高中物理单元测试——第3章机械波（较易版02）

高中物理单元测试 —— 第3章 机械波（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）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．（本题4分）介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（　　） A．它的振动速度等于波的传播速度 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于2个振幅 D．它的振动频率等于波源的振动频率 3．（本题4分）B超是一种超声技术，探头发射超声波扫描人体，通过接收和处理载有人体组织或结构性质特征信息的回波形成图像。某血管探头沿x轴正方向发射简谐超声波，如图所示，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的周期为，下列说法正确的是（　　） A．超声波在血管中的传播速度大小为10m/s B．时，质点N恰好第二次处于波峰 C．利用B超可以测血流速度，原理是波的衍射 D．超声波不能在真空中传播 4．（本题4分）如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的是（　　） A．假设波浪的波长为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 B．假设波浪的波长为58m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 C．假设波浪的波长为61m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长为85m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 5．（本题4分）我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机如图所示。悬停在深海中的“海翼”号发出声呐信号的频率为f，传播速度为v。现停泊在海面上的监测船收到的频率稍大于它发出声呐信号的频率，则（　　） A．该信号在海水中的波长为 B．该信号在海水中频率变大 C．监测船收到的频率稍大是波的干涉现象 D．滑翔机正在远离监测船 6．（本题4分）如图，机场地勤人员通过佩戴降噪耳机，能减少噪声对耳部的伤害。降噪耳机内设有麦克风，用来收集噪声信号，同时耳机的处理器会发出与噪声振幅、频率相同而相位相反的声波，从而达到消声的效果。降噪耳机消声的原理是利用（　　） A．声波的干涉 B．声波的衍射 C．声波的反射 D．声波的多普勒效应 7．（本题4分）一列沿轴传播的简谐横波在t=4s时的波形如图甲，平衡位置在x=8m的质点a的振动图像如图乙，下列说法正确的是（     ） A．该波沿轴负方向传播 B．该波的传播速度大小为 C．内质点通过的路程为 D．时，质点的位移为 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，两列相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的振幅均为A、频率均为。、两点是波峰与波谷相遇点，是波谷与波谷相遇点，是波峰与波峰相遇点，下列说法正确的是（　　） A．、两点的位移大小始终为2A B．、连线上的各点都是振动加强点 C．、连线上的各点都是振动减弱点 D．、两点始终处于平衡位置 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）导航浮标常用于标示航道的方向和位置，帮助船只沿着正确的航道行驶。假设在泉州湾布置有相距15m的两个浮标A、B，一列水波（视为横波）沿浮标A到B方向传播，浮标A的振动图像如图所示，已知水波的波长为2m，则水波的波速为______m/s，波传播较长时间后，浮标A在1s内通过的路程为______cm，当浮标A在波峰位置时，浮标B在______（选填“波峰”“波谷”或“平衡”）位置。 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）超声波在医疗及生产领域的应用很广泛，将超声波传播简化为如题图甲所示，超声波从介质1进入介质2中继续传播，为传播方向上的三个点。如图乙所示为时刻A质点右侧介质1中的部分波形图，此时点已经振动，图丙所示为该时刻起点的振动图像。已知两质点间的距离，波在介质2中的传播速度为。求： (1)该波在介质1中传播速度的大小； (2)到时该质点走过的路程。 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 $ 高中物理单元测试 —— 第3章 机械波（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）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 【答案】B 【详解】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．（本题4分）介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（　　） A．它的振动速度等于波的传播速度 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于2个振幅 D．它的振动频率等于波源的振动频率 【答案】D 【详解】A．在同种均匀介质中波的传播速度为定值，而质点在平衡位置两侧做简谐运动，其速度大小是变化的，A错误； B．在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直，B错误； C．质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度，C错误； D．每个质点都在重复波源的振动，因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，D正确。 故选D 3．（本题4分）B超是一种超声技术，探头发射超声波扫描人体，通过接收和处理载有人体组织或结构性质特征信息的回波形成图像。某血管探头沿x轴正方向发射简谐超声波，如图所示，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的周期为，下列说法正确的是（　　） A．超声波在血管中的传播速度大小为10m/s B．时，质点N恰好第二次处于波峰 C．