高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波本章复习与测试巩固练习

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8（含解析）

一、单选题（共35分）

1．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，当Q点在t=0时的振动状态传到P点时，则（　　）

A．1cm<x<2cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动

B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向

C．Q处的质点此时正在波峰位置

D．Q处的质点此时运动到P处

2．两列简谐横波分别沿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0.5s

B．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

3．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2cm

B．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5cm

D．在t=0.1s时，质点C和质点D的速度相同

4．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

5．一列简谐横波在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/s

D．质点Q的平衡位置横坐标为9 cm

6．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为和。从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A．该波沿x轴正向传播

B．此后P、Q两点速度大小始终不相等

C．时，Q质点的位移为

D．若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为

7．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时的波形如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示，则其波速大小的可能值是（　　）

A．15m/s B．25m/s C．30m/s D．45m/s

二、多选题（共25分）

8．如图所示，手持绳子的左端在竖直方向上做周期为T的简谐运动，在绳子上可形成沿水平方向传播的简谐波，若此时手恰好经过平衡位置向下，距绳子左端L处的质点P恰好位于平衡位置且速度方向向上，下列判断正确的是（　　）

A．该简谐波的波长最大为

B．该简谐波的波长可能为

C．再经时，质点P位于平衡位置上方

D．再经时，质点P的速度方向向上

9．图甲为某一沿x轴方向传播的横波在时的部分图像，图乙为参与该波动的处于处的P质点的振动图像，据此可知（　　）

A．波的传播方向为沿x轴正方向，波速为4m/s

B．该波与周期为1.0s的纵波相遇一定不能产生干涉

C．再经过3.25s时间P质点通过的路程为2.6m

D．再经过3.25s时间P质点的位移为0.2m

E．该波遇到小汽车可发生明显的衍射现象

10．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

11．如图所示，甲图为沿x轴传播的一列简谐横波在t = 0时刻的波动图象，乙图为参与波动的质点P的振动图象，则下列判断正确的是（       ）

A．该波的传播速率为4 m/s

B．该波的传播方向沿x轴正方向

C．经过0.5 s，质点P沿波的传播方向向前传播2 m

D．该波在传播过程中若遇到4 m的障碍物，能发生明显衍射现象

E．经过0.5 s时间，质点P的位移为零，路程为0.4 m

12．一列简谐橫波沿x轴正方向传播。如图所示是t=0时刻的波形图，且x=4.0 m处质点刚好起振。若该波的周期为4 s，下列说法中正确的是（  ）

A．从图示时刻起经过2 s的时间，x=6. 0 m处的质点刚好起振

B．平衡位置在x=6.0 m处的质点，第一次到达波谷的时刻为2.5 s

C．E、 F两质点同时达到平衡位置和波峰位置

D．平衡位置在x=1. 0 m处的质点从图示时刻起经过3.0 s，通过的路程为6 cm

三、解答题（共40分）

13．一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？

14．一声波在空气中的波长为30 cm，速度为340 m/s。当折射入另一种介质时，波长变为80 cm。求：

（1）声波在这种介质中的频率；

（2）声波在这种介质中的传播速度。

15．一列简谐横波沿x轴负方向传播。图甲是t＝1s时的波形图，图乙是该列波中某振动质点的振动图象，求；

（1）该波的传播速度。

（2）图甲中x＝5m处的质点在振动过程中的位移随时间变化的关系式（不要求推导过程）。

16．一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，振动恰好传播到m处。从时刻开始，介质中m处的质点Q回到平衡位置的最短时间为1s。求：

（1）从时刻开始，m处的质点第一次到达波峰需要经过多长时间？

（2）写出质点Q的振动方程。

参考答案

1．B

【解析】

【详解】

Q点振动状态传到P点时的图像如图虚线所示

A．此时1cm<x<2cm范围内的质点正在向y轴的正方向运动，故A错误；

BC．Q处的质点位于波谷处，位移为负，则此时的加速度沿y轴的正方向，故B正确，C错误；

D．质点只上下振动，不随波迁移，故D错误。

故选B。

2．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。

3．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。

4．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。

5．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。

6．D

【解析】

【详解】

A．在时刻，P质点的振动图像如图乙所示，根据“上下坡法”，知该波沿x轴负向传播，选项A错误；

B．质点P、Q在x轴上相差半个周期，P、Q两点速度大小始终相等，选项B错误；

C．由乙图可知

由图甲可知

又

可得

即Q质点的位移为，选项C错误；

D．因为，所以

此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为，选项D正确。

故选D。

7．D

【解析】

【详解】

设波的周期为T，若波沿x轴正方向传播，则

     ①

解得

     ②

则波速为

     ③

若波沿x轴负方向传播，则

     ④

解得

     ⑤

则波速为

     ⑥

将四个选项中波速值代入③⑥中，可知只有D项使⑥式的n有整数解。

故选D。

8．AC

【解析】

【详解】

AB．根据题意可知波源振动方向向上，可得从波源到的时间

向前传播的距离

解得

当时，有最大波长为

无论取何值，都不可能等于，故A正确，B错误；

CD．再经时，质点P位于平衡位置上方，且向下振动靠近平衡位置，故C正确，D错误。

故选AC。

9．BCE

【解析】

【详解】

A．通过对题图甲和题图乙分析可知，波的传播方向为沿x轴负方向，波长，周期，则该波的波速为

故A错误；

B．根据机械波干涉产生条件可知，横波和纵波相遇不能产生干涉，故B正确；

CD．在每个周期T内，P质点通过的路程为四个振幅，再经过3.25 s时间，即，P质点通过的路程为13个振幅，即

再经过3.25 s时间，P质点振动到波谷，则位移为，故C正确，D错误；

E．根据发生明显衍射现象的条件可知，该波遇到小汽车可发生明显的衍射现象，故E正确。

故选BCE。

10．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。

11．ADE

【解析】

【详解】

A．由甲图可知，波长

由乙图可知，振动周期

因此该波的传播速率

A正确；

B．由图乙可知，在时刻，P沿着y轴负方向运动，由于前面质点的振动带动后面质点振动，因此该波沿x轴负方向传播，B错误；

C．质点P只在平衡位置附近上、下往复运动，不会随波迁移，C错误；

D．由于波长的大小与障碍物尺寸差不多，因此能发生明显的衍射现象，D正确；

E．经过0.5 s时间，P点振动了半个周期，恰好回到平衡位置，此时位移为零，路程为0.4 m，E正确。

故选ADE。

12．AD

【解析】

【详解】

A．波速

当横波从处传到处时，所用时间为

故A正确；

B．当处的波谷传到处时， 处的质点第一次到达波谷，所用时间为

故B错误；

C．图示时刻，E质点经过到达平衡位置，F质点经过到达波峰位置，故C错误；

D．3.0s时间为周期，则该波处的质点从图示时刻起历时3.0s通过的路程是

故D正确。

故选AD。

13．（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

14．（1）；（2）

【解析】

【详解】

（1）声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由

得

（2）因频率不变，有

解得

15．（1）1 m/s；（2）（m）

【解析】

【详解】

（1）根据甲图可知，λ＝4 m根据乙图可知，T＝4 s则波速

（2）振动角速度

振幅A＝2m由甲图可知，当t＝0时，x＝5 m处的质点在平衡位置沿负方向向下运动，则

（m）

16．（1）3s；（2）

【解析】

【详解】

(1)由图可知，波长

由介质中m处的质点Q回到平衡位置的最短时间为1s可知

解得

则波速为

从时刻开始，m处的质点第一次到达波峰的时间为

（2）由图可知，振幅

又

Q的初相为

质点Q的振动方程为