高中物理单元测试——第3章机械波（较难版01）

高中物理单元测试 —— 第3章 机械波（较难版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波传播的是振动形式和能量 B．机械波传播的是介质本身 C．机械波传播的是振动形式，不传播能量 D．机械波传播的是能量，不传播振动形式 【答案】A 【详解】机械波传播的是振动形式和能量，介质中的质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移。 故选A。 2．（本题4分）一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶（如图），下列对树叶运动情况的叙述正确的是（　　） A．树叶慢慢向湖心运动 B．树叶慢慢向湖岸漂去 C．在原处上下振动 D．沿着波纹做圆周运动 【答案】C 【详解】由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的位置附近做振动。 故选C。 3．（本题4分）超声波指纹识别是第3代指纹识别技术，相较于电容和光学指纹识别，具有精度高且不易受到外界干扰等优点，在现在智能手机上得到了广泛的应用，其原理是指纹识别器发出一束超声波，超声波在手指表面指纹的峰和谷处反射情况不相同，构建出手指指纹情况，关于超声波指纹识别，下列说法正确的是（　　） A．指纹识别中的超声波可以用次声波代替 B．超声波频率越高，在同种介质中传播速度越快 C．超声波的频率越高，波长越短，识别就越精确 D．超声波在从玻璃进入空气时波速变慢，波长变长 【答案】C 【详解】A．超声波具有较强的穿透能力，而次声波没有这能力，所以指纹识别中的超声波不可以用次声波代替，故A错误； B．超声波属于机械波，传播速度由介质决定，与频率无关，则超声波频率越高，在同种介质中传播速度不变，故B错误； C．超声波的频率越高，周期越小，波速不变，则波长越短，识别就越精确，故C正确； D．超声波在从玻璃进入空气时波速变慢，频率不变，根据 可知波长变短，故D错误。 故选C。 4．（本题4分）在操场直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器，两个扬声器连续发出相同的声波。一同学从该跑道的中点向某一端点缓慢行进过程中，听到扬声器的声音强弱交替变化，这种现象属于声波的（　　） A．折射 B．衍射 C．干涉 D．多普勒效应 【答案】C 【详解】A．折射是波从一种介质进入另一种介质时传播方向改变的现象。本题中，声波在同一介质（空气）中传播，且未涉及方向改变，故A错误； B．衍射是波绕过障碍物或通过小孔继续传播的现象。本题中，无障碍物或小孔，故B错误； C．干涉是两列相干波（频率相同、相位差恒定）在空间叠加时，某些区域加强、某些区域减弱的现象。本题中，两个扬声器由同一信号发生器带动，发出相同声波（相干波），该同学移动时到两扬声器的距离差发生变化，导致相位差变化，引起声音强弱交替，符合干涉特征，故C正确； D．多普勒效应是波源与观察者发生相对运动时接收频率变化的现象（如音调变化）。本题中是声音强弱变化（振幅变化）而非频率变化，故D错误。 故选C。 5．（本题4分）下列选项中相关物理现象的描述及判定正确的是（　　） A．图甲中条形磁铁向铝环B快速靠近，铝环B中有感应电流产生 B．图乙S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，要使A处的水也能发生振动，则波源S的振动周期应该变大 C．图丙为干涉型消声器的结构示意图，同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应为该声波半波长的偶数倍 D．图丁救护车向右运动的过程中，A、B两人听到警笛声的频率为fB>fA 【答案】B 【详解】A．题图甲中由于铝环B不是闭合的，铝环没有感应电流产生，故A错误； B．要使处水也能发生振动，要求波要发生衍射，由波长越长，越容易衍射，根据可知，相同的情况下，频率越大，波长越短，越不容易发生衍射，因此要使处水也能发生振动，则波源频率应该变小，即周期应该变大，故B正确； C．根据波的干涉，波长为的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为半波长的奇数倍，叠加后振动减弱，起到消声的目的，故C错误； D．题图丁救护车向右运动的过程中，根据多普勒效应可知，听到警笛声的频率变高，听到警笛声的频率变低，即，故D错误。 故选B。 6．（本题4分）如图为主动降噪耳机的消音原理图。该耳机能根据噪声情况产生相应的反噪声声波，使合成后的声音大大降低。下列说法正确的是（　　） A．抵消声波和噪音声波频率可以不同 B．抵消声波和噪音声波振幅相同 C．抵消声波和噪音声波相位相同 D．主动降噪是利用了声波的衍射原理，使噪音信号不能从外面传入耳机 【答案】B 【详解】A．主动降噪耳机的消音原理是声波的干涉，使合成后的噪声的振幅减小，响度降低，反噪声波和噪音声波频率相同，故A错误； B．