利用B超可以测血流速度，原理是波的衍射 D．超声波不能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．由图知，则超声波在血管中的传播速度大小为 A错误； B．质点N离最近的波峰距离为 可知波峰第一次传播到质点N所需时间为 则质点N恰好第二次处于波峰的时刻为 故B错误； C．医生利用B超测病人血管内的血流速度是利用了超声波的多普勒效应，故C错误； D．超声波属于机械波，不能在真空中传播，故D正确。 故选D。 4．（本题4分）如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的是（　　） A．假设波浪的波长为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 B．假设波浪的波长为58m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 C．假设波浪的波长为61m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长为85m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 【答案】B 【详解】A．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长为10m时，小于防波堤两端距离，不会有明显的衍射现象，受到影响较小，故A错误。 BCD．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长为58m，或者 61m，或者85m时，接近防波堤两端距离，会有明显的衍射现象，故小船受到明显的波浪影响，故B正确，CD错误； 故选B。 5．（本题4分）我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机如图所示。悬停在深海中的“海翼”号发出声呐信号的频率为f，传播速度为v。现停泊在海面上的监测船收到的频率稍大于它发出声呐信号的频率，则（　　） A．该信号在海水中的波长为 B．该信号在海水中频率变大 C．监测船收到的频率稍大是波的干涉现象 D．滑翔机正在远离监测船 【答案】A 【详解】A．根据波速定义，声呐信号在该处海水中的波长，故A正确； B．频率由波源决定，不变，故B错误； CD．根据多普勒效应，当滑翔机靠近监测船时，监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率，故CD错误。 故选A。 6．（本题4分）如图，机场地勤人员通过佩戴降噪耳机，能减少噪声对耳部的伤害。降噪耳机内设有麦克风，用来收集噪声信号，同时耳机的处理器会发出与噪声振幅、频率相同而相位相反的声波，从而达到消声的效果。降噪耳机消声的原理是利用（　　） A．声波的干涉 B．声波的衍射 C．声波的反射 D．声波的多普勒效应 【答案】A 【详解】耳机的处理器发出与噪声振幅、频率相同而相位相反的声波，两列波叠加后振幅为零，从而达到消声的目的，则降噪耳机消声的原理是利用声波的干涉。 故选A。 7．（本题4分）一列沿轴传播的简谐横波在t=4s时的波形如图甲，平衡位置在x=8m的质点a的振动图像如图乙，下列说法正确的是（     ） A．该波沿轴负方向传播 B．该波的传播速度大小为 C．内质点通过的路程为 D．时，质点的位移为 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，在t=4s时质点a向上振动，根据上下坡法可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误； B．由甲图可知波长为16m，由图乙可知周期为4s，则该波的传播速度大小为，故B错误； C．由题知，振幅为，在4~10s内的时间间隔为 故4~10s内质点a通过的路程为，故C错误； D．设质点a的振动方程为 其中， 则质点a的振动方程为 当时质点a的位移为，故D正确。 故选D。 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，两列相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的振幅均为A、频率均为。、两点是波峰与波谷相遇点，是波谷与波谷相遇点，是波峰与波峰相遇点，下列说法正确的是（　　） A．、两点的位移大小始终为2A B．、连线上的各点都是振动加强点 C．、连线上的各点都是振动减弱点 D．、两点始终处于平衡位置 【答案】BD 【详解】两列简谐波相遇时，波峰与波峰相遇、波谷与波谷相遇时，振动加强，波峰与波谷相遇时，振动减弱，振动加强点最大振幅为两列简谐波振幅之和，由题图可知，、为振动加强点，最大振幅为，、为振动减弱点，始终处于平衡位置。 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）导航浮标常用于标示航道的方向和位置，帮助船只沿着正确的航道行驶。假设在泉州湾布置有相距15m的两个浮标A、B，一列水波（视为横波）沿浮标A到B方向传播，浮标A的振动图像如图所示，已知水波的波长为2m，则水波的波速为______m/s，波传播较长时间后，浮标A在1s内通过的路程为______cm，当浮标A在波峰位置时，浮标B在______（选填“波峰”“波谷”或“平衡”）位置。 【答案】 1 2 波谷 【详解】[1]根据图像可知水波的周期 波速 [2][3]，浮标A在1s内通过的路程为 A、B相距，则当浮标A在波峰位置时，浮标B在波谷位置。 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）超声波在医疗及生产领域的应用很广泛，将超声波传播简化为如题图甲所示，超声波从介质1进入介质2中继续传播，为传播方向上的三个点。如图乙所示为时刻A质点右侧介质1中的部分波形图，此时点已经振动，图丙所示为该时刻起点的振动图像。已知两质点间的距离，波在介质2中的传播速度为。求： (1)该波在介质1中传播速度的大小； (2)到时该质点走过的路程。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）超声波在介质2中传播时 在两种介质中传播时周期不变，则在介质1中传播时 （2）超声波从B传到C的时间为 两者相差半个波长，所以质点振动方程为 时， 所以经过的路程为 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） 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