
由于条件限制，结合④⑤可知可取0、1两个值
则当k=0时， v1=7m/s；k=1时， ⑥
考虑到质点振动的周期性，若波源的起振方向沿y轴负方向，则波从M点传播到N点经历的时间
（式中1,3,5;……） ⑦
该简谐横波的传播速度
⑧
由于条件限制，结合⑦⑧可知可取1、3两个值
则当k=1时v2=1m/s；k=3时，
18．（1）8s 16cm（2）见解析；
【解析】解：①设波 t1传到d点所用时间
波刚传到d时，质点d的振动情况与波刚传到a点时，质点a的振动情况相同，d点再经t2=3s后第一次到达最高点，故t= t1+ t2=9s
根据质点a运动情况，可知T=4s
由 得波长
波经t3=1s传到b，
b点运动的时间为t＇= t- t3=8s
b点运动的路程为 S=8A=16cm
②d运动到最高点时，波形如图
由此可知此时b点的位移为0
试卷第6 66页，总7 77页
试卷第5 55页，总7 77页
答案第10 1010页，总11 1111页
答案第9 99页，总11 1111页