2020-2021学年第三章 机械波本章复习与测试精练

这是一份2020-2021学年第三章 机械波本章复习与测试精练，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
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2（含解析）一、单选题（共35分）1．两列简谐横波分别沿x轴正向和负向传播，波速均为，两列波的波源分别位于坐标原点和处，振动方向沿y轴，只振动了一个周期且振幅均为2cm，质点P位于处。如图所示为时刻两列波的波形图，则（　　） A．两列波的周期均为0.5sB．两列波波源的起振方向均沿y轴正方向C．0.5s时质点P到x轴的距离为零D．0.75s时x轴上的所有质点均处于平衡位置2．如图所示为一列沿长绳传播的横波，当手抖动的频率变小时，横波的（     ）A．速度不变，波长减小 B．速度不变，波长增大C．速度减小，波长增大 D．速度增大，波长不变3．某机械波在时刻的部分波形图如图中实线所示，后的部分波形图如图中虚线所示，则该机械波在介质中传播的最小速度为（　　）A．1 m/s B．5 m/s C．11 m/s D．25 m/s4．如图所示，已知一列横波沿x轴传播，实线和虚线分别是t1时刻和t2时刻的图像，已知t2＝t1＋s，振动周期为0.5s，则波的传播方向与传播距离是（　　）A．沿x轴正方向，6 mB．沿x轴正方向，2 mC．沿x轴负方向，6 mD．沿x轴负方向，2 m5．关于振动与波下列说法正确的是（　　）A．“闻其声不见其人”说明声音可以发生衍射。对于波长为10m的声波，当障碍物的尺寸由10m向20m增大的过程中，声波衍射现象越来越明显。B．几列在水面上传播的波相遇时波形会发生变化，脱离后可以再恢复到原来的形态C．若观察者逐渐靠近波源，则观察者接收到的频率小于波源的频率D．简谐振动在一次全振动的过程中动能或势能会出现一次极大值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．在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2在同一空间的空气中沿同一方向传播，图为某时刻这两列波的图像，下列说法正确的是（　　）A．波1的传播速度比波2的传播速度大B．相对于同一障碍物，波2比波1的衍射现象更明显C．在两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象D．在两列波传播方向上运动的观察者，听到这两列波的频率均与从声源发出的频率相同二、多选题（共25分）8．如图所示为一列简谐横波在时刻的图象．此时质点的运动方向沿轴负方向，且从时刻开始计，当时质点恰好第次到达轴正方向最大位移处．则下列说法正确的是（　　） A．该简谐波沿轴负方向传播B．该简谐波的频率为C．该简谐波的波速大小为D．从至，质点传播的距离为E．从至，质点运动的路程是9．关于横波和纵波，下列说法正确的是（　　）A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B．对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直C．形成纵波的质点随波一起迁移D．空气介质只能传播纵波10．战绳训练是当下一种火热的健身方式。某次战绳训练中，一运动员晃动战绳一端使其上下振动（可视为简谐振动），战绳上因此形成一列横波。如图甲、乙所示分别是战绳上两质点的振动图象，形成的横波由A传向B，波长大于3.0m，两质点在波的传播方向上的距离。下列说法正确的是(     )A．时刻，两质点的振动方向相反 B．波的波长可能为3.2 mC．质点A处的波传到B处所用时间可能为0.25 s D．波的波速可能为40 m/s11．如图所示，O处的波源做简谐运动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播的速度，时刻，波刚好传播到处，已知，下列说法正确的是（       ）A．O处的波源做简谐运动的表达式为B．时质点P位于波谷处C．时质点Q受到的合外力最大，方向沿y轴负方向D．时处质点的振动方向沿y轴负方向E．波源的起振方向沿着y轴正向12．