上海市丰华高中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．下列关于波的说法中正确的是（　　）
A．机械波可以在真空中传播
B．不同频率的声波，在相同温度的空气中的传播速度相同
C．质点沿竖直方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波
D．纵波传播过程中各质点可以随波迁移，而横波传播过程中各质点不能迁移
2．分析下列物理现象，这些物理现象分别属于声波的（ ）
①“闻其声而不见其人”；
②夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；
③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高；
④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。
A．衍射、折射、干涉、多普勒效应
B．折射、反射、干涉、多普勒效应
C．衍射、反射、多普勒效应、干涉
D．折射、衍射、多普勒效应、干涉
3．两波源A、B分别位于x=0和x=7m的位置持续振动，产生甲、乙两列沿x轴相向传播的简谐横波，t=0时刻的波形图如图所示，已知两列波的传播速度均为v=1m/s。下列说法正确的是（ ）
A．t=0时刻，x=1m处的质点与x=5m处的质点均沿y轴负方向运动
B．t=1.5s时两列波相遇
C．x=3m处的质点是振动减弱点
D．在t=2s时，位于x=3.5m处的质点位移为2cm
4．图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x=0.5m处的质点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．波速为2m/s
B．波沿x轴负方向传播
C．0~2s时间内，该质点沿x轴运动了1m
D．0~2s时间内，该质点运动的路程为8cm
5．在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t=0时刻两孤波传播至如图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小为=1m/s，下列说法正确的是（　　）
A．t=0时坐标在x=－2m处的质点，在t=2s时运动到了O点
B．右侧孤波向左传播的速度大小与不一定相等
C．t=2.5s时，O点处的质点位于波峰
D．t=3s时，O点处的质点加速度最大
6．关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（ ）
A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动
C．甲、乙两列车相向行驶正在接近，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率
D．哈勃太空望远镜发现所接受到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），这说明该星系正在远离我们而去
7．一段绳子置于x轴上，某同学使绳子的左端（即波源A）在y轴上做不连续的简谐运动，振动周期为0.4s，某时刻波刚好传到P点，O、P间绳上各点形成的波形如图所示，此时由波形可知（　　）
A．波源的最初起振方向沿y轴正方向
B．波在介质中传播的速度为1.0m/s
C．质点Q此时以1.0m/s速率沿y轴负方向运动
D．此波形是波源先做一次全振动后停止振动0.6s，接着再振动半个周期形成的
E.从此时开始计时，再过1s质点Q刚好运动到P点
8．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到x=5m处的M点，再经时间=1s，在x=10m处的Q质点刚好开始振动。下列说法正确的是____。
A．波长为5m
B．波速为5m/s
C．波的周期为0.8s
D．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向
E.从t=0到质点Q第一次到达波峰的过程中，质点M通过的路程为80cm
9．如图所示，波源S从平衡位置y=0开始振动，运动方向竖直向上(y轴的正方向)，振动周期T=0.01s，产生的机械波向左、右两个方向传播，波速均为v=80m/s，经过一段时间后，P、Q两点开始振动，已知距离SP=1.2m、SQ=2.6m．若以Q点开始振动的时刻作为计时的零点，则在下图所示的四幅振动图象中，能正确描述S、P、Q三点振动情况的是（　　）
A．甲为Q点的振动图像 B．乙为振源S点的振动图像
C．丙为P点的振动图像 D．丁为P点的振动图像
10．图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位罝为x=lm处的质点，Q是平衡位罝为x=4m处的质点。图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是 。
A．该波的周期是0.10s
B．该波的传播速度为40m/s
C．该波沿x轴负方向传播
D．t=0.10s时，质点Q的速度方向向下
E. 从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30cm
11．下面哪些应用是利用了多普勒效应(　　)
A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
12．如图所示，在xOy坐标系的x轴上x＝0和x＝16cm两点有频率都为2.5Hz的两个波源产生的两列简谐横波在同一介质中分别朝着x轴正、负方向传播，在t＝0时刻，两列波刚好传播到x＝4cm和x＝12cm两点，M、N、P分别为x轴上坐标为x＝3.5cm、x＝7cm、x＝8cm的三个质点，关于这两列波，下列说法正确的是
A．P点是振动加强点，其位移始终为20cm
B．N点开始振动的方向朝着y轴负方向
C．在t＝0.8s时，两列波都刚好传播到P点
D．在0～0.05s时间内，质点M朝着y轴负方向振动，振动的加速度在增大
13．一列简谐横波，在时的波动图象如图甲所示，介质中处的质点A的振动图象如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．这列波的波速大小是
B．这列波的频率为
C．这列波沿x轴正方向传播
D．内，图甲中质点P的平均速率大于质点Q的平均速率
14．关于声波，下列说法正确的是________。
A．声波和电磁波都能在真空中传播
B．声波的多普勒效应被应用在医疗中的“B超”检查
C．声波只能产生衍射现象而不能产生干涉现象
D．频率不同的声波在同种介质中的传播速度相同
E.蝙蝠是利用超声波来定位猎物的
15．甲、乙两列横波传播速率相同，分别沿x轴负方向和正方向传播，在t=t1时刻两列波的前端刚好分别传播到质点A和质点B，如图所示，已知甲波的频率为5Hz，求：
(i)t1时刻之前，x轴上的C质点已经振动的时间是多少？
(ii)在t1~t1+0.9s之间，x=0处的质点位移为+6cm的时刻有哪些?
16．设B、C为两列机械波的波源，它们在同种介质中传播，其振动表达式分别为yB=0.1cos(2πt) cm和yC = 0.1cos（2πt + π）cm，发出的波的传播方向如图中的虚线所示，2s末P点开始起振．它们传到P点时相遇，40cm，50cm．试求：
(1)这两列波的波长
(2)P点形成合振动的振幅
17．如图所示是一列沿x轴传播的机械波图象，实线是t=0时刻的波形图，虚线是经Δt=3.0s时的波形图，P是平衡位置在x=1m处的质点.
①求该列波的周期和波速；
②若波速为5.0m/s，则从t=0时刻起质点P第二次运动到波峰需多长时间.
18．下图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线．经后，其波形如图中的虚线所示．
（）如果波是向左传播的，波的速度是多大．
（）如果波是向右传播的，波的速度是多大．
（）如果波速是，则波向哪个方向传播．
参考答案
1．B
【解析】
A．机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，故A错误；
B．机械波的传播速度由介质决定，所以相同温度的空气中的传播速度相同，故B正确；
C．纵波的传播方向与振动方向共线，横波的传播方向与振动方向垂直，故C错误；
D．纵波传播过程中各质点振动方向与波传播的方向共线，在平衡位置附近来回振动，但是不会随波迁移；横波传播过程中各质点也不能随波迁移，质点的振动方向与传播方向垂直，在平衡位置附近来回振动，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
闻其声而不见其人”属于声音的衍射；夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,属于声音的反射；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高,属于波的多普勒效应；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,属于声音的干涉 故C正确；ABD错误；故选C
3．B
【解析】
A．由同侧原理可知，t=0时刻，x=1m处的质点与x=5m处的质点均沿y轴正方向运动，故A错误；
B．两列波相向运动
相遇，B项正确；
C．两列波的波长均为2m，x=3m处的质点到两波源距离差
两列波的起振方向相反，此点为振动加强点，故C错误；
D．t=2s时，甲波传播到x=3. 5m处时正处于波谷、乙波传播到x=3. 5m处时正处于波峰，所以质点的位移
故D项错误。
故选B。
4．D
【解析】
A．从图中可得波长，周期，由公式
可得波速，故A错误；
B．t=2s时x=0.5m处的质点向下运动，由上下坡法得波沿x轴正方向传播，故B错误；
C．0~2s时间内，该质点在平衡位置上下振动，而不是沿x轴运动，故C错误；
D．0~2s时间内，经过了半个周期，质点运动的路程为
故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
A．波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故A错误；
B．在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故B错误；
C．由于两波的传播速度相同，由图可知，t=2.5s时刻，两个孤波的“波峰”这种振动状态传至O点，因此，O点位移向上达到最大，速度为0即波峰位置，故C正确；
D．t=0时刻坐标在x=－3m和x=+3m处的质点都处于平衡位置且向下运动，由波的平移法可知，其振动形式在t=3s时刻传至O点，此时O点处质点处于平衡位置，加速度为0，故D错误。
故选C。
6．BD
【解析】
AB. 产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致接收到的波频发生变化，故A错误，B正确；
C.甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，因乙车中的乘客相对甲车靠近，而相对乙车静止，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，故C错误；
D. 哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），即频率变小，说明该星系正在远离我们而去，故D正确；
7．ABD
【解析】
A．波刚好传到P点，由波形图结合上下坡法可知，P点的起振方向沿y轴正方向，根据介质中各点的起振方向与波源起振方向相同，则波源的最初起振方向沿y轴正方向，故A正确；
B．由图可知，波长为0.4m，周期为0.4s，则波速为
故B正确；
C．质点做简谐振动的速度与波传播速度不相同，故C错误；
D．由图可知，没有波形，说明波停止振动的时间为
此时又出现半个波长的波形，说明波又振动半周期，故D正确；