合成后的声音大大降低，反噪声波和噪音声波振幅相同，故B正确； C．反噪声波和噪音声波相位相反，故C错误； D．主动降噪是利用了声波的干涉原理，使噪音信号不能从外面传入耳机，故D错误。 故选B。 7．（本题4分）“地震预警”是指在地震发生以后，地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域，从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中地震横波时刻的波形图，M是此波上的一个质点，平衡位置处于4m处，图乙为质点M的振动图像，则下列说法正确的是（　　） A．质点M在2s内沿轴运动了80cm B．该列波的传播方向沿轴正方向传播 C．该列波的传播速度为 D．质点M在5s内通过的路程为120cm 【答案】C 【详解】A．质点在简谐振动中仅在平衡位置附近振动，不会随波沿x轴迁移，故A错误； B．图乙可知t=0时刻质点M沿y轴正方向运动，结合图甲，同侧法可知该列波的传播方向沿x轴负方向传播，故B错误； C．根据图甲可知波长，图乙可知周期，则波速，故C正确； D．图甲可知振幅A=20cm，一个周期内质点运动路程为4A，则质点M在5s内通过的路程为，故D错误。 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）有关纵波与横波，下列说法不正确的是(　　) A．振源上下振动形成的波是横波 B．振源水平振动形成的波是纵波 C．波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波 D．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波 【答案】AB 【详解】不论振源沿水平方向振动，还是竖直方向振动，只要振动方向与波传播方向垂直，则为横波；若振动方向与波传播方向在一条直线上则为纵波。则AB错误，CD正确。 此题选择不正确的选项，故选AB。 9．（本题6分）如图表示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm，E点为BD连线和AC连线的交点．下列叙述正确的是（　　） A．直线AC上的所有点都是振动减弱的 B．直线BD上的所有点都是振动加强的 C．五点中只有D点是振动加强的 D．B、D两点在该时刻的竖直高度差为8cm 【答案】BD 【详解】ABC．B、D两点是波谷和波谷、波峰和波峰叠加点，为振动加强点，B、D的连线上所有点为振动加强点，并不是A、C连线，故AC错误，B正确； D．B、D两点是波谷和波谷、波峰和波峰叠加点，则B、D两点在该时刻的竖直高度差为，故D正确。 故选BD。 10．（本题6分）如图所示，实线为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形，虚线是该波在时刻的波形，则下面可能正确的是（     ） A．周期为0.20 s B．周期为0.80 s C．波速为 D．波速为 【答案】BC 【详解】从波形图可得，该波的波长 波沿x轴正方向传播，从（实线）到（虚线），波向右平移的距离 对应的时间满足 整理得周期 根据波速公式 A．若，则 可得，不是整数，故A错误； B．若，则 可得，是整数，故B正确； C．若，则 可得，是整数，故C正确； D．若，则 可得，不是整数，故D错误。 故选 BC。 三、填空题 11．（本题6分）如图，水面上的S是波源，为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，是因为波发生了__________（选填“干涉”或“衍射”）现象，为了使树叶停止振动，可__________（选填“增加”或“减小”）波源S的频率。 【答案】 衍射 增加 【详解】[1][2] 水面上的S是波源，为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，说明波绕过了障碍物继续传播，是因为波发生了衍射，现象，为了使树叶停止振动，使衍射现象不明显，可以减小波长，根据 可知，波速不变，可以增加波源S的频率。 12．（本题6分）在利用发波水槽得到水面波形的实验中，下图为利用发波水槽得到的水面波形图，a图样是水面波的___________现象，b图样是水面波的___________现象。    【答案】 衍射 干涉 【详解】[1]波绕过障碍物继续传播的现象是波的衍射现象，故a图样是水面波的衍射现象； [2]频率相同的两列波相遇，波程差为波长的整数倍时振动加强，当波程差为半波长的奇数倍时振动减弱，则有的地方振动加强，有的地方振动减弱，故b图样是水面波的干涉现象。 13．（本题6分）一列简谐横波沿x轴方向传播，某一时刻的波形图如图所示，质点P在此时刻的位移为y＝3cm，此时刻质点P正沿y轴正方向运动，该简谐波沿x轴_______（填“正”或“负”）方向传播；已知该波传播的周期为，该简谐波传播的速度大小为______m/s，从此时刻开始计时质点P的振动方程为______cm。 