2021学年第三章 机械波综合与测试单元测试练习题

这是一份2021学年第三章 机械波综合与测试单元测试练习题，共13页。试卷主要包含了选择题Ⅰ，选择题Ⅱ，非选择题等内容，欢迎下载使用。
机械波　章末检测一、选择题Ⅰ(本题共9小题,每小题4分,共36分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.关于机械波的描述,下列说法正确的是(　C　)A.当两列波发生干涉时,如果两列波的波峰在某点相遇,则该处质点的位移始终最大B.当机械波发生反射时,其频率不变,波长、波速均发生变化C.测速雷达向行进中的车辆发射频率已知的超声波同时测量反射波的频率,根据反射波的频率变化的多少就能得到车辆的速度,这利用的是多普勒效应D.波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越短衍射现象越明显解析:如果两列波的波峰在某点相遇,振动总是加强,但质点的位移有时最大,有时为0,故A错误;波发生反射是在同一种介质中,波的频率、波长和波速均不变,故B错误;测速雷达向行进中的车辆发射频率已知的超声波,根据反射波的频率变化判断车速,这是利用了波的多普勒效应,故C正确;波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越长衍射现象越明显,故D错误。2.关于机械波和机械振动,下列说法中正确的是(　B　)A.机械振动就是机械波,机械波就是机械振动B.有机械波,则一定有机械振动C.机械波就是质点在介质中的运动路径D.在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和不同的振幅解析:机械振动在介质中传播,形成了机械波,A错误;机械波的形成有两个条件,一是要有波源,二是要有介质,所以有机械波一定有机械振动,B正确;在波的形成和传播过程中,各质点不随波迁移,C错误;离波源较远的质点依靠前面质点的带动,所以频率、振幅相同,D错误。3.如图所示,1、2、3、4、…是某绳(可认为是均匀介质)上一系列等间距的质点。开始时绳处于水平方向,质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。已知t=0时,质点1开始向下运动,经过二分之一周期,质点9开始运动。则在二分之一周期时,下列说法正确的是(　A　)A.质点3向上运动B.质点5所受回复力为零C.质点6的加速度向下D.质点9的振幅为零解析:经过二分之一周期,质点9开始运动,此时质点9开始向下运动,其位移为零,但振幅不为零,选项D错误;质点5到达最低点,质点3向上运动,选项A正确;质点5在波谷,此时的回复力最大,选项B错误;质点6也在平衡位置以下向下运动,加速度向上,选项C错误。4.某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔,查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知:降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波,与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程,实线对应环境噪声,虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则下列说法正确的是(　A　)A.降噪过程实际上是声波发生了干涉B.降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音C.降噪声波与环境噪声的传播速度不相等D.P点经过一个周期传播的距离为一个波长解析:由图看出,降噪声波与环境声波波长相等,波速相等,则频率相同,叠加时产生干涉,由于两列声波等幅反相,所以振动减弱,起到降噪作用,故A正确;降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音,只能消除与降噪声波频率相同的杂音,故B错误;机械波传播的速度由介质决定,则知降噪声波与环境噪声的传播速度相等,故C错误;P点并不随波移动,故D错误。5.取一根较长的轻质软绳,用手握住一端O,在竖直平面内连续上下抖动,形成如图所示的简谐波,手抖动的周期为T,t=0时,O位于最高点,P恰好在平衡位置且向上振动。O、P的平衡位置间距为L,下列判断正确的是(　C　)A.该波是纵波B.该波的波速为C.t=T时,P的振动方向竖直向下D.若手上下抖动加快,该简谐波的波长将变大解析:该波振动方向与波的传播方向垂直,则该波是横波,A错误;因OP=L=,该波的波速为v==,B错误;t=T时,质点P由最高点向平衡位置振动,则P的振动方向竖直向下,C正确;若手上下抖动加快,则频率变大,周期减小,波速不变,则根据λ=vT可知,该简谐波的波长将变小,D错误。6.如图所示为一列简谐横波的波形图,波速为0.2 m/s,下列结论正确的是(　C　)A.波源振动的频率为0.4 HzB.若质点a比质点b先回到平衡位置,则波沿x轴正方向传播C.图示时刻质点a、b、c所受回复力大小之比为 2∶1∶3D.经过0.5 s质点a、b、c通过的路程为75 cm解析:由题图可知,波长为8 cm,周期T== s=0.4 s,振动频率f==2.5 Hz,选项A错误;若质点a比质点b先回到平衡位置,则质点a向下振动,波沿x轴负方向传播,选项B错误;回复力的大小与位移成正比,选项C正确;经过0.5 s,即1T,只有质点c通过的路程为75 cm,选项D错误。7.在同一片水面上有一个波源S及挡板,挡板上有两个小孔S1和S2,S1、S2到波源S的距离相等,实线和虚线分别表示其上下振动时产生的波峰和波谷,某时刻的波形图如图所示,A点和D点为两实线的交点,B点为两虚线的交点,C点为AB中点,则下列说法中正确的是(　D　)A.经过小孔后,波的传播速度要变大B.若挡住小孔S1,则波在挡板后面区域的传播范围将减少一半C.A、D两点为振动加强点,B点为振动减弱点D.C点为振动加强点,此时刻处于平衡位置解析:波速是由介质决定的,因此经过小孔后,波的传播速度不变,A错误;由于两个小孔距离很近,若挡住小孔S1,波在挡板后面的区域传播范围几乎不变,只是不能出现干涉现象,B错误;A、B、C、D均为振动加强点,只不过C点此刻处于平衡位置,若当S1发出的波峰到达C点时,S2发出的波峰也恰好到达C点,C错误,D正确。8.图甲为一列简谐横波在t=0.1 s时的波形图,图乙为介质中平衡位置在x=4 m处的质点Q的振动图像。下列说法正确的是(　B　)A.横波沿x轴正方向传播B.波传播的速度为40 m/sC.在0.1 s时间内质点P能移动到Q位置D.在任意0.15 s内Q运动的路程均为30 cm解析:t=0.1 s时刻质点Q向下振动,可知横波沿x轴负方向传播,故A错误;波传播的速度为v== m/s=40 m/s,故B正确;根据波的传播特点可知,质点并不随波迁移,而是在平衡位置附近做简谐运动,故C错误;0.15 s=T,则若Q点是从平衡位置或者波峰或波谷位置开始计时,则在0.15 s内Q运动的路程为30 cm,否则就不是30 cm,故D错误。9.两列简谐横波分别沿x轴相向传播,两波源分别位于x1=-0.2 m和x2=1.2 m处,两列波的波速均为0.4 m/s,波源的振幅均为2 cm。如图为t=0时刻两列波的图像,此刻平衡位置在xP=0.2 m和xQ=0.8 m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于xM=0.5 m处。下列说法正确的是(　D　)A.t1=0.75 s时M点开始向上振动B.若两波源只振动一个周期,在t2=1.5 s时,P质点将向上振动C.若两波源一直振动,相遇以后Q点为振动加强点,其振幅为4 cmD.若两波源一直振动,相遇以后M点为振动加强点,其振幅为4 cm解析:在0.75 s内波传播的距离x=vt=0.4×0.75 m=0.3 m,由图可知,P、Q处的波形传到M,而t=0时刻P、Q两点处的质点是向下振动的,所以,经过0.75 s时间M点向下振动,故A错误;若两波源只振动一个周期,经过1.5 s,波传播的距离为x=vt=0.4×1.5 m=0.6 m,左列波波源处的振动形式传到0.4 m位置处,对于左列波来讲,不在P点引起振动了,右列波的Q点振动形式恰好传到P点,引起的振动是向下的,故B错误;若两波源一直振动,Q点到两波源的距离差为Δx=1 m-0.4 m=0.6 m=1.5λ,所以振动是减弱的,故C错误;M点距两波源距离相等,所以M点是振动加强的点,振幅等于两振幅之和,故D正确。二、选择题Ⅱ(本题共2小题,每小题3分,共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分,选对但不选全的得2分,有选错的得0分)10.一列简谐机械横波沿x轴正方向传播,波速为2 m/s。某时刻波形如图所示,a、b两质点的平衡位置的横坐标分别为xa=2.5 m,xb=4.5 m,则下列说法中正确的是(　AC　)A.这列波的周期为4 sB.此时质点b沿y轴负方向运动C.此时质点a的加速度比质点b的加速度大D.此时刻以后,a比b先到达平衡位置解析:由图能直接读出波长λ=8 m,由波速公式v=,得该波的周期T=4 s,故A正确;波向右传播,根据上下波法可知,b质点正在向y轴正方向运动,故B错误;质点a离平衡位置比b远,即a的位移比b的位移大,由a=可知,此时质点a的加速度比质点b的加速度大,故C正确;根据上下波法可知,a、b质点均沿y轴正方向运动,故b比a先到达平衡位置,故D错误。11.如图甲所示,B、C和P是同一水平面内的三个点,沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿BP方向传播,P与B相距45 cm,B点的振动图像如图乙所示;沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播,P与C相距60 cm,C点的振动图像如图丙所示,在t=0时刻,两列波同时分别经过B、C两点,两列波的波速都为30 cm/s,两列波在P点相遇,则以下说法正确的是(　BC　)A.两列波的波长之比为3∶4B.波遇到20 cm的障碍物将发生明显衍射现象C.P点为加强点其振幅为70 cmD.4.5 s时P点在平衡位置且向下振动解析:由图可知,两列波的周期都是T=1 s,由波长公式v=得λ=vT=0.3×1 m=0.3 m,则两列波的波长相等,A错误;依据发生明显衍射条件,由于30 cm>20 cm,则波遇到20 cm的障碍物将发生明显衍射现象,B正确;由于两列波到达P点的路程差为PC-PB=0.6 m-0.45 m=0.15 m=0.5λ,而T=0时刻两列波振动方向相反,则P是振动加强的点,振幅等于两波振幅之和,即为70 cm,C正确;波从C传到P的时间为t= s=2 s,波从B传到P的时间为t= s=1.5 s,在t=2 s时两波叠加经过平衡点向下运动,经过2.5个周期,经过平衡位置向上振动,D错误。三、非选择题(本题共4小题,共58分)12.(10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4 900 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。 解析:设桥长为L,声音在空气或钢铁中匀速传播,根据题意,有-=1.00 s,得L≈365 m;同一列声波在钢铁、空气中传播时的周期相同,则波长之比为===。答案:365　13.(14分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形如图所示,质点振动的振幅为10 cm。P、Q两点的坐标分别为(5,0)和(-2,0),已知t=3 s时,P点第三次出现波峰。求:(1)这列波的传播速度的大小﹔(2)从t=0时刻起,到Q点第一次出现波谷时,P点通过的路程。解析:(1)由图可知波长λ=2 m,波源的起振方向沿y轴正方向,经历时间3 s,P点第三次出现波峰,则t=1.5T+T+2T,解得T=0.8 s,根据v=,解得v=2.5 m/s。(2)Q点与最近波谷的水平距离为d=9.5 m+2 m=11.5 m,故Q点第一次出现波谷的时间为t1=,解得t1=4.6 s,从t=0时刻起,到P点开始振动需要的时间为t2=1.5T=1.2 s,Q点第一次出现波谷时质点P振动的时间为Δt=t1-t2=3.4 s=4T,故P点通过的路程为s=4×4A,解得s=1.7 m。答案:(1)2.5 m/s(2)1.7 m14.(16分)如图所示,实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形图,虚线是在t2=0.2 s时刻的波形图。(1)求此列波传播速度的可能值;(2)若波速为55 m/s,求x=5 m处的质点M在t1时刻的振动方向;(3)在t1到t2时间内,x=5 m处的质点M通过的路程为1.8 m,求波的传播速度。解析:(1)(2)从波的图像可以看出,波长λ=4 m,若波沿x轴正方向传播,波传播的距离为x1=(n+)λ(n=0,1,2,3,…)波传播的速度为v1==5(4n+1) m/s(n=0,1,2,3,…)无论n取值多少都不能求出波速55 m/s。若波沿x轴负方向传播,波传播的距离为x2=(n+)λ(n=0,1,2,3,…)波传播的速度为v2==5(4n+3) m/s(n=0,1,2,3,…)当n=2,解得v2=55 m/s。则波沿x轴负方向传播,根据波的传播方向与质点的振动方向的关系,则质点M沿y轴负方向振动。(3)从波的图像可以看出振幅为A=20 cm=0.2 m,M通过的路程为1.8 m,则经历的时间是两个周期再加四分之一周期,波传播的距离为x3=2λ+λ=9 m,波速大小为v3==45 m/s。答案:见解析15.(18分)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10 cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个质点。t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4 cm,质点A处于波峰位置,t= s时,质点O第一次回到平衡位置,t=2 s时,质点A第一次回到平衡位置。求:(1)简谐横波的周期、波速和波长;(2)质点O的位移随时间变化的关系式。解析:(1)设简谐横波的周期为T,由题意可知T=4×2 s=8 s,从质点O第一次回到平衡位置到质点A第一次回到平衡位置所经历的时间即为波从质点O平衡位置传播到质点A平衡位置所用的时间,即Δt=2 s- s= s,所以波速v== cm/s,波长λ=vT=30 cm。(2)设质点O的振幅为A。t=0时介质中已经振动的质点的位移y与平衡位置x的关系可写为y=Asin(+) cm,则由题意可得yO=Asin =4 cm,yA=Asin(+)=A,联立解得A=8 cm,质点O振动的圆频率为ω== rad/s,因为质点O从y=4 cm运动至平衡位置经历的时间t1= s<,所以t=0时质点O向y轴负方向运动,则其振动的初相位为0=π-=π,综上所述可得质点O的位移随时间变化的关系式为y=8sin(+π) cm。答案:(1)8 s　 cm/s　30 cm(2)y=8sin(+π) cm