高中物理单元测试——第三章机械波（较难版02）

高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）手握长软绳一端持续上下抖动，某时刻形成的绳波如图所示，K、L、M、N为绳中的质点，此后先到达上方最大位移处的质点是（  ） A．K B．L C．M D．N 【答案】A 【详解】绳波向右传播，根据同侧法可知K，L正在向上振动，M、N正在向下振动，所以K质点先到达上方最大位移处。 故选A。 2．（本题4分）如题图所示小鸭A（视为质点）在平静的河道内靠近岸边戏水，在水面上引起一列稳定的简谐水波，B为岸边的一点，已知P点为小鸭A和B点连线的中点，忽略传播时能量的衰减，下列说法正确的是（　　） A．P点与B点的振动频率相同 B．P点将随水波运动到B点 C．P点与B点的振动方向一定 D．P点的振幅一定大于B点的振幅 【答案】A 【详解】A．水面上形成的是一列稳定的简谐水波，所有质点的振动频率均相等，均等于波源的频率，即P点与B点的振动频率相同，故A正确； B．机械波在传播的过程中，质点在各自平衡位置振动，质点并不随波迁移，即P点不会随水波运动到B点，故B错误； C．根据振动规律可知，简谐水波中的各个质点的振动方向呈现周期性的变化，故C错误； D．一列稳定的简谐波中，各个质点的振幅相等，即P点的振幅等于B点的振幅，故D错误。 故选A。 3．（本题4分）B超利用高频声波穿透人体组织并接收回声信号生成脏器断面图像。利用超声波检查胆结石是因为超声波（　　） A．是纵波 B．能穿透胆结石 C．进入人体速度变大 D．遇到结石不容易发生衍射 【答案】D 【详解】A．超声波是纵波，但纵波性质并非其用于检查胆结石的主要原因，故A不符合题意； B．超声波在胆结石处主要发生反射或吸收，而非穿透结石，故B不符合题意； C．超声波进入人体后速度取决于组织类型，但速度变化不是检测结石的关键因素，故C不符合题意； D．超声波频率高、波长短，遇到结石时衍射现象弱（波长越小，衍射越不明显），易于产生反射回声，提高成像分辨率，故D符合题意。 故选D 。 4．（本题4分）如图所示是观察水波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间相距一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列说法正确的是（   　） A．此时不能观察到水波明显的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前、后波纹之间距离不相等 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，一定能观察到明显衍射现象 【答案】B 【详解】A．因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，A错误； B．如果将孔AB扩大，孔的尺寸可能比波长大很多，就观察不到明显的衍射现象，B正确； C．波通过孔后，波速、频率、波长不变，挡板前后波纹之间距离相等，C错误； D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，由 可知波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，D错误。 故选B。 5．（本题4分）如图所示，产生机械波的波源O做匀速运动，图中圆表示波峰，已知波源振动的频率为，则下列说法正确的是（     ） A．该图表示波源正在向A点移动 B．观察者在A点接收波的频率是定值且大于 C．观察者在B点接收波的频率是定值且大于 D．观察者在C点或D点接收波的频率是定值且大于 【答案】C 【详解】A．根据多普勒效应，波源运动方向前方的波面密集，后方的波面稀疏。由图可知，右侧（B点方向）波峰密集，左侧（A点方向）波峰稀疏，说明波源正在向右（B点方向）移动，故A错误； B．波源正在远离A点，根据多普勒效应，波源匀速运动,观察者在A点接收到的频率为定值，小于波源频率f0，故B错误； C．波源正在向B点移动（接近B点），根据多普勒效应，观察者在B点接收到的频率应大于波源频率f0，且因波源匀速运动，该频率为定值，故C正确； D．波源向右运动，对于C点或D点，波源与其距离在增大（或处于侧面位置），接收到的频率应小于或等于f0，不可能大于f0，波源相对C、D点观察者的径向速度随时间变化，接收频率不是定值，故D错误。 故选C。 6．（本题4分）现在的智能手机的降噪技术是利用降噪麦克风采样环境噪声，经过数据处理后发出降噪声波，这个过程在噪声到达人耳之前完成，从而在听觉上抵消噪声。图乙是原理简化图，图丙是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的降噪声波，则（　　） A．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点为振动加强点 B．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点的位移始终为0 C．降噪声波的传播速度比环境噪声声波的传播速度快 D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长 【答案】B 【详解】AB．