鲁科版2019 高中物理 选修一 第三章 机械波 单元测试1（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 单元测试1（解析版）

第I卷（选择题）

一、选择题（共48分）

1．下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法正确的是（　　）

A．A图中光滑斜面上的金属球在弹簧作用下做简谐运动的回复力由弹力提供

B．B图中单摆的摆角较小时，运动为简谐运动；若周期T=1s，则称为秒摆

C．C图中若增大波源O点振动的频率，衍射现象会更明显

D．D图中A、B、C、D点的振动是加强的，它们的振幅最大

2．一列简谐波沿轴正方向传播，时波形如图所示。已知在末，点恰第四次（图中为第一次）出现在波峰，则下列说法正确的是（　　）

A．波的周期是

B．波传播到点需要

C．点开始振动时速度方向是向上的

D．点在末第一次出现在波谷

3．关于机械振动与机械波说法正确的是（　　）

A．机械波的传播速度与振源的振动速度相等

B．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向

C．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离

D．机械波在介质中传播的速度由波源本身决定

4．如图所示，在某均匀介质中的一条直线上有两个振源A、B，相距6m，C点在A、B的中间位置。t=0时，A、B以相同的频率开始振动，且都只振动一个周期，振幅也相同，图甲为A的振动图像，乙为B的振动图像，t1=0.3s时，A产生的向右传播的波与B产生的向左传播的波在C点相遇，则下列说法正确的是（　　）

A．两列波的频率都是0.2Hz

B．两列波在A、B间的传播速度大小为12m/s

C．两列波的波长都是4m

D．t2=0.7s时，B经过平衡位置且振动方向向下

5．一列简谐横波，沿x轴正方向传播，传播速度为10 m/s，在t=0时的波形图如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．此时x=1.25 m处的质点正在做加速度增大的加速运动

B．x=0处的质点再经过0.05 s时间可运动到波峰位置

C．x=0.7 m处的质点比x=0.6 m处的质点先运动到波峰的位置

D．x=1 m处的质点在做简谐运动，其振动方程为y=0.4sin（10πt）（m）

6．如图所示，沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f，相邻两质点之间的距离均为1m，各质点均静止在各自的平衡位置， 时刻振源a开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图像如图所示，形成的简谐横被以的速度水平向左传播，则下列说法正确的是（　　）

A．从时刻起f点开始振动

B．时刻质点e第二次回到平衡位置

C．从至内质点b运动的路程为

D．从至内质点d的加速度正在逐渐减小

7．一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t=0 时刻的波形如图所示，质点 P 的x坐标为3m。已知任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4s。下列说法错误的是（　　）

A．波速为4m/s

B．波的频率为 1.25Hz

C．x 坐标为 22m 的质点在 t=0.2s 时恰好位于波峰

D．当质点 P 位于波峰时，x 坐标为 17m 的质点恰好位于波谷

8．以下关于波的认识，正确的是（　　）

A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理

B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的

C．超声波雷达的工作原理是利用波的折射

D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象

9．下列关于多普勒效应的说法中，正确的是（　　）

A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应

B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应

C．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变

D．当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低

E.当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低

10．关于机械振动与机械波，下列说法正确的是（　　）

A．机械波的传播速度与振源的振动速度相等

B．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向

C．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离

D．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定

11．如图是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），S1的振幅A1=5cm，S2的振幅A2=3cm。则下列说法正确的是（　　）

A．再过半个周期，质点A变成振动减弱点，质点D变成振动加强点

B．经过半个周期质点D传播到了此时A的位置

C．A、D在该时刻的高度差为16cm

D．质点C的振幅为2cm

12．一列简谐横波沿x轴传播，振幅为cm，波速为2m/s．在t=0时刻，平衡位置在x=1m处的质点a位移为1cm，平衡位置在x=5m处的质点b的位移为-1cm，两质点运动方向相反，其中质点a沿y轴负方向运动，如图所示，已知此时质点a、b之间只有一个波谷，则下列说法正确的是（　　）

