2021学年第三章 机械波本章复习与测试课后练习题

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2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第三章 机械波 单元检测卷7（含解析）一、单选题（共35分）1．波源位于坐标原点的简谐横波时刻开始沿x轴正方向传播，时的波形图如图所示，此时振动刚传到处。是介质中平衡位置分别为的四个质点。下列说法正确的是（　　）A．时，质点a速度方向沿y轴正方向B．时，质点b与质点a速度、加速度方向均相同C．时，质点c速度达到最大值D．时，质点d第一次到达波峰2．一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（　　）A．9m/s B．10m/s C．11m/s D．12m/s3．一列简谐横波在t＝s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轴正方向B．t＝2 s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9 cm/sD．质点Q的平衡位置横坐标为9 cm4．一列简谐横波沿 x轴传播，在t=0时刻和t=1 s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在0~1 s内运动的路程为4.5 cm。下列说法正确的是（　　）A．波沿x轴负方向传播 B．波源振动周期为1.1 sC．波的传播速度大小为13 m/s D．t=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴负方向运动5．下列有关机械波的说法正确的是（　　）A．有机械振动就一定有机械波B．波长等于振动相同的两质点间的距离C．波动过程是质点由近及远的传播过程D．波是传递能量的一种方式6．波在传播过程中，下列说法正确的是（　　）A．介质中的质点随波的传播而迁移B．波源的能量随波传递C．振动质点的频率随着波的传播而减小D．波源的能量靠振动质点的迁移来传播7．图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0.2s时刻的波形图，图乙为质点B的振动图像，下列说法正确的是（　　）A．从t=0到t=0.1s，该波沿x轴正方向传播了2cmB．在t=0时，质点A的速度方向和加速度方向均沿y轴负方向C．从t=0.2s到t=0.3s，质点B通过的路程等于5cmD．在t=0.1s时，质点C和质点D的速度相同二、多选题（共25分）8．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）A．从到，该波沿x轴负方向传播了6mB．在时刻，质点P恰好到达平衡位置C．从到，质点P通过的路程为30cmD．质点Q做简谐运动的表达式为E．在时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的小9．位于x=7m处的波源S完成两次频率不同的全振动，如图所示为t=0时刻波形，该波沿-x方向传播，此时波刚好传到x=1m处的质点P，0.3s后质点P第一次出现在波谷位置，则（　　） A．波源的起振方向沿＋y方向B．波速v1∶v2=1∶1C．质点P沿＋y方向振动过程中，x=5m处的质点Q也沿＋y方向振动D．从t=0时刻开始到质点P振动的路程为10cm时，质点Q振动的路程是20cmE．从t=0时刻开始，再经过0.5s质点Q运动到坐标原点O10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为10m/s，t＝0时刻的波形如图所示。下列说法正确的是（　　）A．0~0.6s时间内，质点P运动的路程为18cmB．t＝0.6s时刻，质点P相对平衡位置的位移是6cmC．t＝1.2s时刻，质点Q加速度最大D．t＝1.4s时刻，质点M沿y轴正方向运动11．波源O在时刻开始振动，产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在某时刻的波形图如图甲所示，图乙为x轴上某质点的振动图象，P点是平衡位置为处的质点，下列说法正确的是（     ）A．O点起振方向沿y轴负方向B．图乙中所表示的质点的平衡位置距离O点1mC．在2~4 s内，P点的位移为4 cmD．时处的质点第一次到达波峰12．如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，则下列说法正确的是（       ） A．从图示时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置B．从图示时刻开始，经0.01s时间x=2m处质点通过的路程为0.4mC．