人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波综合与测试单元测试随堂练习题

第三章 机械波 单元测试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(共32分)

1、(4分)如图所示，一列简谐横波向右传播，两质点平衡位置相距0.15 m.当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是(   )

A.0.60 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m

2、(4分)如图所示，有两个沿z轴方向（垂直平面）做简谐运动的点波源和，两者平衡位置的坐标分别为（1 m，0）和（5 m，0），振动方程分别为。两列波的波速均为1 m/s，两列波在点B（5 m，3 m）和点C（3 m，2 m）相遇时，分别引起处质点的振动总是相互(   )
 

A.减弱、减弱 B.加强、加强 C.加强、减弱 D.减弱、加强

3、(4分)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波恰好在坐标原点相遇，波形图如图所示.已知甲波的频率为，则(   )

A.两列波的传播速度均为

B.两列波叠加后，处的质点振动减弱

C.两列波叠加后，处的质点振幅为

D.两列波叠加后，介质中振动加强和减弱区域的位置稳定不变

4、(4分)一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点，则(   )

A.此刻a的加速度最小

B.此刻b的速度最小

C.若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动

D.若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置

5、(4分)一列简谐横波在某均匀介质中沿直线由a质点向b质点传播，两质点的平衡位置相距2.5 m，如图所示，图中实线表示a质点的振动图像，图中虚线表示b质点的振动图像，则下列说法中不正确的是(   )

A.质点a的振动方程为

B.此波的传播速度可能为1.2 m/s

C.此波的传播速度可能为6 m/s

D.在0.1~0.15 s内，质点b向y轴负方向运动，做加速度逐渐变大的减速运动

6、(4分)近年来我国的航空事业迅速发展，战机的超音速飞行已十分普遍.当战机在法定上空返航时，地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响，引起房屋门窗的剧烈颤动.这是因为飞机返航加速过程中，当飞机速度接近声速时会使发动机发出的声波波面在飞机的前方堆积形成音障，当飞机加速冲破音障时而发出的巨大响声，称为音爆.关于音障的形成与下列哪种现象的形成原理最为相近(   )

A.音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱

B.敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音

C.火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低

D.在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话

7、(4分)有一测速雷达发射电磁波的频率为，用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为，则(   )

A. B. C. D.无法确定

8、(4分)汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去.其使用的传感器主要为毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过回波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度.若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为，则(   )

A.当时，表明前车与无人车速度相同 B.当时，表明前车一定处于静止状态

C.当时，表明前车在加速行驶 D.当时，表明前车在减速行驶

二、多选题(共24分)

9、(6分)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上和处质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是(   )

A.7 m/s  B.2 m/s  C.1.2 m/s  D.1 m/s

10、(6分)一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点.时振子的位移为-0.1 m，时位移为0.1 m，则(   )

A.若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 B.若振幅为0.1 m，振子的周期可能为

C.若振幅为0.2 m，振子的周期可能为4 s D.若振幅为0.2 m，振子的周期叮能为6 s

11、(6分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为2 m/s，振幅是平衡位置相距3 m的两个质点，如图所示，在时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处，已知该波的周期大于1 s，下列说法正确的是(   )
 

A.该波的周期为6 s

B.在时，质点N正通过平衡位置沿y轴负方向运动

C.从到，质点M运动的路程为2 cm

D.在到，质点M运动路程为2 cm

E.时刻，处于正中央的质点加速度与速度同向

12、(6分)如图所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为8 cm,E点是和连线的交点。下列说法中正确的是(   )
 

A.两处质点是振动减弱的点 B.两处质点在该时刻的竖直高度差是4 cm

C.E处质点是振动减弱的点 D.经0.02 s,B处质点通过的路程是8 cm

三、填空题(共20分)

13、(5分)如图（a），在平面内有两个沿z方向做简谐运动的点波源和。两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示。两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点的路程差为________m，两列波引起的点处质点的振动相互________（填“加强”或“减弱”），点处质点的振动相互_________（填“加强”或“减弱”）。
 

14、(5分)声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4900 m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s。桥的长度为__________m。若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的_________倍。

15、(5分)具有NFC（近距离无线通信技术）功能的两只手机在间距小于10 cm时可以通过电磁波直接传输信息，其载波频率为，电磁波在空气中的传播速度为，则该载波的波长为__________m（保留两位有效数字）。

16、(5分)新型列车动车组速度可达250~350km/h,与静止的该列车笛声的音调相比:

1.在列车行驶中站在车前方路旁的农民听起来音调__________(选填“偏高”或“偏低”);在列车行驶中站在车后方路旁的农民听起来音调__________(选填“偏高”或“偏低”)。
2.迎面来的另一列车上的乘客听起来音调__________(选填“偏高”或“偏低”)

四、计算题(共24分)

17、(12分)一列简谐横波，在时刻的波形如图所示，两点坐标分别为1m和5m，质点振动的振幅为10cm。两点的坐标分别为-1m和-9m，波传播方向由右向左，已知时，P点第二次出现波峰。试计算：

（1）这列波的传播速度多大？
（2）从时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰？
（3）当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？

18、(12分)一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，是介质中的两个质点.图乙是质点Q的振动图像.求：

（1）波速及波的传播方向；

（2）质点Q的平衡位置的x坐标.

参考答案

1、答案：B

解析：由题意知，（，1，2，…），解得（，1，2，…），当时，，当时，，选项B正确，选项A、C、D错误.

2、答案：A

解析：本题考查波的干涉。C点到两波源的距离相等，两列波从波源传到C点的路程差为，为波长的整数倍，但由两波源的振动方程可知，两波源的振动方向相反，所以C点为振动减弱点，B、D错误；由振动方程可知两列波源的振动周期为，波长为，两列波从波源传到B点的路程差为，为波长的整数倍，所以B点为振动减弱点，A正确，C错误。

3、答案：D

解析：A.甲波的频率为4Hz，

甲、乙两波的波长均为，由于在同一介质中传播，所以波速相同，故A错误；

B.由于甲乙两波的波长相同，在处为峰峰相遇，谷谷相遇，两列波叠加后，处的质点振动加强，故B错误；

C.处的质点振动加强，处的质点振动减弱，振幅为10cm，故C错误；

D.加强和减弱区的形成是两列波在某一点叠加的结果，对于两列稳定的波，它们在固定的一点，两列波如果在该处引起的质点的振动是相同的，则总是相同，故D正确。

故选：D。

4、答案：C

解析：本题考查机械波的波动图像.波形图的横轴相当于简谐横波的平衡位置，质点在波峰或波谷处的速度为零，加速度最大，由题图可知a质点此时处于波峰，其加速度最大，故A错误；质点在平衡位置处的加速度为零，速度最大，由题图可知b质点此时处于平衡位置，其速度最大，故B错误；若波沿x轴正方向传播，根据“上坡下，下坡上”的原则，此刻b质点处于该波形图的“下坡”应向上振动，即此刻b向y轴正方向运动，故C正确；若波沿x轴负方向传播，此刻a向下振动，c向上振动，由于a比c距x轴远，所以c比a先回到平衡位置，故D错误.

5、答案：B

解析：由题图知该波的周期为，振幅，则质点a的振动方程为，故A正确，不符合题意；由a质点的振动方程可知，当时位移为2 cm，而对质点b，当时，位移为2 cm，结合波的周期性可知，波从a传到b的时间为（，1，2，…），则波速为（，1，2，…），由于n是整数，所以v不可能为1.2 m/s，当时，，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；在0.1~0.15 s内，根据题图可知，质点b向y轴负方向运动，位移增大，加速度增大，速度减小，做加速度逐渐变大的减速运动，故D正确，不符合题意.

6、答案：C

解析：音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱，这是声音的干涉现象，故A错误；敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音，这是声音的共振现象，故B错误；火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低，音调会变低表示远离，音调会变高表示靠近，该现象与音障的形成类似，故C正确；在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声音的衍射现象，故D错误.

7、答案：C

解析：由于雷达是测量迎面开来的汽车的车速根据多普勒效应，接收到的波的频率应大于发射波的频率，即，C正确.

8、答案：A

解析：当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当时，说明接收到的频率增大，两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当时，说明接收到的频率减小，则两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误.

9、答案：BC

解析：本题通过振动图像考查了波的多解问题.由图知，时刻，处的质点处于平衡位置向下运动，处的质点处于波峰，则或（，1，2，…），解得波长或（，1，2，…），由图知，波的传播周期为，则波的传播速率为或（，1，2，…），当时，、，当时，、，当时，，选项B、C正确，选项A、D错误.

10、答案：AD

解析：若振幅为0.1 m，说明该振子初始位置在波谷，振子在波峰，则有，，1，2，…，当时，振子的周期为，当时，，当时，，故A正确，B错误；若该振子的振幅为0.2 m，则由可知，当该振子起振方向不同时，可能经过、或时到达位移为0.1 m的位置，根据振动的周期性可知或，或，，1，2，…；当时，或或，当时，或或，由此可知C错误，D正确.

11、答案：BDE

解析：由题意可知，解得，因，则，选项A错误；在时，质点N正通过平衡位置沿y轴负方向运动，选项B正确；从到，经过了，则质点M运动的路程为，选项C错误；在时刻M点在最低点，时回到平衡位置，则质点M运动路程为2 cm，选项D正确；时刻，M点在波峰位置，N点在平衡位置，则处于正中央的质点正在平衡位置下方向上振动，此时的加速度与速度同向，选项E正确。

12、答案：AD

解析：由题图可知，两处质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，是振动减弱的点，A正确；两处质点都是振动加强的点，振幅都是4 cm，此时D点处于波峰，B点处于波谷，则两处质点在该时刻的竖直高度差是8 cm，B错误；两点都是振动加强的点，它们连线上的各点振动也加强，所以E处质点是振动加强的点，C错误；，0.02 s为半个周期，则B处质点通过的路程是，D正确。

13、答案：2；减弱；加强

解析：本题考查波的干涉。若两波源同相，在干涉区域内，波程差的点振动加强，波程差为的点振动减弱。若两相干波源反相，在干涉区域内，波程差的点振动减弱，波程差的点振动加强。本题中两波源反相，A到两波源的距离差为。由图（b）和图（c）得，则，因，故B点振动减弱。，恰好为半个波长，故C点振动加强。

14、答案：365；

解析：设桥长为x，则有，解得：。波在不同介质中传播时，频率不变，由，有。

15、答案：21

解析：由波速公式得波长。

16、答案：1.偏高; 偏低; 2.偏高

解析：1.站在车前方的农民与列车的距离在减小,因此听起来频率变大,音调偏高,站在车后方的农民在远离列车,听起来音调偏低。
2.迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高。

17、答案：（1）10m/s（2）1.1s（3）0.9m

解析：（1）由题图知：这列波的波长，解得，
由波速公式得；
（2）第一个波峰传到Q点的距离为，所需时间；
（3）振动传到P点需个周期，所以当Q点第一次出现波峰时，P点已振动了
则P点通过的路程为

18、答案：（1）18 cm/s;波沿x轴负方向传播（2）9 cm

解析：（1）由图甲可以看出，该波的波长为

①

由图乙可以看出，周期为②

波速为③

由图乙知，当时，Q点向上运动，结合图甲可得，波沿x轴负方向传播.

（2）设质点平衡位置的x坐标分别为、.由图甲知，处，因此

④

由图乙知，在时Q点处于平衡位置，经，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有

⑤

由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为

⑥