A．该列简谐横波的波长可能为m

B．质点b的振动周期可能为2s

C．质点a、b的速度在某一时刻可能相同

D．当t=0.5s时质点a的速度可能最大也可能最小

第II卷（非选择题）

二、解答题（共52分）

13．图中的是一列正弦波在某时刻的波形曲线，是后它的波形曲线。试求这列波可能的传播速度。

14．一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示。介质中x＝4m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin（5πt）cm。

（1）由所给信息确定这列波的周期T、振幅A与波长λ；

（2）求出这列波的波速；

（3）试判定这列波的传播方向。

15．如图所示，在波的传播方向上，距波源O有A、B、C三个质点，已知，，在第2s内A比B多振动2次，B比C多振动5次，并且2s末波已传过C，求这列波的波长和波速。

16．如图所示，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是在t2=(t1+0.5）s时刻的波形图。

(1)若波速为18m/s，求质点M在t1时刻的振动方向。

(2)在t1到t2的时间内，如果M通过的路程为1.4m，那么波的传播方向怎样？波速多大？

参考答案

1．D

【详解】

A． A图中光滑斜面上的金属球在弹簧作用下做简谐运动的回复力由弹力与重力沿斜面方向的分力的合力提供，故A错误；

B．周期为2s的单摆称为秒摆，故B错误；

C．C图中若增大波源O点振动的频率，，波长变短，衍射现象会更不明显，故C错误；

D．D图中A、B、C、D点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，振动是加强的，它们的振幅最大，故D正确。

故选D。

2．D

【详解】

A．因为在0.6s末时，A点恰第四次（图中为第一次）出现在波峰，可以得出A点做了三个完整的周期，可知

故A错误；

B．由图示位置到P点的距离s为3cm，而该列简谐波的波速为

所以传到P点需要的时间为

故B错误；

C．由波动图像可知，质点开始振动时速度方向是向下的，故C错误；

D．由于波传到P点所需要的时间为0.3s，所以P点在0.35s末时处在波谷，故D正确。

故选D。

3．C

【详解】

A．机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故A错误；

B．波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故B错误；

C．由v＝ 可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故C正确；

D．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故D错误。

故选C。

4．D

【详解】

A．由题图可知，两列波的周期均为T=0.2s，所以两列波的频率均为

故A错误；

B．两列波在同种介质中传播，波速大小相同，设为v，由题意可得

2vt1=xAB

解得v=10m/s，故B错误；

C．两列波的波长均为

故C错误；

D．由题意

由题图乙可知t2时刻，B经过平衡位置且振动方向向下，故D正确。

故选D。

5．B

【详解】

根据图像可知波长λ=2m，则

解得

A．波沿x轴正方向传播，由上下坡法可知此时x=1.25m处的质点振动的方向向下，离开平衡位置的位移正在减小，所以质点正在做加速度减小的加速度运动，A错误；

B．波沿x轴正方向传播，根据波的传播方向和质点的振动方向关系，x=0处的质点向上振动，再经过

运动到波峰，B正确；

C．波沿x轴正方向传播，根据波形平移法得知，x=0.7m处的质点比x=0.6m处的质点都正在向下运动，x=0.6m的质点先到达波谷和波峰，C错误；

D．从此时开始计时，x=1m处质点先向下振动，由图可知，振幅A=0.4m，角速度

则x=1m处质点的振动函数表达式为

D错误。

故选B。

6．C

【详解】

A．波传到f点的时间为

故A错误；

B．波传到e点的时间为

质点起振方向向上，则时刻质点e第一次回到平衡位置，故B错误；

C．从至内质点b振动了

2.5s=

则运动的路程为

故C正确；

D．波传到d点需要1.5s，则从至内质点d的正在从最高点向最低点振动，加速度先逐渐减小后逐渐变大，故D错误。

故选C。

7．A

【详解】

A．由题，任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4s，则周期为 0.8s，由图可知，该波的波长是 4m，所以波速

m/s

所以A 错误；

B．该波的周期是 0.8s，则频率

所以B 正确；

C．x 坐标为 22m 的质点到 x=2 m 质点的距离为

△x2=22m﹣2m=20m=5λ

所以 x坐标为 15m 的质点与 x=2 m的点的振动始终相同。t=0 时刻 x=2 m的质点向上振动，经过 t=0.2s=T 时间恰好到达波峰，所以 x 坐标为 22m 的质点在 t=0.2s 时恰好位于波峰位置。故 C 正确；