若该波波源从x=0处沿x轴正方向运动，则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50HzD．若该波传播过程中遇到宽约为3m的障碍物，则能发生明显的衍射现象E．a质点的振动频率为50Hz三、解答题（共40分）13．如图所示，图中的实线是一列简谐横波在t=0时刻的波形图，虚线对应的是t=0.5s时的波形图。求：（1）如果波沿x轴正方向传播，且周期T>0.5s，则波的速度多大？（2）如果波沿x轴负方向传播，且周期T满足0.3s＜T＜0.5s，则波的速度又是多少？14．一列简谐横波沿直线传播，在传播方向上有P、Q两个质点，它们相距为0.8m，当t=0时，P、Q两点的位移恰好是正最大值，且P、Q间只有一个波谷，t=0.6s末时，P、Q两点正好都处在平衡位置，且P、Q两点间只有一个波峰和一个波谷，且波峰距Q点的距离为，试求：（1）若波由P传至Q，波的周期；（2）若波由Q传至P，波的速度；（3）若波由Q传至P，从t=0时开始观察，哪些时刻P、Q间（P、Q除外）只有一个质点的位移大小等于振幅？15．如图所示为一列沿x轴方向传播的简谐横波在时刻的波形图，此时平衡位置坐标为处的质点正沿y轴负方向运动，平衡位置坐标为处的质点处于平衡位置。已知时，平衡位置坐标为处的质点首次到达平衡位置。求：（1）平衡位置坐标为处的质点的振动方程。（2）该波的波速大小及波长。16．如图所示，A、B是一列简谐横波中的两点。某时刻，A正处于正向最大位移处，另一点B恰好通过平衡位置向－y方向振动。已知A、B的横坐标分别为xA＝0 m、xB＝70 m，并且波长λ符合不等式：20 m<λ<80 m，波的周期为4s，求波长λ和波速v。
参考答案1．D【解析】【详解】A．根据波形图及题设信息可知，波长周期波速为沿y轴负方向起振。由质点a的平衡位置可知其于时起振，故时其振动速度方向沿y轴负方向，故A错误；B．到时刻，质点b振动时间为即在之间，由于沿y轴负方向起振，故时刻，质点b处于正方向最大位移到平衡位置之间，且速度和加速度均沿y轴负方向。质点a振动时间为即在之间，此时质点a速度沿y轴负方向，加速度沿y轴正方向，故B错误；C．到时刻，质点c振动时间为即，则质点c位于波峰，速度等于零，故C错误；D．到时刻，质点c振动时间为即，由于沿y轴负方向起振，则到时刻，质点d第一次到达波峰，故D正确。故选D。2．A【解析】【分析】【详解】由图可知，波长波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的距离可能是或，则波速或当时或当时或故A可能，BCD不可能。故选A。3．D【解析】【分析】【详解】A．当t＝s时，Q向上振动，结合题图（a）可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误；B．t＝2s时质点P处于平衡位置下方，其加速度方向沿着y轴正方向，故B错误；C．由题图（a）可以看出，该波的波长λ＝36 cm，由题图（b）可以看出周期为T＝2 s，故波速为v＝＝18 cm/s故C错误；D．设质点P、Q的平衡位置的x轴分别为xP、xQ，由题图（a）可知，x＝0处y＝－＝Asin （－30°）因此xP＝λ＝3 cm由题图（b）可知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经过Δt＝s，其振动状态向x轴负方向传播到P点处，所以xQ－xP＝vΔt＝6 cm解得质点Q的平衡位置的x坐标为xQ＝9 cm故D正确。故选D。4．C【解析】【详解】A． x =0处的质点在0~1 s的时间内通过的路程为4.5 cm，可知 ，波传播的距离，结合图可知该波的传播方向沿x轴的正方向，故A错误；BC．由题意可知解得由图可知则故C正确，B错误；D．由同侧法可知t=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴正方向运动，故D错误。故选C。5．D【解析】【详解】A．机械波需要机械振动和传播振动的介质，A错误；B．振动相同的相邻两质点间的距离才是波长，B错误；CD．波动是介质将振动的形式和能量传递出去，而介质中的质点只是在各自平衡位置附近振动，并没有随波迁移，C错误，D正确。故选D。6．B【解析】【详解】A．介质中的质点随波的传播不迁移，A错误；B．波源的能量随波传递，B正确；C．振动质点的频率随着波的传播而不变，C错误；D．质点只振动不迁移，D错误。故选B。7．C【解析】【详解】A．由图乙可知，0.2s时质点B正沿y轴负方向运动，此时质点B应位于波传播方向波形的上坡，所以该波沿x轴负方向传播，传播的距离为故A错误；B．由图乙可知，波的周期为0.4s，根据图甲可知，0.2s时质点A的速度方向和加速度方向均沿y轴负方向，根据简谐振动的特征可知半个周期前，即t=0时质点A的速度方向和加速度方向均沿y轴正方向。故B错误；C．t=0.2s时，质点B恰好位于平衡位置处，经过0.1 s即四分之一周期，质点B通过的路程恰好为一个振幅，即5cm。故C正确；D．质点C和质点D平衡位置的距离恰好为半个波长，且根据波形可推知0.1 s时二者均经过平衡位置，所以此时二者速度方向相反。故D错误。故选C。8．ABE【解析】【详解】A．由题图乙知，在时，质点Q沿y轴负方向运动，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，由题图甲知波长由题图乙知周期则波速从到波经过的时间为则该波沿x轴负方向传播的距离为A正确；B．P、Q两点沿x轴方向的距离为则Q点的振动形式传播到P点所需时间为则B正确；C．时质点P正沿y轴正方向运动，从到经过的时间为由于时刻质点P不在平衡位置，也不在波峰、波谷处，所以质点P通过的路程不是C错误；D．质点Q做简谐运动的表达式为D错误；E．在时，质点Q位干波峰位置，此时质点P既不在波峰也不在波谷，所以位于波峰位置的质点Q的加速度一定大于质点P此时的加速度，E正确。故选ABE。9．ABD【解析】【详解】A．根据波的传播方向与质点振动方向间的关系可以判断出，质点P、Q在t=0时刻振动方向均沿y轴正方向，波上任意质点的起振方向均与波源的起振方向相同，可知波源的起振方向沿y轴正方向，选项A正确：B．从t=0时刻到质点P第一次抵达波谷，需要个周期，即T1=0.3s得T1=0.4s由波形图可知λ1=4m，λ2=2m，根据波速公式v=得v1=10m/s因波速由介质决定，与波的振幅、频率无关，则v2=v1=10m/s，T2=0.2s，v1∶v2=1∶1选项B正确；C．虽然t=0时刻质点P、Q均沿y正方向运动，但由于它们振动周期不同，因而在以后各个时刻，它们振动方向不一定相同，选项C错误；D．质点P振动路程为10cm=2A需要0.5T1=T2即质点Q完成一个周期的振动，通过的路程是4A=20cm选项D正确；E．横波传播途中，介质中质点只在与波传播方向垂直的方向上振动，不会沿波的传播方向迁移，选项E错误。故选ABD。10．AD【解析】【详解】A．由波形图可知A＝6cm，λ＝8m因为v＝10m/s，所以周期为0.8s则0~0.6s时间内，质点P的路程为s＝3A＝18cm故A正确；B．t＝0.6s时，即经过T，质点P恰好回到平衡位置，相对平衡位置的位移为0，故B错误；C．t＝1.2s时，即经过T，质点Q处于平衡位置，加速度为0，故C错误；D．t＝1.4s时，即经过1T，质点M处于波谷和平衡位置之间，正沿y轴正方向运动，故D正确。故选AD。11．BD【解析】【详解】A．由图乙知O点起振方向沿y轴正方向，A错误；B．由题图知，该简谐横波的波长，周期，波速经，传播的距离为B正确；C．时简谐波传播到P点，P点开始从平衡位置沿y轴正方向起振，在2~4 s振动半个周期，P点先向上后向下，回到平衡位置，位移为零，C错误；D．平衡位置距波源5m处的质点，第一次到达波峰时与时相比，波向前传播的距离为6m，时间为D正确。故选BD。12．BDE【解析】【详解】A．根据“上坡下，下坡上”知，题图所示时刻质点b正向y轴负方向振动，故质点a比质点b先回到平衡位置，A错误；BE．根据题图知波长为4m，由知经过0.01s，x=2m处的质点回到平衡位置，运动的路程为0.4m，BE正确；C．由于波源靠近观察者所在处，故接收到的波的频率大于50Hz，C错误；D．波发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸接近或小于波长，因为能发生明显的衍射现象，D正确。故选BDE。13．（1）0.36m/s；（2）0.6m/s【解析】【详解】（1）如果波沿x轴正方向传播，则波向右传播的时间为得（s）由于周期T＞0.5s，n只能取0，则周期为T1=s波速（2）如果波是沿x轴负方向传播的，则波向右传播的时间为得（s）由于周期0.3s＜T＜0.5s，n只能取1，则周期为T2=0.4s波速为14．（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）t=0时，P、Q两点的位移恰好是正最大值，且P、Q间只有一个波谷 t=0.6s末时，P、Q两点正好都处在平衡位置，且P、Q两点间只有一个波峰和一个波谷 则若波由P传到Q，由题结合波形得到得（2）若波由Q传到P，由题结合波形得到得又由题意可得波长则波速（3）从t=0开始，波形每隔半个周期时，P、Q间（P、Q除外）只有一个波峰或波谷，即只有一个质点的位移等于振幅，则15．（1）；（2），【解析】【详解】（1）（2）根据同侧法可知，波向左传播，由题意知：平衡位置坐标为处的质点处于平衡位置。已知时，平衡位置坐标为处的质点首次到达平衡位置，则波速根据可得则其中解得则波长设处质点的振动方程为当时质点向下运动，因此解得则设处质点的振动方程为16．若波沿x轴正方向传播，则，，，；若波沿x轴负方向传播，则，，，，，【解析】【详解】若波沿x轴正方向传播，则     解得     又因为20 m<λ<80 m所以，对应波速为若波沿x轴负方向传播，则解得又因为20 m<λ<80 m所以，，对应波速为