高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波综合与测试练习

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波综合与测试练习，共9页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

考试时间90分钟 满分100分
一、选择题（本题共12个小题每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项正确，第9~12题不止一个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1．关于振动和波的关系，下列说法正确的是( )
A． 如果波源停止振动，已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动
B． 发声体在振动时，一定会产生声波
C． 机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
D． 波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程
2．如图所示为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断A点刚开始的振动方向是( )
A． 向左
B． 向右
C． 向下
D． 向上
3．下列关于机械波的说法中，正确的是( )
A． 发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零
B． 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C． 在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于波长
D． 某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
4．一列沿x轴传播的简谐横波，波速为10 m/s，在t＝0时刻的波形图线如图2所示，此时x＝1.0 m处的质点正在向y轴负方向运动，则( )
A． 此波一定沿x轴正方向传播
B． x＝1.0 m处的质点做简谐运动的周期为0.20 s
C． t＝0时刻x＝1.5 m处的质点具有最大速度
D． 再经1.0 s，x＝1.5 m处的质点通过的路程为10 m
5．一质点做简谐运动时，其振动图象如图所示．由图可知，在t1和t2时刻，质点运动的( )
A． 位移相同
B． 回复力相同
C． 速度相同
D． 加速度相同
6．一弹簧振子振幅为A，从最大位移处经过时间t0第一次到达平衡位置，若振子从平衡位置处经过时的加速度大小和动能分别为a1和E1，而振子位移为时加速度大小和动能分别为a2和E2，则a1、a2和E1、E2的大小关系为( )
A． a1＞a2，E1＜E2
B． a1＞a2，E1＞E2
C． a1＜a2，E1＜E2
D． a1＜a2，E1＞E2
7．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B间做简谐振动，下列说法正确的是( )
A． 振子在A、B处的加速度和速度均为零
B． 振子通过O点后，加速度方向改变
C． 振子通过O点后，速度方向改变
D． 振子从O→B或从O→A的运动都是匀减速运动
8．同一介质里的两列简谐横波的振幅都是20 cm，传播速度大小相同．实线波的频率为2 Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图所示区域相遇，则( )
A． 在相遇区域会发生干涉现象
B． 平衡位置为x＝6 m处的质点此刻速度为零
C． 平衡位置为x＝8.5 m处的质点此刻位移y＞20 cm
D． 从图示时刻起再经过0.25 s，虚线波向左传播了个波长的距离
9．如图是一列简谐波某一时刻波的图象，下列说法正确的是( )
A． 波一定沿x轴正方向传播
B． a、b两个质点的振动速度方向相反
C． 若a点此时的速度方向沿y轴正向，那么波的传播方向是沿x轴的正方向
D． 若波沿x轴的负向传播，则b质点的振动速度方向沿y轴的负方向
10．如图所示，a、b、c是均匀介质中x轴上的三个质点．ab、bc两点间的距离分别为6 m、10 m．一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3 s时质点a第一次到达正向最大位移处．则( )
A． 当质点a向下运动时，质点b也向下运动
B． 当质点a的加速度最大时，质点b的速度一定最大
C． 当质点a完成10次全振动时，质点c完成8次全振动
D． 当质点a第三次到达位移最大值位置时，波恰好传到质点c
11．在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2.在同一空间的介质中沿同一方向传播，如图所示为某时刻这两列波的图象，则下列说法中正确的是( )
A． 波1速度比波2速度大
B． 这两列波的频率相同
C． 在这两列波传播方向上，不会产生稳定的干涉现象
D． 相对于同一障碍物，波1比波2发生衍射现象更明显
12．一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点．在t时刻A、B两点间形成如图甲所示波形，在(t＋3) s时刻A、B两点间形成如图乙所示波形，已知A、B两点间距离a＝9 m，则以下说法中正确的是( )
A． 若周期大于4 s，波可能向右传播
B． 若周期为4 s，波一定向右传播
C． 若波速为8.5 m/s，波一定向左传播
D． 该波波速可能的最小值为0.5 m/s
二、填空与作图题（本题共7个空格，每小题2分，作图题4分，共18分)
13．如图中S1和S2是两个相干波源，以S1和S2为圆心的两组同心圆弧分别表示在同一时刻两列波的波峰和波谷，实线表示波峰，虚线表示波谷，a、b、c三点中，振动加强的点是__________，振动减弱的点是__________，再过周期，振动加强的点是__________，振动减弱的点是__________．
14．一列简谐横波在t＝0.8 s时的图象如图甲所示，其x＝0处质点的振动图象如图乙所示，
由图象可知：简谐波沿x轴______方向传播(填“正”或“负”)，波速大小为______m/s，t＝10.0 s时刻，x＝4 m处质点的位移为______m.
15.如图甲表示一列简谐波在介质中传播时，某一质点a的振动图象，请在乙图中作出这列简谐波在t＝0时刻向＋x方向传播的波形图(质点a画在坐标原点上)．
三、计算题（本大题有3个小题，共34分。在答题卷上解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分。有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位）
16．（9分）直线上有相距1.2 m的A、B两点，一列横波从A向B传播，当波刚好到达A点开始计时，4 s内A点完成了10次全振动，B点完成了8次全振动，求：
(1)周期是多少？
(2)波长等于多少？
(3)波速v等于多少？
17．（12分）如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆．
(1)该波的波长为多少？
(2)在S1、S2连线上振动加强的点有几个，它们距S1的距离为多少？
(3)在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点？
18．（13分）如图所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A、B、C、D……为绳子上等间隔的点，点间间隔为50 cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点开始向上，经0.1 s第一次达到最大位移，C点恰好开始振动，则：
(1)绳子形成的向右传播的横波速度为多大？
(2)从A开始振动，经多长时间J点第一次向下达到最大位移？
参考答案
1.D.
波的传播是靠前面的质点带动后面质点的振动，所以如果波源停止振动，已经振动的质点将陆续的停止振动，A错；波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，B错；在波的形成和传播过程中，各介质质点不随波迁移，C错．
2.D.
根据带动法可知B点要向上振动，且所有点的起振方向都相同，所以D正确
3.A.
发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，减弱点振幅最小，若两列波的振幅相等，减弱点的振幅可能为零，故A正确；产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B错误；质点简谐振动时，一个周期内通过的路程是振幅的4倍，与波长无关，故C错误；波速由介质决定，频率由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D错误．
4.B.
此时x＝1.0 m处的质点正在向y轴负方向运动，知该波向x轴负方向传播，故A错误；在波的传播方向上，各点的周期是相等的，由题图知波长是2.0 m，则：T＝λv＝2.010 s＝0.20 s，故B正确；t＝0时刻x＝1.5 m处的质点处在负方向的最大位移处，所以速度是0，故C错误；再经1.0 s，经历了n＝tT＝＝5个周期，质点在一个周期内的路程等于4个振幅，x＝1.5 m处的质点通过的路程为s＝5×4A＝20×0.02 m＝0.4 m，故D错误．
5.C.
从题图中可以看出在t1和t2时刻，质点的位移大小相等、方向相反．则有，在t1和t2时刻质点所受的回复力大小相等、方向相反，加速度大小相等、方向相反，A、B、D错误；在t1和t2时刻，质点都向正运动，速度方向相同，由于位移大小相等，所以速度大小相等，C正确．
6.A.
从平衡位置到最大位移处运动，速度减小，加速度增大，所以经过，通过的位移大于，所以a1＞a2，E1＜E2，故A正确，B、C、D错误．
7.B.
振子在A、B处的加速度最大，方向相反，而速度都为零，故A错误；当振子经过平衡位置时，速度的方向不变，而位移方向改变，所以加速度的方向改变，故B正确，C错误；当振子从平衡位置向两端点运动时，弹簧的弹力逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度的方向与速度的方向相反，振子做减速运动，但不是匀减速，故D错误，故选B.
8.C.
传播速度大小相同．实线波的频率为2 Hz，其周期为0.5 s，由图可知：虚线波的周期为0.75 s，则两波的频率不同，所以不能发生干涉现象，故A错误；两列简谐横波在平衡位置为x＝6 m处，振动加强，速度是两者之和，所以不可能为零，故B错误；两列简谐横波在平衡位置为x＝8.5 m处的质点是振动加强的，此刻各自位移都大于10 cm，故C正确；虚线波的周期为0.75 s，从图示时刻起再经过0.25 s，虚线波向左传播个波长的距离，故D错误；故选C.
9.BC.
x轴是表示在波传播方向上的一系列质点的平衡位置，但x轴指向不表示波的传播方向，故A错；根据“坡形”法：无论波向左还是向右传播，a、b差半个周期，所以两者振动速度方向相反，故B正确；同理可判断C正确，D错误．
10.BC
由简谐横波在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3 s时质点a第一次到达正向最大位移处可知，T＝3 s，所以周期T＝4 s，波长λ＝vT＝8 m．由于xab＝λ＝6 m，所以当质点a向下运动时，质点b一定向上振动，当质点a的加速度最大时，即处在波峰(或波谷)时质点b处于平衡位置，即速度最大，故A错误，B正确；质点a完成10次全振动所用时间为10T＝40 s，波从a传到c所用的时间为 s＝8 s，所以还有32 s，所以c刚好完成8次全振动，故C正确；当质点a第三次到达位移最大值位置所用的时间为t＝(3＋2×4) s＝11 s，波从a传到c所用的时间 s＝8 s，故D错误．
11.CD.
在同一种介质中，各种频率的机械波传播的速度相同，选项A错误；从图中可以看出波1的波长大于波2的波长，由公式v＝λf可得，波1的频率小于波2的频率，选项B错误；由于两列波的频率不同，两列波不能发生干涉，选项C正确；对于同一障碍物，波长越大衍射越明显，选项D正确．
12.BCD.
若波向右传播，(n＋)T1＝3 s，(n＝0,1,2，…)，解得T1＝4 s、 s……，若波向左传播，(n＋)T2＝3 s，(n＝0,1,2，…)，解得T2＝12 s、 s……，故A错误，B正确．由图知波长λ＝6 m，若波速为8.5 m/s,3 s内波传播的距离为x＝vt＝8.5×3 m＝25.5 m＝4λ，根据波形的平移，波一定向左传播，故C正确．波传播的最小距离为向左传播1.5 m，波速可能的最小值为v＝＝ m/s＝0.5 m/s，故D正确
13.
bc a bc a
解析：a点为波峰与波谷相遇点，即为减弱点，b点为波谷与波谷相遇点，即为加强点，c点为波峰与波峰相遇点，即为加强点，加强点一直为加强点，减弱点一直为减弱点．
14.
负 5 －0.05
解析：由图象乙可知t＝0.8 s时x＝0处的质点向下振动，由波的传播方向与质点振动方向的关系知：波沿x轴负向传播；由甲图知：波长λ＝8 m，由乙图知：周期T＝1.6 s，则波速v＝＝5 m/s；因t＝10.0 s＝6.25T，又从甲图开始经过时间10.0 s－0.8 s ＝ 5.75T，所以由甲图分析得知，t＝10.0 s时刻，x ＝ 4 m处质点位于波谷，其位移为y ＝ －0.05 m.
15.
由题甲图知，t＝0时质点a在平衡位置且正向y轴正方向运动，结合题中要求，将质点a画在坐标原点上，波向＋x方向传播，表明零时刻a右侧同一“坡”上的质点均在平衡位置的－y方向上，都在a的带动下向上运动，波的图象如图所示．
16.(1)0.4 s (2)0.6 m (3)1.5 m/s
(1)波的周期为T＝ s＝0.4 s
(2)由题意可得AB相距两个波长，所以λ＝ m＝0.6 m
(3)根据公式可得v＝＝ m/s＝1.5 m/s
17.
(1)2 m (2)3个 1 m 2 m 3 m (3)6个
(1)由公式λ＝，
得λ＝＝2 m.
(2)S1、S2之间恰好有2个波长，由对称性可直接判断B点为加强点，A、B、C三点分别为S1、S2连线的等分点，由图形可知，AS2－AS1＝λ，CS1－CS2＝λ，故A与C两点也为加强点，故在S1、S2连线上有3个加强点分别为：
AS1＝＝1 m，BS1＝λ＝2 m，CS1＝λ＝3 m.
(3)A、B、C三点为振动加强的点，过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个加强点
18.(1)v＝＝＝10 m/s.
(2)波由A传到J需时间t1
则t1＝＝0.45 s.
波刚传到J时，J开始向上振动，向下达到最大位移需t2时间：
因T＝0.4 s，
则t2＝T＝0.3 s，
所以对应总时间t＝t1＋t2＝0.75 s.