第三章 机械波 期末测试卷-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

安徽省2024~2025学年高二上学期期末专题复习 物理参考答案 本卷测试内容：机械波 完成时间：75分钟 1．B 解析：A．由图可知波形甲的振幅比波形乙小，A错误； B．甲乙两绳波在同一介质中传播，波速相等，波形甲的波长比波形乙的大，根据，波形甲的周期大于波形乙的周期，B正确； C．波形乙的形成时间比波形甲早，C错误； D．波形甲的起振方向向下，波形乙的起振方向向上，D错误。故选B。 2．B 解析：A．不同频率的声波在同一介质中的速率相同，故A错误； B．“余音绕梁，三日不绝”属于声波的反射现象，故B正确； C．图中表示多普勒效应，波源沿AB方向运动，且A处的观察者接收到的频率低于波源频率，故C错误； D．平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成复杂而美丽的图案，属于水波的干涉现象，故D错误。故选B。 3．A 解析：由图乙可知，t = 2 s时质点a的速度方向沿y轴负方向，结合图甲可知，该波的传播方向沿x轴负方向；由图甲、乙可知该波的波长和周期为：， 所以该波的波速为：，故选A。 4．C 解析：A．机械波在均匀介质中沿传播方向匀速传播，其传播速度即波速是定值，A错误； B．质点3与质点15之间的距离正好等于一个波长，振动情况始终完全一致，B错误； C．周期和波长分别描述了机械波在时间和空间上的周期性，C正确； D．在一列波中，如果两个质点的振动情况总是相同的，则这两个质点平衡位置间的距离为一个波长的整数倍，D错误。故选C。 5．B 解析：根据多普勒效应可知，当声源靠近观察者时观察者接收到的频率大于声源发出的频率，则声源由a向b运动的过程中，观察者a接收的频率始终低于声源发射的频率，观察者c和d接收的频率先大于后小于声源发射的频率，接收到的频率始终高于声源发射的频率的是观察者b。故选B。 6．C 解析：A．由题图可知波长，周期。因为没有说明时刻是哪个时刻，假设，根据题图（b）可知，质点在时刻正在沿轴正方向振动，则波向轴正方向传播，可得： 假设，根据题图（b）可知，质点在时刻正在沿轴负方向振动，则波向轴负方向传播，同理可得：，故A错误； B．由A选项分析可知，无论是哪种情况，时刻质点都在波峰，振动速度等于零，最小，故B错误； C．波速：，故C正确； D．到内，运动的路程： 或 如果，在第一个时间内，沿轴负方向运动到与轴对称的位置，路程 则到内的路程： 同理如果，在第一个时间内，沿轴正方向运动到波峰，又沿轴负方向回到原位置，路程： 则到内的路程： 可知、运动的路程不相等，故D错误。故选C。 7．D 解析：A．质点每振动一个周期，波向前传播一个波长，由题可知： 可知质点10的振动周期：，A错误； B．根据 可知波Ⅰ的波长为 ，B错误； C．利用质点10与质点15之间的波形可知： 可得波Ⅱ的波长为：，C错误； D．质点6和质点10之间恰好等于一个波长，振动情况相同，质点15落后质点10恰好，因此当质点15处于波峰时，质点10恰好经平衡位置向下运动，D正确。 故选D。 8．C 解析：A．根据图像可知波的传播周期为T = 4 s，所以波长为： 两波源到M点的波程差为： 由于两波源振动是反相位，所以M点为减弱点，故A错误； B．两波源到N点的波程差为： 由于两波源振动是反相位，所以N点为减弱点，故B错误； C．在S1和S2之间，且距S1或S2距离为处开始，做以S1和S2为焦点的双曲线与M和N的连线的交点就是加强点，故C正确； D．S1和S2两波源同频，振动方向相同，振动步调相反，能形成稳定的干涉图样，故D错误。故选C。 9．AC 解析：A．夏日的雷声有时会轰鸣不绝，这是波在传播过程中遇到障碍物会返回原介质继续传播的波的反射现象，故A正确； B．隔墙有耳，这是波可以绕过障碍物继续传播的衍射现象，故B错误； C．在空房间里讲话，会感到声音更响，这是波在传播过程中遇到障碍物会返回原介质继续传播的波的反射现象，故C正确； D．水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变，这是波的折射现象，故D错误。 故选AC。 10．BD 解析：设处波源的振动方程为： 则向左右发射的波，在 区域产生的波动方程为： 在 区域产生的波动方程为： 波传到界面处时， 考虑到波从波疏介质传到波密介质表面反射时有半波损失，入射波和反射波在此的振动相位相反，则反射波的波动方程为 由上述分析可以看出，在 区域内，轴上的波动方程为： 可知是两列振幅相同、频率相同、方向相反的波的叠加形成的驻波，且反射处为波节； 在区域内，轴上的波动方程为： 可知是两列振幅、频率、方向、相位均相同的波的叠加形成的振幅为的行波； 所以在处的振动方程为 振幅为，在处的振动方程为： 振幅为。故选BD。 11．(6分) 6 2 向下 解析：[1]由波长的定义可知波长为。 [2]该波的周期满足：， 解得：， 由题意可知，则，，由 解得： [3]经过 波传播到P点，则在时P点的振动时间 此时P点的振动方向沿y轴向下。 12．(10分)Q 7.2 不可能 会 解析：[1]由题图知，振源P的起振方向向下，振源Q的起振方向向上，故振源Q产生的波先到达弹簧处； [2]第二列波到达弹簧处后，小球产生了较强烈的振动，发生了共振，振源P的频率约等于弹簧和小球组成的系统的固有频率，故波速约为： [3][4]由题图可知，两波波长不同，而波速相等，由 得两波频率不同，故不可能发生干涉，但两波波峰相遇时，会出现振动位移为的点。 13．(10分) (1) (2) 解析：（1）根据题意可知，和两质点的振动情况始终相同，则和两质点的平衡位置间的距离有： 又有 解得： （2）若O和A是相邻的两个质点，即 则波长 则波速为： 14．(14分) (1)， (2)波向右传播， (3) 解析：（1）根据图像可知简谐横波的波长为，振幅为。 （2）若波向左传播，则传播的距离为： 又因为： 即 因周期，可知周期无解；故波向右传播，且传播的距离为 又因为 即 因周期，可知 则波速： （3）设处质点的振动方程为： 其中 当时且向上震动，故代入数据可知： 故该质点的振动方程为： 15．(18分) （1）； （2）线段上至少有1个振动加强点，最多有3个振动加强点 解析：（1）通过图像可知，水波的振动周期为，可知水波的波速为： 则水波从波源传播到A点所需时间为： 故在时间内，小孔A处的质点通过的路程： （2）设线段上P点为振动加强点，则满足： 整理得： 根据几何关系可知： 根据几何关系可知： 即 因为的距离未知，需要讨论： ①当，则存在： 解得，n唯一解 只有一个加强点，对应该点AP满足几何关系： 代入，得： 解得：，故有一个加强点； ②当，则 解得n存在两个解 或 由几何关系可知，AC上的点，越靠近C点，波程差越小，故分析最靠近C点的加强点是否满足距离关系即可，设较远点为，对应，则同理满足： 解得： 故有两个加强点； ③当，则 解得n存在三个解：、、 设最远点为，对应，则同理满足： 解得： 而AC的距离为15m，故有可能有两个加强点，最多有3个加强点。 综上所述，线段上至少有1个振动加强点，最多有3个振动加强点。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 安徽省2024~2025学年高二上学期期末专题复习 物理测试卷 本卷测试内容：机械波 完成时间：75分钟 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分． 班级：___________ 姓名：___________ 学号：___________ 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。 1．某同学研究绳波的形成，取一条较长的软绳，用手握住一端水平拉直后，沿竖直方向抖动即可观察到绳波的形成。该同学先后两次抖动后，观察到如图中所示的甲、乙两个绳波情形。关于两次形成的绳波，下列判断正确的是( ) A．波形甲的振幅比波形乙大 B．波形甲的周期比波形乙大 C．波形甲的形成时间比波形乙早 D．波形甲的起振方向与波形乙相同 2．下列对机械波及其特性的说法，正确的是( ) A．不同频率的声波在同一介质中的速率不同 B．“余音绕梁，三日不绝”属于声波的反射现象 C．图中波源沿方向运动，且处的观察者接收到的频率低于波源频率 D．平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成复杂而美丽的图案，属于水波的衍射现象 3．一列沿x轴传播的简谐横波在t = 2 s时的波形如图甲，平衡位置在x = 4 m的质点a的振动图像如图乙，则该波的传播方向和波速分别为( ) A．沿x轴负方向，2 m/s B．沿x轴正方向，2 m/s C．沿x轴负方向，0.5 m/s D．沿x轴正方向，0.5 m/s 4．如图所示为一列横波在不同时刻的波形，1~19为介质中间隔相等的质点，下列说法正确的是( ) A．机械波在均匀介质中沿传播方向不一定匀速传播，其传播速度即波速可能增大 B．所有质点均开始振动后，质点3与质点15的振动情况有时一致，有时不一致 C．周期和波长分别描述了机械波在时间和空间上的周期性 D．在一列波中，如果两个质点的振动情况总是相同的，则这两个质点平衡位置间的距离为半个波长的整数倍 5．如图所示，声源S连续发射频率一定的声波，与S共面的圆周上有四个静止的观察者a、b、c、d，当声源以一定的速度由a向b运动的过程中，接收到的频率始终高于声源发射的频率的观察者是( ) A．a B．b C．c D．d 6．水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手的规律振动会传导至袖子上，给人一种“行云流水”的美感。如图（a）所示，一列简谐横波沿轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，其中，、分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点的振动图像，下列说法正确的是( ) A． B．时刻的速度达到最大 C．简谐横波沿轴传播的速度大小为 D．到内，、运动的路程相等 7．如图所示，将两根粗细相同、材料不同的长软绳甲、乙的一端连接在一起，1、2、3、4…为绳上的一系列间距均为0.1m的质点，其中质点10为两绳的结点，绳处于水平方向。手持质点10在竖直方向做简谐运动，形成向左和向右传播的两列简谐波Ⅰ、Ⅱ，其中波Ⅰ的波速为0.2m/s。某时刻质点10处在波谷位置，5s后此波谷传到质点15，此时质点10正好通过平衡位置向上运动，质点10与质点15之间还有一个波谷，下列说法正确的是( ) A．质点10的振动周期为2s B．波Ⅰ的波长为 C．波Ⅱ的波长为 D．当质点15处于波峰时，质点6处于平衡位置 8．如图所示，介质中有两个相距6 m的波源S1和S2，两波源的振动方向与纸面垂直，所形成的机械波在纸面内传播，传播速度均为0.25 m/s。图2是S1的振动图像，图3是S2的振动图像。M点在S1和S2的连线上，与波源S1相距2.5 m，N和S1的连线与S1和S2的连线垂直，N点到S1的距离为8 m。下列说法正确的是( ) A． M是振动加强点 B． B．N是振动加强点 C．M和N的连线上必定有一振动加强点 D．S1和S2振动步调相反，不能形成稳定的干涉图样 二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．下列叙述中属于波的反射现象的是( ) A．夏日的雷声有时会轰鸣不绝 B．隔墙有耳 C．在空房间里讲话，会感到声音更响 D．水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变 10．如图所示，原点处有一波源，沿轴向两边发生振幅为、圆频率为的简谐波，波速为。处有一垂直于轴的波密介质的反射面，入射波在此反射面发生完全反射（会有半波损失）。若（为波长），则在反射波覆盖的区域，各点的振幅描述正确的有( ) A．处，振幅为0 B．处，振幅为 C．处，振幅为0 D．处，振幅为 第Ⅱ卷（非选择题 共58分） 三、非选择题：本题共5小题，共58分。考生根据要求做答（第11～12题为实验题或填空题，13～15题为计算题)。 11．(6分) 如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波，则该波的波长为 m，该波的波速为 m/s；横坐标处的质点P（图中未画出）在时的振动方向沿y轴 （选填“向上”或“向下”）。 12．(10分) 如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的固有频率为的振动系统．某时刻位于长绳两端的振源P、Q分别在长绳上形成的两列波及传播方向如图所示，振幅都为A．两列波先后通过弹簧上端时观察到小球出现了两次振动，第一次振动起振方向向上，振动不显著，第二次则产生了较强烈的振动，则振源 产生的波先到达弹簧处，振源P产生的波在长绳中的波速约为 ，两列波 （选填“可能”或“不可能”）产生干涉，相遇时长绳上 （选填“会”或“不会”）出现振动位移为的点． 13．(10分) 一列简谐横波在介质中沿轴传播，和是介质中平衡位置分别为和处的两个质点，且两质点的振动情况始终相同，已知周期为4s。 (1)求简谐波的波长； (2)若O和A是相邻的两个质点，求波速。 14．(14分) 如图所示，沿轴传播的简谐横波，实线为时刻的波形图，虚线为时刻的波形图，已知波的周期大于2s，试求： (1)简谐横波的波长和振动质点的振幅； (2)判断波的传播方向，并求波的传播速度大小； (3)写出处质点的振动方程。 15．(18分) 如图甲所示水槽中放有一个挡板，挡板上开有小孔A、B，A、B两点距波源的距离分别为3m、4m，波源的振动图像如图乙所示。我们可以把水波简化看作简谐波，已知水波的波长。求： （1）从波源振动开始计时，在时间内，小孔A处的质点通过的路程； （2）在挡板前方处的水面上有一点，直线与挡板垂直，请计算说明线段上振动加强点（除A外）的个数。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$