一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，P、Q两质点的横坐标分别为、，随后3s内质点Q通过的路程为30cm，则下列说法正确的是（　　） A．该简谐波的周期为4sB．该简谐波的传播速度大小为4m/sC．质点P在时沿y轴负方向振动D．质点P在时刻位于负的最大位移处E．质点Q在时刻位于负的最大位移处三、解答题（共40分）13．如图所示，（a）表示一条均匀细绳，0、1、2、3……表示绳上的一系列等间隔的质点，图中每个小方格的高度为2cm，一列周期为T的简谐横波沿此绳传播。某时刻，绳上9~12点的位置及运动方向如（b）所示，质点9正处在其最大位移处。试求：（1）此波的传播方向。（2）质点0和质点15的振幅。（3）由图（b）再经过时间t（t<T）为多久后，3~6质点的运动状态变成（c）所示的状态？14．如图所示是一列简谐横波上A、B两质点的振动图象，两质点平衡位置间的距离，波长大3.0m，求这列波的传播速度。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。16．一简谐横波在均匀介质中沿水平方向直线传播，A、B为介质中的两个质点，其振动图象分别如图甲和乙所示，AB间的水平距离x=2m，求：（1）该简谐横波传播速度的可能值；（2）若改变波源的振动频率，使A、B两质点的振动同步，求频率的可能值。
参考答案1．D【解析】【详解】A．由图可知，两列波的波长均为，由可得两列波的周期均为故A错误；B．由图可知，时两列波分别传播到和处，由“上下坡”法可判断出这两处质点的起振方向均沿y轴负方向，故两波源的起振方向也均沿y轴负方向，故B错误；C．0.5s时两列波向前传播的距离均为即两列波的波谷均到达质点P，因每列波的振幅均为2cm，由波的叠加原理可知，此时质点P到x轴的距离为4cm，故C错误；D．0.75s时两列波向前传播的距离为此时两列波刚好完全叠加在一起，由波的叠加可知，此时x轴上的所有质点均位于平衡位置，故D正确。故选D。2．B【解析】【分析】【详解】波速由介质决定，所以波速是不变的。又由波长、波速、频率的关系λ = 可知随着频率的变小，波长增大。故选B。3．B【解析】【详解】由题意可知该机械波的波长为若该波沿轴正方向传播，在时间内传播的距离为（，，…）则该波的波速为（，，…）若该波沿轴负方向传播，在时间内传播的距离为（，，…）则该波的波速为（，，…）故当波沿轴正方向传播，且时波的传播速度最小，有故选B。4．B【解析】【详解】若波沿x轴正方向传播，则     ①解得     ②因为T=0.5s，所以②式有解，此时波的传播距离为2m。若波沿x轴负方向传播，则     ③解得     ④因为T=0.5s，所以④式无解。综上所述可知B正确。故选B。5．B【解析】【详解】A．“闻其声不见其人”说明声音可以发生衍射，当障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小时，声波衍射现象越来越明显，对于波长为10m的声波，当障碍物的尺寸由10m向20m增大的过程中，声波衍射现象越来越不明显，故A错误；B．根据波的叠加原理，几列在水面上传播的波相遇时波形会发生变化，脱离后又能恢复原来的形态，故B正确；C．根据多普勒效应，观察者逐渐靠近波源，则观察者接收到的频率大于波源的频率，故C错误；D．一次全振动，物体的动能和势能均会有两次恢复到原来的大小，出现两次极大值，故D错误。故选B。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．两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播，波速相同。故A错误；B．由图读出声波1比声波2波长长，波长越长，波动性越强，所以相对于同一障碍物，波1比波2更容易发生衍射现象。故B错误；C．由v=λf得到两波频率之比为f1：f2=1：2两列波发生干涉的必要条件是频率相同，所以在这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象。故C正确；D．由于观察者在两列波传播方向上运动，会发生多普勒效应，则听到这两列波的频率均与从声源发出的频率不相同。故D错误。故选C。8．ABE【解析】【详解】A．此时刻质点的运动方向沿轴负方向，根据同侧法，波沿轴负向传播，故A正确；BC．