由图丙可知，降噪声波与环境声波波长相等、又因为两波波速相等，故频率相同，叠加时产生干涉。由于两列声波叠加时振动步调相反，所以叠加后振动减弱，起到降噪效果。降噪过程应用的是声波的干涉原理，两波传到P点振动步调相反，故P点振动减弱，故A错误，B正确； C．声波在同种均匀介质中传播速度相同，故C错误； D．波传播时，质点并不随波移动，故D错误。 故选B。 7．（本题4分）图甲是一列简谐横波在某一时刻的波的图像，图乙是x＝2 m处的质点从该时刻开始计时的振动图像，a、b是介质中两个质点，下列说法正确的是（　　） A．质点a振动的周期为2 s B．这列波的波速是2 m/s C．这列波沿x轴负方向传播 D．0-7 s内质点b通过的路程是35 cm 【答案】B 【详解】A．由图乙可知，周期，故A错误； B．由图甲可知，波长 则波速为，故B正确； C．由图乙可知，x＝2 m处的质点在图甲位置从平衡位置向y轴正方向振动，所以这列波沿x轴正方向传播，故C错误； D．由图可知，振幅 由于这列波沿x轴正方向传播，所以时质点b向y轴负方向振动，因，所以0-7 s内质点b通过的路程，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）横波和纵波的区别是（　　） A．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向相同或相反 B．纵波不能在空气中传播 C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部 D．横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直 【答案】AC 【详解】AD．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条线上，相同或相反，故A正确，D错误； B．纵波能在空气中传播，如声音，故B错误； C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部，故C正确。 故选AC。 9．（本题6分）如图所示，甲、乙两名同学同时连续抖动一条绳子的两端，某时刻分别形成如图所示的半个波形，已知两同学抖动绳子的频率相等且不变，且间距恰为三个波长，则下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两同学抖动绳子产生的两列波传播速度大小不同 B．甲、乙两同学抖动绳子产生的两列波波长相等 C．绳子上振动加强的点有6个 D．若点是绳子的中点，则点为振动加强点 【答案】BC 【详解】A．在同一种介质中，两列机械波传播的速度大小相等，故A错误； B．由 可得，所以形成的两列波波长相等，故B正确； C．设距A点为x的P点为振动加强点，根据题意和给出的波形图，可知两波源A和B的初相位恰好相反，由，其中，解得绳上到A点距离、、、、、共6个点是加强点，故C正确； D．由于E点是绳子的中点，E点到两波源的路程差为0，两波源A和B的起振方向相反，由波的叠加原理可知E点是振动减弱点，故D错误。 故选BC。 10．（本题6分）如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为5cm，波速为2m/s。在波的传播方向上两质点、b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距2.5cm的位置。则（        ） A．此波的周期可能为0.2s B．此波的周期可能为0.3s C．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置 D．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置 【答案】BCD 【详解】AB．对AB选项，根据题意，有两种情况： 第1种情况：波的图象如图所示 从图象得 所以波长 根据 周期 第2种情况如图所示 波的图象如图，从图象得 可得 根据 所以 故B正确，A错误； C．根据以上两种情况，也有两种对应的情况: 第1种情况：波长是1.2m的波，在波的图象如下图 从图象知，b在波谷，故C正确． D．第2种情况，波长是0.6m的波，波的图象如下图 从图象知，b在波峰，故D正确。 故选BCD。 三、填空题 11．（本题6分）在某海水浴场，某同学漂浮在海面上，水波以3 m/s的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s。则该水波的周期为______s，该水波的波长为______m，该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的______（选填“干涉”或“衍射”）现象。 【答案】 2 6 衍射 【详解】[1][2][3]该水波的周期 根据波长公式得 该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的衍射现象。 12．（本题6分）上课时老师将一蜂鸣器系在轻绳的一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，蜂鸣器的音调竟然发生忽高忽低的变化，则旋转时蜂鸣器发声的频率__________（选填“不变”或“改变”），蜂鸣器音调变低时，蜂鸣器是向__________（选填“靠近”或“远离”）同学们的方向运动。 