第三章 机械波【A卷•提升卷】-2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选择性必修第一册）

2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选修第一册） 第三章 机械波 （A卷•提升卷） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题(本题共6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．一个人拿着一个绳子，在上下振动，绳子产生波，问人的手频率加快，则（　　） A．波长变大 B．波长不变 C．波速变大 D．波速不变 2．关于图片中的物理现象，描述不正确的是（　　） A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象 B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象 C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象 D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应 3．一个波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一个波源在绳的右端发出半个波②，频率为f2，振幅为A2，P为两波源的中点，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．两列波同时到达两波源的中点P B．两列波相遇后，P点波峰值可达A1+A2 C．两列波相遇时，各自仍保持原来的波形独立传播 D．两列波相遇时，绳上波峰可达A1+A2的点只有一个，此点在P点的左侧 4．如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0时的波形图，P、Q分别是平衡位置为x=1m、x=4m处的质点，已知波速为2m/s，此时x=8m处的质点刚开始运动，则（    ）    A．这列波的起振方向向上 B．t=3s时x=10m处的质点第一次到达波峰 C．t=3s时Q质点的加速度方向向下 D．t=1s时P质点的速度方向向下 5．一列水平向右传播的简谐横波如图所示，波源在O点，波速大小为，从图示状态开始计时，此时该波刚好传到M点，则下列说法正确的是（    ） A．此机械波周期 B．波源起振方向为y轴正方向 C．当Q质点开始振动时，P质点运动的路程为40cm D．Q质点第二次到达波谷的时间 6．如图甲所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内，O处的波源垂直xOy平面振动后，产生的简谐横波在xOy平面内传播，实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，图乙为图甲中质点A的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，且正方向为竖直向上，则下列说法正确的是（　　） A．时，机械波恰好传至B处 B．时，C处质点位于波谷 C．该机械波的传播速度为2m/s D．在至这段时间内，C质点运动的路程为3cm 二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 7．一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形图如图所示，质点a的振动方程为，下列说法正确的是（　　） A．时刻质点b沿着x轴的正方向运动 B．波传播的速度大小为 C．经过，质点a运动的路程为 D．从时刻开始，质点a经，振动位移第一次为 8．如图所示为时某横波的波形图像，下所示为该波传播方向上某一质点的振动图像，在传播方向上距该质点处质点的振动图像可能是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，甲图是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时的波形，乙图是该波传播方向上介质中处的质点从时刻起的振动图像，a、b是介质中平衡位置为和的两个质点。下列说法正确的是（    ） A．该波的波速是 B．从开始，质点a比质点b先回到平衡位置 C．处的观察者沿x轴负方向运动时，接收到该波的频率一定为0.25Hz D．若该波在传播过程中遇到尺寸为7m的障碍物，会发生明显的衍射现象 10．沿x轴传播的简谐横波在时的波形如图中实线所示，时的波形图如图中虚线所示，已知波的周期。P为其中一个振动质点。则下列判断正确的是（　　） A．波的传播速度可能为30m/s B．波的传播周期可能为0.6s C．当t＝0.6s时，P点可能在平衡位置 D．P点在2.4s的时间内走过的路程可能为24cm 三、填空题（本大题共2小题，每空3分，共15分） 11．如图表示产生机械波的波源P做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0，该图表示波源正在向 (选填A、B、C或D)点移动；观察者在图中A点接收到的波的频率将 (选填大于、等于或小于)f0.    12．如图所示为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率 的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅 ；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅 ． 【点睛】此题是关于机械波的干涉问题；关键是掌握两列波相遇产生干涉的条件：波程相差为半波长的偶数倍，则干涉相长；若波程相差为半波长的奇数倍，则干涉相消． 四、计算题（本大题共3小题，第13题10分，第14题12分，第15题各15分，共37分） 13．一列简谐横波沿轴传播，图中的实线和虚线分别为和时的波形图。已知平衡位置在处的质点，在时间内运动方向只改变了一次。 （1）求该简谐波的周期和波速； （2）若振幅，写出平衡位置在处的质点的振动方程。 14．一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，、、、是介质中的四个质点，点位于平衡位置、点和点分别位于波谷和波峰，、两质点平衡位置之间的距离为18m，点的振动情况如图乙所示。求解： （1）该波的传播方向； （2）该波的传播速度； （3）从时刻开始，质点回到平衡位置所需的最短时间。 15．一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t=0 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t=0.6 s 时刻，这列波刚好传到 Q 点，波形如图中的虚线所示，a、b、P、Q 是介质中的质点。 （1）求波速； （2）波谷到达Q的时刻； （3）求 a 点第 N 次经过平衡位置所经历的时间。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选修第一册） 第三章 机械波 （A卷•提升卷） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题(本题共6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．一个人拿着一个绳子，在上下振动，绳子产生波，问人的手频率加快，则（　　） A．波长变大 B．波长不变 C．波速变大 D．波速不变 【答案】D 【详解】绳波在同一绳中传播，波速不变。当人的手频率加快时，波的频率增大，由分析知此波的波长变小。故ABC错误，D正确。 故选D。 2．关于图片中的物理现象，描述不正确的是（　　） A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象 B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象 C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象 D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应 【答案】A 【详解】A．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，A错误； B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，B正确； C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，C正确； D．丙图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，D正确。 故选A。 3．一个波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一个波源在绳的右端发出半个波②，频率为f2，振幅为A2，P为两波源的中点，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．两列波同时到达两波源的中点P B．两列波相遇后，P点波峰值可达A1+A2 C．两列波相遇时，各自仍保持原来的波形独立传播 D．两列波相遇时，绳上波峰可达A1+A2的点只有一个，此点在P点的左侧 【答案】B 【详解】ABD．因两列波在同一介质（绳）中传播，所以波速相同，由图可知 说明它们的波峰离P点距离不等，两列波同时传至P点，但波峰不会同时到P点，所以P点波峰值小于A1+A2，两列波波峰能同时传到的点应在P点左侧，B错误符合题意，AD正确不符合题意； C．由于波具有独立性，互不干扰，C正确不符合题意； 故选B。 4．如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0时的波形图，P、Q分别是平衡位置为x=1m、x=4m处的质点，已知波速为2m/s，此时x=8m处的质点刚开始运动，则（    ）    A．这列波的起振方向向上 B．t=3s时x=10m处的质点第一次到达波峰 C．t=3s时Q质点的加速度方向向下 D．t=1s时P质点的速度方向向下 【答案】D 【详解】A.由图可知，波长 λ=8m 所以周期 8m处质点刚开始运动，所以起振方向向下，故A错误； B．2m处的波峰是距10m处最近的波峰，传到10m处所需时间为4s，故B错误； C．0~3s经历了个周期，Q在波谷，加速度向上，故C错误； D．0~1s经历了个周期，P质点在x轴下方，且向下运动，故D正确。 故选D。 5．一列水平向右传播的简谐横波如图所示，波源在O点，波速大小为，从图示状态开始计时，此时该波刚好传到M点，则下列说法正确的是（    ） A．此机械波周期 B．波源起振方向为y轴正方向 C．当Q质点开始振动时，P质点运动的路程为40cm D．Q质点第二次到达波谷的时间 【答案】C 【详解】A．由波形图可知 周期 故A错误； B．波源的起振方向与点开始振动方向一致，根据同侧法可知波源起振方向沿y轴负方向，故B错误； C．当质点开始振动时，时间 P质点运动的路程为 故C正确； D．根据平移法可得质点第二次到达波谷的时间 故D错误。 故选C。 6．如图甲所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内，O处的波源垂直xOy平面振动后，产生的简谐横波在xOy平面内传播，实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，图乙为图甲中质点A的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，且正方向为竖直向上，则下列说法正确的是（　　） A．时，机械波恰好传至B处 B．时，C处质点位于波谷 C．该机械波的传播速度为2m/s D．在至这段时间内，C质点运动的路程为3cm 【答案】D 【详解】C．由题图甲可知 可得该机械波的波长为 由题图乙可知，该机械波的周期为 根据公式可得，该机械波的传播速度为 故C错误； A．由题图甲可知，A点处于波峰，且此时刻平面内只有一圈波谷，说明该波在时刻已经传播到距O点5m处，则时，根据可得，波的传播距离为 则波传播到距O点9m处，已经过了B处。故A错误； B．由题图甲可知，C点距O点的距离为10m，则时，根据可得，波的传播距离为 则恰好传到C点，则C处的质点应在平衡位置，故B错误； D．由B分析可知，时波传到C点，则在至这段时间内，C质点振动了3s，其运动的路程为 故D正确。 二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 7．一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形图如图所示，质点a的振动方程为，下列说法正确的是（　　） A．时刻质点b沿着x轴的正方向运动 B．波传播的速度大小为 C．经过，质点a运动的路程为 D．从时刻开始，质点a经，振动位移第一次为 【答案】BD 【详解】A．简谐横波中的质点并不能随波迁移，质点b不能沿着x轴方向运动，只能沿着y轴方向振动，A错误； B．质点a的振动方程为 可得周期 由题图可知波长，则波传播的速度 B正确； C．经过，质点a运动的路程 结合，计算可得 C错误； D．由题意可知，当时，有 由数学知识可得 解得 D正确。 故选BD。 8．如图所示为时某横波的波形图像，下所示为该波传播方向上某一质点的振动图像，在传播方向上距该质点处质点的振动图像可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】从图中可以得到波长为 周期为 T=2s 即波速为 由上右侧图象可以得到t=1s时，该质点位移为正，并且向下运动，该波是可能向左传播，也可能向右传播，而距该质点0.5m处质点，就是相差，或时间相差。但有两种可能是提前或延后。若是延后，在t=1s时再经过到达上右图的振动图象t=1s时的位移，所以B正确；若是提前，在t=1s时要向下返回到达上右图的振动图象t=1s时的位移，所以C正确。故选BC。 9．如图所示，甲图是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时的波形，乙图是该波传播方向上介质中处的质点从时刻起的振动图像，a、b是介质中平衡位置为和的两个质点。下列说法正确的是（    ） A．该波的波速是 B．从开始，质点a比质点b先回到平衡位置 C．处的观察者沿x轴负方向运动时，接收到该波的频率一定为0.25Hz D．若该波在传播过程中遇到尺寸为7m的障碍物，会发生明显的衍射现象 【答案】BD 【详解】A．由图可知，该波波长为8m，周期为4s，根据公式 m/s 故A错误； B．处的质点在2s时向下振动，因此该波沿x轴正方向传播，所以a向上振动，b向下振动，因此质点a先回到平衡位置，故B正确； C．根据周期可知该波频率为0.25Hz，但观察者沿x轴负方向运动时，靠近波源，因此接收到该波的频率一定大于0.25Hz，故C错误； D．因为该波波长为8m，大于障碍物尺寸，因此会发生明显的衍射现象，故D正确。 故选BD。 10．沿x轴传播的简谐横波在时的波形如图中实线所示，时的波形图如图中虚线所示，已知波的周期。P为其中一个振动质点。则下列判断正确的是（　　） A．波的传播速度可能为30m/s B．波的传播周期可能为0.6s C．当t＝0.6s时，P点可能在平衡位置 D．P点在2.4s的时间内走过的路程可能为24cm 【答案】BD 【详解】AB．由图可知当波向右传播时，则有 （n=0、1、2、3、4…） 可得 s（n=0、1、2、3、4…） 当n=0时 T=1．2s 由图可知 波速为 由图可知当波向左传播时，则有 （n=0、1、2、3、4…） 可得 s（n=0、1、2、3、4…） 当n=0时 由图可知 波速为 故A错误，B正确； C．当波向右传播时，周期为 T=1．2s 则 在t=0时刻质点P沿y轴负方向振动，经过质点P不会处于平衡位置；当波向左传播时，周期为 则 在t=0时刻质点P沿y轴负方向振动，经过质点P不会处于平衡位置，故C错误； D．当波向右传播时，周期为 T=1．2s 则 则质点P点在2.4s的时间内走过的路程为 当波向左传播时，周期为 则 则质点P点在2.4s的时间内走过的路程为 故D正确。 故选BD。 三、填空题（本大题共2小题，每空3分，共15分） 11．如图表示产生机械波的波源P做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0，该图表示波源正在向 (选填A、B、C或D)点移动；观察者在图中A点接收到的波的频率将 (选填大于、等于或小于)f0.    【答案】 B 小于 【详解】[1]根据多普勒效应产生的原因，该图表示波源正在向B点移动； [2]当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高．当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，因此观察者在图中A点接收波的频率将小于发出的频率，即f0． 12．如图所示为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率 的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅 ；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅 ． 【答案】 相等 等于零 等于原振幅的二倍 【详解】声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率相同的波且相位差固定．若波程相差为半波长的偶数倍，则干涉相长；若波程相差为半波长的奇数倍，则干涉相消．所以两列波传播的路程相差半个波长（奇数倍），则此处声波的振幅减小；若传播的路程相差一个波长（半波长的偶数倍），则此处声波的振幅增大． 【点睛】此题是关于机械波的干涉问题；关键是掌握两列波相遇产生干涉的条件：波程相差为半波长的偶数倍，则干涉相长；若波程相差为半波长的奇数倍，则干涉相消． 四、计算题（本大题共3小题，第13题10分，第14题12分，第15题各15分，共37分） 13．一列简谐横波沿轴传播，图中的实线和虚线分别为和时的波形图。已知平衡位置在处的质点，在时间内运动方向只改变了一次。 （1）求该简谐波的周期和波速； （2）若振幅，写出平衡位置在处的质点的振动方程。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）已知平衡位置在处的质点，在时间内运动方向只改变了一次，可知波向右传播，时间与周期的关系为 解得周期为 由图像可知波长为，则波速为 （2）圆频率为 若振幅，平衡位置在处的质点的振动方程为 14．一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，、、、是介质中的四个质点，点位于平衡位置、点和点分别位于波谷和波峰，、两质点平衡位置之间的距离为18m，点的振动情况如图乙所示。求解： （1）该波的传播方向； （2）该波的传播速度； （3）从时刻开始，质点回到平衡位置所需的最短时间。 【答案】（1）向右；（2）；（3） 【详解】（1）由M点的振动图像，根据“同侧法”可知，波向右传播。 （2）由题意知 解得 而由图乙可知 根据波速的计算公式可得 （3）从时刻开始，M点向上振动，波向右传播，N点振动方程为 当其第一次回到平衡位置，即 此时 解得 15．一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t=0 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t=0.6 s 时刻，这列波刚好传到 Q 点，波形如图中的虚线所示，a、b、P、Q 是介质中的质点。 （1）求波速； （2）波谷到达Q的时刻； （3）求 a 点第 N 次经过平衡位置所经历的时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】 （1）经过Δt=0.6 s，波前从P传播到Q，故波的传播距离 Δx=30m 故波速 v==50m/s （2）波谷到达Q的时刻为 （3）由波形图可得 y=Asin 故a点平衡位置的横坐标 故根据波的传播可得：a点第N次经过平衡位置时，实线波向右传播的距离 故所经历的时间 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$