到这段时间里，质点恰好第次到达轴正方向最大位移处，则有解得由图像可得简谐波的波长为则波速故B正确，C错误；D．质点在平衡位置做简谐运动，从至，经过的时间为2.5T，质点回到平衡位置，故D错误；E．质点在平衡位置做简谐运动，从至，经过的时间为5T，通过的路程为故E正确。故选。9．ABD【解析】【详解】A B．质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波，纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，A、B正确；C．无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C错误；D．横波不能靠空气传播，空气只能传播纵波，D正确。故选ABD。10．BC【解析】【详解】A. 由振动图象可知，时刻，A质点速度方向沿y轴正向，而B速度为零，故A错误；B．取时刻分析，A质点经平衡位置向上振动，B质点处于波谷，横波由A传向B，设波长为λ，则解得又因为，所以n取0或1，则当时，，波速当时，，波速故B正确，D错误；C．质点A处的波传到B处所用时间可能为故C正确。故选BC。11．ACE【解析】【详解】E．由图，根据同侧法可知，的质点的振动方向为沿轴正方向，由于所有质点的起振方向一样，则波源的起振方向沿y轴正方向，故E正确；A．由图可知，该波的振幅为，波长为，已知波速，根据可知，该波的周期为则时刻，波刚好传播到处，与O点相差，则从此刻开始，O处的波源做简谐运动的表达式为故A正确；B．由时刻的波动图像可知，质点P在平衡位置的坐标为根据可知，质点O把振动形式传播到质点P所用的时间为质点O从时刻开始，第一次振动到波谷的时间为则质点P第一次振动到波谷的时间故B错误；C．由于该波的周期为，则时，质点Q恰好振动到波峰，则质点Q受到的合外力最大，方向沿y轴负方向，故C正确；D．根据题意，由公式可知，波传到需要的时间为则时，该处质点还未振动，故D错误。故选ACE。12．ACE【解析】【详解】A．根据随后3s内质点Q通过的路程为30cm可知则该简谐波的周期为故A正确；B．根据波形图得到波长为则该简谐波的传播速度大小为故B错误；C．由于简谐横波沿x轴负方向传播，根据同侧法可知质点P在时沿y轴负方向振动，故C正确；D．质点P在时在平衡位置沿y轴负方向振动，所以时刻质点P位于正的最大位移处，故D错误；E．根据同侧法可知质点Q在时沿y轴正方向振动，所以时刻质点Q位于负的最大位移处，故E正确。故选ACE。13．（1）向右；（2）10cm，10cm；（3）T【解析】【详解】（1）根据图（b）上几个质点的运动趋势可知：各质点的运动均较左边相邻质点滞后，所以波向右传播；（2）相同介质中的同一列简谐波上各质点的振幅相同，均等于图上质点9的位移大小，均为10cm；（3）图（c）中有4个质点，为了便于计算，我们选择质点6的振动来求解。波向右传播，在图（c）中它正要向平衡位置运动，而图（b）中质点6处在平衡位置且正要向下振动，那么质点6将经过3个后到达图（c）中的状态，因此t＝T此题也可以先描出图中剩余质点的位置，再利用波形平移方法求得t。14．若该波从质点A传到质点B，当n=0时， v1=40m/s，当n=1时波速v2=8.0m/s；若该波从质点B传到质点A，当n=0时， v3=m/s。【解析】【详解】①由振动图象可知，质点振动周期T=0.4s，若该波从质点A传到质点B，取t=0时刻分析，质点A经平衡位置向上振动，质点B处于波谷，则所以该波波长为为因为有λ>3.0m的条件，所以取n=0，1；当n=0时，λ1=16m，波速当n=1时，λ1=3.2m，波速为②若该波从质点B传到质点A，取t=0时刻分析，质点A经平衡位置向上振动，质点B处于波谷，则有所以该波波长为因为有λ>3.0m的条件，所以取n=0当n=0时波速为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．（1）v＝m/s（n＝0,1,2，…）；（2）f＝Hz（n＝0,1,2，…，m＝1,2,3，…）【解析】【详解】（1）由图像可知，该简谐波的周期T＝4s（n＝0,1,2，…）设传播速度为v，则由解得该简谐横波传播速度的可能值v＝m/s（n＝0,1,2，…）（2）设波源振动频率为f，则有x＝mλ′（m＝1,2,3，…）v＝λ′f解得频率的可能值f＝Hz（n＝0,1,2，…，m＝1,2,3，…）