【答案】 负 3 【详解】[1]此时刻质点P正沿y轴正方向运动，根据振向波向同侧法，即质点的振动方向与波的传播方向都位于波形的同一侧，可知该简谐波沿x轴负方向传播。 [2]从波形图上可得该波的波长为，波传播的速度为 [3]从波动图像可知质点振动的振幅为A＝6cm，从此时刻开始计时质点P的振动方程为 此时刻质点P的位移为y＝3cm，将和y＝3cm代入振动方程解得 或 又因为此时质点P沿y轴正方向运动，则 则从此时刻开始计时质点P的振动方程为 四、解答题 14．（本题10分）如图所示，实线为一列沿轴方向传播的简谐波在时刻的波形图，经过后，其波形图如图中虚线所示。 (1)若平衡位置在处的质点在时刻向轴负方向运动，判断波的传播方向，并求出波速； (2)若从时刻起，平衡位置在处的质点比平衡位置在处的质点先回到平衡位置，判断波的传播方向，并求出波速。 【答案】(1)沿x轴负方向，(m/s) (2)沿x轴正方向，(m/s) 【详解】（1）质点P在时刻向y轴负方向运动，根据波形平移可知，波的传播方向沿x轴负方向。 波沿x轴负方向传播的距离满足 由公式波速 解得(m/s) （2）从时刻质点M比质点N先回到平衡位置，则质点M向y轴负方向运动，质点N向y轴正方向运动，根据“同侧法”可知，波的传播方向沿x轴正方向。 波沿x轴负方向传播的距离满足 由公式波速 解得(m/s) 15．（本题12分）一列简谐横波沿x轴正向传播，a、b为x轴上的两质点，其平衡位置相距3m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。已知该波波长大于3m，求： (1)质点b在0~1.6s时间内的运动路程的大小； (2)该波波速v的大小。 【答案】(1)32cm (2)5m/s 【详解】（1）由图可知，质点b的振幅，周期。在内，经历时间 质点一个周期内路程为4A，故2T时间内的路程 （2）在时刻，质点a位于平衡位置且向方向运动，质点b位于波峰。波沿x轴正方向传播，则a、b间距与波长满足（n=0，1，2，…） 变形得（n=0，1，2，…） 由条件且，得 解得 因n为非负整数，故取 当n=0时，波长 根据波速公式 解得 16．（本题14分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=0和x=14m处，波源的振幅分别为A1=8cm和A2=6cm，传播速度大小相同，周期T=4s。t=0时刻，两列波的图像如图所示，此时平衡位置在x=4m和x=10m的P、Q两质点刚开始振动，质点M的平衡位置处于x=8m处。求： (1)波传播的速度大小； (2)t=4s时，质点M偏离平衡位置的位移大小； (3)在0到8s时间内，质点M运动的路程。 【答案】(1) (2) (3)68cm 【详解】（1）由题图可知两列波的波长均为，根据波速公式有 代入数据解得两列波传播的速度大小为 （2）由题意及题图可知质点与质点平衡位置间的距离为，右侧波传到质点的时间为 解得 质点与质点平衡位置间的距离为，左侧波传到质点的时间为 解得 当时，左侧波恰好传到质点，其引起质点的位移为零；右侧波已在质点处振动了，即半个周期，其引起质点的位移也为零，分析解得此时质点偏离平衡位置的位移大小为 （3）在时间内，质点只在右侧波的作用下振动了半个周期，此阶段质点运动的路程为 代入数据解得 由题图可知左侧波和右侧波传到质点时的起振方向均为向下，故质点为振动加强点，在的时间内恰好为一个完整周期，此阶段质点运动的路程为 代入数据解得 在时间内，质点运动的总路程为 代入数据解得 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3章 机械波（较难版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波传播的是振动形式和能量 B．机械波传播的是介质本身 C．机械波传播的是振动形式，不传播能量 D．机械波传播的是能量，不传播振动形式 2．（本题4分）一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶（如图），下列对树叶运动情况的叙述正确的是（　　） A．树叶慢慢向湖心运动 B．树叶慢慢向湖岸漂去 C．在原处上下振动 D．沿着波纹做圆周运动 3．（本题4分）超声波指纹识别是第3代指纹识别技术，相较于电容和光学指纹识别，具有精度高且不易受到外界干扰等优点，在现在智能手机上得到了广泛的应用，其原理是指纹识别器发出一束超声波，超声波在手指表面指纹的峰和谷处反射情况不相同，构建出手指指纹情况，关于超声波指纹识别，下列说法正确的是（　　） A．指纹识别中的超声波可以用次声波代替 B．超声波频率越高，在同种介质中传播速度越快 C．超声波的频率越高，波长越短，识别就越精确 D．超声波在从玻璃进入空气时波速变慢，波长变长 4．（本题4分）在操场直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器，两个扬声器连续发出相同的声波。一同学从该跑道的中点向某一端点缓慢行进过程中，听到扬声器的声音强弱交替变化，这种现象属于声波的（　　） A．折射 B．衍射 C．干涉 D．多普勒效应 5．（本题4分）下列选项中相关物理现象的描述及判定正确的是（　　） A．图甲中条形磁铁向铝环B快速靠近，铝环B中有感应电流产生 B．图乙S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，要使A处的水也能发生振动，则波源S的振动周期应该变大 C．图丙为干涉型消声器的结构示意图，同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应为该声波半波长的偶数倍 D．图丁救护车向右运动的过程中，A、B两人听到警笛声的频率为fB>fA 6．（本题4分）如图为主动降噪耳机的消音原理图。该耳机能根据噪声情况产生相应的反噪声声波，使合成后的声音大大降低。下列说法正确的是（　　） A．抵消声波和噪音声波频率可以不同 B．抵消声波和噪音声波振幅相同 C．抵消声波和噪音声波相位相同 D．主动降噪是利用了声波的衍射原理，使噪音信号不能从外面传入耳机 7．（本题4分）“地震预警”是指在地震发生以后，地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域，从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中地震横波时刻的波形图，M是此波上的一个质点，平衡位置处于4m处，图乙为质点M的振动图像，则下列说法正确的是（　　） A．质点M在2s内沿轴运动了80cm B．该列波的传播方向沿轴正方向传播 C．该列波的传播速度为 D．质点M在5s内通过的路程为120cm 二、多选题 8．（本题6分）有关纵波与横波，下列说法不正确的是(　　) A．振源上下振动形成的波是横波 B．振源水平振动形成的波是纵波 C．波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波 D．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波 9．（本题6分）如图表示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm，E点为BD连线和AC连线的交点．下列叙述正确的是（　　） A．直线AC上的所有点都是振动减弱的 B．直线BD上的所有点都是振动加强的 C．五点中只有D点是振动加强的 D．B、D两点在该时刻的竖直高度差为8cm 10．（本题6分）如图所示，实线为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形，虚线是该波在时刻的波形，则下面可能正确的是（     ） A．周期为0.20 s B．周期为0.80 s C．波速为 D．波速为 三、填空题 11．（本题6分）如图，水面上的S是波源，为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，是因为波发生了__________（选填“干涉”或“衍射”）现象，为了使树叶停止振动，可__________（选填“增加”或“减小”）波源S的频率。 12．（本题6分）在利用发波水槽得到水面波形的实验中，下图为利用发波水槽得到的水面波形图，a图样是水面波的___________现象，b图样是水面波的___________现象。    13．（本题6分）一列简谐横波沿x轴方向传播，某一时刻的波形图如图所示，质点P在此时刻的位移为y＝3cm，此时刻质点P正沿y轴正方向运动，该简谐波沿x轴_______（填“正”或“负”）方向传播；已知该波传播的周期为，该简谐波传播的速度大小为______m/s，从此时刻开始计时质点P的振动方程为______cm。 四、解答题 14．（本题10分）如图所示，实线为一列沿轴方向传播的简谐波在时刻的波形图，经过后，其波形图如图中虚线所示。 (1)若平衡位置在处的质点在时刻向轴负方向运动，判断波的传播方向，并求出波速； (2)若从时刻起，平衡位置在处的质点比平衡位置在处的质点先回到平衡位置，判断波的传播方向，并求出波速。 15．（本题12分）一列简谐横波沿x轴正向传播，a、b为x轴上的两质点，其平衡位置相距3m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。已知该波波长大于3m，求： (1)质点b在0~1.6s时间内的运动路程的大小； (2)该波波速v的大小。 16．（本题14分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=0和x=14m处，波源的振幅分别为A1=8cm和A2=6cm，传播速度大小相同，周期T=4s。t=0时刻，两列波的图像如图所示，此时平衡位置在x=4m和x=10m的P、Q两质点刚开始振动，质点M的平衡位置处于x=8m处。求： (1)波传播的速度大小； (2)t=4s时，质点M偏离平衡位置的位移大小； (3)在0到8s时间内，质点M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 $