E．质点并不会随波移动，只会在各自平衡位置附近振动，故E错误。
故选ABD。
8．BCE
【解析】
A．由波形图可知，波长为4m，选项A错误；
B．再经时间=1s，在x=10m处的Q质点刚好开始振动，则波速
选项B正确；
C．波的周期为
选项C正确；
D．质点M开始振动的方向沿y轴负方向，则质点Q开始振动的方向也沿y轴负方向，选项D错误；
E．质点Q第一次到达波峰的时间
从t=0开始到质点Q第一次到达波峰，质点M振动的时间为1.6s=2T，则通过的路程为8A=80cm，选项E正确。
故选BCE。
9．AD
【解析】
由得
，
当波传到Q点时，S已经振动时间为，此时S在波峰。根据波形，P点在波谷。
A．甲图t=0时刻，Q的起振方向竖直向上，甲为Q点的振动图像，故A正确；
B．乙图t=0时刻，质点在平衡位置向下，与波源S的情况不同，故B错误；
C．丙图t=0时刻，质点在最大正向位移处，与P点的振动情况不符，故C错误；
D．丁图t=0时刻，质点在最大负向位移处，与P点的振动情况相符，故D正确。
故选AD。
10．BCD
【解析】
【详解】
由图乙知该波的周期是0.20s。故A错误。由甲图知波长λ=8m，则波速为：，故B正确。在t=0.10s时，由乙图知质点Q正向下运动，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，故C、D正确。该波沿x轴负方向传播，此时P点正向上运动。从t=0.10s到0.25s经过的时间为△t=0.15s=T，由于t=0.10s时刻质点P不在平衡位置或波峰、波谷处，所以质点P通过的路程不是3A=30cm，故E错误。
11．ABD
【解析】
凡是波都能发生多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对于地球运动的速度；利用多普勒效应制作的测速仪常用于交通警察测量汽车的速度；铁路工人是根据振动的强弱（并非多普勒效应）而对火车的运动进行判断的；炮弹飞行时，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动有关．因此只有选项C没有利用多普勒效应；故选C．
12．BD
【解析】
A．两振源的起振方向相反，而P点到两波源的路程差△x=0，则P点是振动减弱点，其振幅为零。故A错误。
B．左侧的波先传到N点，根据波形平移法知，质点N开始振动时的方向朝着y轴负方向，故B正确。
C．两波的波长均为λ=4m，波速为 v=λf=4×2.5=10m/s，波在0.4s内传播的距离为 x=vt=4m，则知在t=0.4s时，两列波都刚好传播到P点，故C错误。
D．在t=0时刻，质点M朝着y轴负方向振动，位移在增大，则知其振动的加速度在增大，故D正确。
故选BD.
13．BCD
【解析】
A．根据图甲可得，该波的波长；由图乙可得，该波的周期，则波速
A错误；
B．波的传播周期和振源的振动周期相同，波源的振动频率
B正确；
C．由题图乙可知时，质点A的振动方向向下，在题图甲中根据“上坡下，下坡上”法可知，波沿x轴正方向传播，C正确；
D．0.5~0.75s内，质点P在周期内通过的路程大于一个振幅，质点Q在周期内通过的路程小于一个振幅，平均速率等于路程比时间，所以质点P的平均速率比质点Q的平均速率大，D正确。
故选BCD。
14．BDE
【解析】
A.电磁波能在真空中传播，声波不能在真空中传播，选项A错误；
B. 声波的多普勒效应被应用在医疗中的“B超”检查，选项B正确；
C. 声波即能产生衍射现象，也能产生干涉现象，选项C错误；
D. 频率不同的声波在同种介质中的传播速度相同，选项D正确；
E. 蝙蝠是利用超声波来定位猎物的，选项E正确。
故选BDE。
15．(i)0.1s(ii)、
【解析】
（i）波速，，
解得：质点C已振动时间为：
（ii）x=0处的质点位移为+6cm，表明两列波的波峰同时到达x=0处，甲波的波峰到达x=0处的时间为：
乙波的波峰到达x=0处的时间为：
解得：
当n=0时，m=1，
n=1时，m=3，
n=2时，m=5，
可知：在—内，x=0处的质点位移为+6cm的时刻为和
16．(1) 0.2m (2) 0.2cm
【解析】
(1)由振动表达式，知
则波的周期为
据题，波从B传到P的时间为，则波速为
波长为
(2)据题可知，两个波源振动反向，两列波到P点的波程差：
故P点为加强点，振幅为
．
17．①若波沿x轴正向传播，传播速度；若波沿x轴负向传播，传播速度 ②1.4s
【解析】由图可知波长为
①若波沿x轴正向传播，则有：
解得：
传播速度:
若波沿x轴负向传播：
解得：
传播速度:
②传播距离: ，故波向x轴负向传播
从t = 0时刻起质点P第二次运动到波峰所需时间： ,
解得: t = 1.4s
18．（）（）（）左
【解析】由图知，该波的波长： 因为该波的周期大于，则波在内传播的距离小于一个波长．
（）如果波是向左传播的，波传播的距离
故波速为：
（）如果波是向右传播的，波传播的距离
故波速为：
（）若波向右传，则波速
若波向左传，则波速
所以当时，向左传播符合条件．