【答案】 不变 远离 【详解】[1]旋转时蜂鸣器发声的频率与生源有关，故旋转时蜂鸣器发声的频率不变。 [2]根据多普勒效应，当蜂鸣器向远离同学们的方向运动时，同学们听到声音的频率变小，即音调变低。 13．（本题6分）一列简谐横波沿轴正向传播，分别为平衡位置在和的两个质点，两质点的振动完全相反，质点的振动方程为时刻，两质点均位于平衡位置且两质点间有两个波峰，则波的传播速度大小为_____，质点比质点振动滞后_____，当质点开始起振时，质点运动的路程为_____。 【答案】 10 0.6 0.6 【详解】[1]由于时刻均在平衡位置的两质点的振动方向相反点向下，点向上），两质点间只有两个波峰，因此 解得 由振动方程可知， 因此波传播的速度大小 [2]质点比质点振动滞后 [3]当质点开始起振时，质点运动的路程为 四、解答题 14．（本题8分）一列简谐波在轴上传播，如图所示，时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。已知，问： (1)若波沿轴正方向传播，且，这列波的传播速度是多大？ (2)若波沿轴负方向传播，且无约束条件，波速是多大？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）波沿x轴正方向传播，因为， 故波速 （2）波沿x轴负方向传播，传播的距离 则波速 15．（本题12分）一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，t=0时刻的波形图如图甲所示，质点M的平衡位置在xM=7.5cm处，质点N的平衡位置在xN=3cm处，质点N的振动图像如图乙所示。求： (1)该波传播的速度大小及方向； (2)在0~2s内质点M振动的路程s； (3)从t=0时刻开始质点M回到平衡位置的最短时间。 【答案】(1)0.3m/s，波沿x轴正方向传播 (2)2m (3)0.15s 【详解】（1）由甲图可知，该波的波长为 由乙图可知，周期为 该波传播的速度大小为 由图乙可知，时刻，质点向下振动，根据同侧法可知波沿轴正方向传播； （2）由图像可知，质点振动的振幅为 由于 则内质点振动的路程为 （3）当处的质点振动状态传至质点平衡位置处时，点回到平衡位置，此时时间最短，最短时间 16．（本题16分）如图所示，波源和完全相同，质点到的距离；质点到的距离。两波源自时开始振动，位移随时间变化的关系式都为，两波源传出的波在介质中的波长都为。求： (1)两波源传出的波在介质中的传播速度； (2)两波源传出的波分别到达点的时刻； (3)质点在至时间内运动的路程。 【答案】(1) (2)， (3)30cm 【详解】（1）由位移随时间变化的关系式可得波的传播周期为 传播速度 （2）由波的匀速传播可得M波源的振动形式传播到P点用时为 N波源的振动形式传播到P点用时为 （3）又由于两波源距P点的波程差为 故P为振动加强点，从M点的振动形式传到P点到N点的振动形式传到P点前，P质点振动了1s，故其经过的路程长为 当N点的振动形式传播到P点，由于P点振动加强，又经历0.25s，可知P质点在这0.25s内的路程为 故其在t=0至时间内经过的路程 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）手握长软绳一端持续上下抖动，某时刻形成的绳波如图所示，K、L、M、N为绳中的质点，此后先到达上方最大位移处的质点是（  ） A．K B．L C．M D．N 2．（本题4分）如题图所示小鸭A（视为质点）在平静的河道内靠近岸边戏水，在水面上引起一列稳定的简谐水波，B为岸边的一点，已知P点为小鸭A和B点连线的中点，忽略传播时能量的衰减，下列说法正确的是（　　） A．P点与B点的振动频率相同 B．P点将随水波运动到B点 C．P点与B点的振动方向一定 D．P点的振幅一定大于B点的振幅 3．（本题4分）B超利用高频声波穿透人体组织并接收回声信号生成脏器断面图像。利用超声波检查胆结石是因为超声波（　　） A．是纵波 B．能穿透胆结石 C．进入人体速度变大 D．遇到结石不容易发生衍射 4．（本题4分）如图所示是观察水波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间相距一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列说法正确的是（   　） A．此时不能观察到水波明显的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前、后波纹之间距离不相等 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，一定能观察到明显衍射现象 5．（本题4分）如图所示，产生机械波的波源O做匀速运动，图中圆表示波峰，已知波源振动的频率为，则下列说法正确的是（     ） A．该图表示波源正在向A点移动 B．观察者在A点接收波的频率是定值且大于 C．观察者在B点接收波的频率是定值且大于 D．观察者在C点或D点接收波的频率是定值且大于 6．