D．x 坐标为 17m 的质点到 P 点的距离为

所以 x 坐标为17m 的质点与 P 点的振动始终相反，当质点 P 位于波峰时，x 坐标为 17m 的质点恰好位于波谷。故 D 正确；

故选A。

8．ABD

【详解】

A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射。故A正确；

B．隐形飞机的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现。故B正确；

C．雷达的工作原理是利用波的反射。故C不正确；

D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象。故D正确。

故选ABD。

9．CDE

【详解】

A．波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，A错误；

B．声源静止时，若观察者向声源运动，能发生多普勒效应，B错误；

CD．声源朝着观察者运动时，声源频率不变，观察者接收到的频率增大，当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低，CD正确；

E．声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，E正确；

故选CDE。

10．CD

【详解】

A．机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故A错误；

B．波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故B错误；

C．由v＝ 可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故C正确；

D．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故D正确。

故选CD。

11．CD

【详解】

图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，实线和虚线分别表示波峰和波谷，则D点是波谷与波谷相遇点，A是波峰与波峰相遇点，B、C两点是波峰与波谷相遇点。则A、D两点是振动加强的，且B、C两点是振动减弱的。

A．振动加强点始终加强，减弱点始终减弱，故A错误；

B．质点并不随波移动，而是在平衡位置上下振动，故B错误；

C．S1的振幅A1=5cm，S2的振幅A2=3cm，质点A是处于波峰叠加位置，相对平衡位置高度为8cm，而质点D处于波谷叠加位置，相对平衡位置为-8cm，因此质点A、D在该时刻的高度差为16cm，故C正确；

D．质点C是波峰与波谷的叠加点，则其合振幅为

A=A1-A2=5-3=2cm

故D正确；

故选CD。

12．ACD

【详解】

AB．若波沿x轴负方向传播，a、b间是半个波长的波形，有 

得

周期

若波沿x轴正方向传播，则a、b间是1.5个波形，有

得

周期

B错误A正确；

C．质点a、b平衡位置间的距离为 的奇数倍，质点a、b的速度可能均为零，但位移不可能同时为正或同时为负，C正确；

D．当t=0.5 s时波沿传播方向运动的距离

当a、b间是半个波长的波形时，t=0时x=2 m处的质点速度最大，经0.5 s其振动形式恰好传到质点a处，当a、b间是1.5个波形时，t=0时x=0处的质点速度最小，经0.5 s其振动形式恰好传到质点a处，即质点a的速度可能最大也可能最小，D正确。

故选ACD。

13．若波向右传播，波传播的速度，(n=1,2,3……)；若波向做传播，波传播的速度，(n=1,2,3……)

【详解】

由图知，波的波长

若波向右传播，根据题意在t=0.2s波传播了，n=1,2,3……

则波传播的速度

，(n=1,2,3……)

若波向左传播，根据题意在t=0.2s波传播了，n=1,2,3……

则波传播的速度

，(n=1,2,3……)

14．（1），A=10cm，T=0.4s；（2）；（3）波沿x轴负方向传播

【详解】

(1)由波形图可知

，A=10cm

由振动方程可知

(2)根据波速公式得

(3)根据振动方程可知，下一时刻质点P沿y轴正方向振动，所以该波沿x轴负方向传播。

15．，

【详解】

A、B在第2s内振动的次数差和B、C振动次数差不同，说明第2s末已过C，得到在1s末波传到A、B之间的某点。又B、C振动次数差5，说明B、C之间有5个波长，得

1s末波过A点6m，在第1s内波通过的距离为20m，所以

16．(1)向上振动；(2) 波沿ⅹ轴负方向传播，14m/s

【详解】

(1)从波的图像可以看出，波长为=4m。若波沿x轴正方向传播，波传播的距离为

（n=0、1、2……），

波传播的速度为

（n=0、1、2……），

波速等于18m/s时n-2，说明波沿ⅹ轴正方向传播，则质点M向上振动。

(2)从波的图像可以看出质点的振幅为A=20cm=0.2m。如果M通过的路程为x′=14m，则经历的时间与周期的比值

说明波沿ⅹ轴负方向传播；

波速为

=14m/s