（本题4分）现在的智能手机的降噪技术是利用降噪麦克风采样环境噪声，经过数据处理后发出降噪声波，这个过程在噪声到达人耳之前完成，从而在听觉上抵消噪声。图乙是原理简化图，图丙是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的降噪声波，则（　　） A．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点为振动加强点 B．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点的位移始终为0 C．降噪声波的传播速度比环境噪声声波的传播速度快 D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长 7．（本题4分）图甲是一列简谐横波在某一时刻的波的图像，图乙是x＝2 m处的质点从该时刻开始计时的振动图像，a、b是介质中两个质点，下列说法正确的是（　　） A．质点a振动的周期为2 s B．这列波的波速是2 m/s C．这列波沿x轴负方向传播 D．0-7 s内质点b通过的路程是35 cm 二、多选题 8．（本题6分）横波和纵波的区别是（　　） A．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向相同或相反 B．纵波不能在空气中传播 C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部 D．横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直 9．（本题6分）如图所示，甲、乙两名同学同时连续抖动一条绳子的两端，某时刻分别形成如图所示的半个波形，已知两同学抖动绳子的频率相等且不变，且间距恰为三个波长，则下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两同学抖动绳子产生的两列波传播速度大小不同 B．甲、乙两同学抖动绳子产生的两列波波长相等 C．绳子上振动加强的点有6个 D．若点是绳子的中点，则点为振动加强点 10．（本题6分）如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为5cm，波速为2m/s。在波的传播方向上两质点、b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距2.5cm的位置。则（        ） A．此波的周期可能为0.2s B．此波的周期可能为0.3s C．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置 D．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置 三、填空题 11．（本题6分）在某海水浴场，某同学漂浮在海面上，水波以3 m/s的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s。则该水波的周期为______s，该水波的波长为______m，该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的______（选填“干涉”或“衍射”）现象。 12．（本题6分）上课时老师将一蜂鸣器系在轻绳的一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，蜂鸣器的音调竟然发生忽高忽低的变化，则旋转时蜂鸣器发声的频率__________（选填“不变”或“改变”），蜂鸣器音调变低时，蜂鸣器是向__________（选填“靠近”或“远离”）同学们的方向运动。 13．（本题6分）一列简谐横波沿轴正向传播，分别为平衡位置在和的两个质点，两质点的振动完全相反，质点的振动方程为时刻，两质点均位于平衡位置且两质点间有两个波峰，则波的传播速度大小为_____，质点比质点振动滞后_____，当质点开始起振时，质点运动的路程为_____。 四、解答题 14．（本题8分）一列简谐波在轴上传播，如图所示，时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。已知，问： (1)若波沿轴正方向传播，且，这列波的传播速度是多大？ (2)若波沿轴负方向传播，且无约束条件，波速是多大？ 15．（本题12分）一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，t=0时刻的波形图如图甲所示，质点M的平衡位置在xM=7.5cm处，质点N的平衡位置在xN=3cm处，质点N的振动图像如图乙所示。求： (1)该波传播的速度大小及方向； (2)在0~2s内质点M振动的路程s； (3)从t=0时刻开始质点M回到平衡位置的最短时间。 16．（本题16分）如图所示，波源和完全相同，质点到的距离；质点到的距离。两波源自时开始振动，位移随时间变化的关系式都为，两波源传出的波在介质中的波长都为。求： (1)两波源传出的波在介质中的传播速度； (2)两波源传出的波分别到达点的时刻； (3)质点在至时间内运动的路程。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $