高中物理单元测试——第3章机械波（较易版01）

高中物理单元测试 —— 第3章 机械波（较易版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是（　　） A．大钟的回声 B．大钟在继续振动，空气中继续形成声波 C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动 2．（本题4分）在同一种均匀介质中，当中心波源O的振动频率逐渐减小时，可能的波形图为（　　） A． B． C． 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 4．（本题4分）某款头戴式降噪耳机采用主动降噪技术，其外侧麦克风采集环境噪声，内部芯片实时生成反相声波，通过耳机的扬声器播出。这款头戴式降噪耳机的工作原理示意图如图甲所示，图乙为理想情况下的波形图（实线为环境噪声的声波，虚线为降噪声波）。下列说法正确的是（     ） A．降噪过程运用了声波的衍射原理 B．图乙中的质点振动增强 C．降噪声波与环境噪声的声波传播速度相同 D．图乙中的质点经过两个周期随波迁移的距离为两个波长 5．（本题4分）火车汽笛发出频率一定的乐音。当火车静止，火车外的观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 C．火车静止，观察者乘汽车靠近火车运动 D．观察者乘汽车与火车以相同速度运动 6．（本题4分）某些手机有降噪麦克风。如图所示，降噪麦克风产生与环境噪音振幅相同、相位相反的降噪声波，与噪音叠加从而实现降噪效果。下列说法中正确的是（　　） A．降噪声波、环境噪声的波速不同 B．降噪声波、环境噪声的频率不同 C．点的位移和速度均为零，是振动减弱点 D．再经过四分之一周期，点是振动加强点 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，开阔的平静水面上，在相距2.4m的S₁、S₂有两振动情况完全相同的波源，形成波长均为0.4m的简谐波沿水面传播。S₁、S₂连线的中点为O，连线中垂线上两点M、N到O的距离分别为0.5m、0.9 m。各处振动稳定后，下列说法正确的是（　　） A．M、N处均为振动加强点 B．当M 处出现波峰时，N处出现波峰 C．当M 处出现波峰时，N处出现波谷 D．线段MN上(包括M、N)最多同时出现2个波峰 10．（本题6分）一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。下列说法正确的是（　　） A．该波的波长为4m B．该波的传播速度大小为4m/s C．时，质点P沿y轴正方向运动 D．内，质点Q运动的路程一定为20cm 三、填空题 11．（本题6分）在光刻机内部，芯片电路的紫外线影像通过一系列复杂的光路和狭小的孔径，微缩到几纳米的尺度后在硅晶片表面曝光蚀刻出实际电路。紫外线波长越短，衍射越________，为得到更小的曝光尺寸就需要波长更短的紫外线，对光刻机可采取的改进措施为____________。 12．（本题6分）两波源、在水波槽中形成的波形示意图如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。波源形成的波的波长比波源形成的短，则形成的波的频率较__________（填“大”或“小”），在两波相遇的区域中__________（填“会”或“不会”）产生干涉。    13．（本题6分）如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上A、B两点平衡位置相距，时刻A点位于波谷，B点位于波峰，两者之间还有一个波谷，则该简谐横波的波长为______m；波速为______m/s ；时刻，A点速度为______m/s 。 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）贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 16．（本题14分）如图所示，在xOy平面内有两个点波源S1、S2分别位于x轴上x1＝0、x2＝10 m处，它们在同一均匀介质中均从t＝0开始沿y轴做简谐运动，波源S1开始的振动方程为，波源S2开始的振动方程为，质点P位于x轴上x3＝1 m处，已知质点P在t＝0.5 s时开始振动，求： (1)这两列波在介质中的波速和波长； (2)P点是振动的加强点还是减弱点，简要说明原因 (3)在t＝0至t＝8 s内质点P通过的路程。 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 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01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是（　　） A．大钟的回声 B．大钟在继续振动，空气中继续形成声波 C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动 【答案】B 【详解】停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会凭空消失，大钟做阻尼振动一段时间，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因，所以选项ACD错误，B正确。 故选B。 2．（本题4分）在同一种均匀介质中，当中心波源O的振动频率逐渐减小时，可能的波形图为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】波源的振动频率逐渐减小，则根据可知，在同一介质中波速不变的情况下，频率减少则波长增大，即越靠近O的波形波长越大，则A、B选项错误； 又由于波形图是关于振动中心对称的，因此D错误； 故选C。 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）某款头戴式降噪耳机采用主动降噪技术，其外侧麦克风采集环境噪声，内部芯片实时生成反相声波，通过耳机的扬声器播出。这款头戴式降噪耳机的工作原理示意图如图甲所示，图乙为理想情况下的波形图（实线为环境噪声的声波，虚线为降噪声波）。下列说法正确的是（     ） A．降噪过程运用了声波的衍射原理 B．图乙中的质点振动增强 C．降噪声波与环境噪声的声波传播速度相同 D．图乙中的质点经过两个周期随波迁移的距离为两个波长 【答案】C 【详解】A．主动降噪利用与环境噪声相位相反的声波叠加，使合成声波减弱，其物理基础是波的干涉，不是波的衍射，故A错误； B．环境噪声与降噪声波在质点处发生相消叠加，合振幅减小，质点的振动减弱，故B错误； C．声波和降噪声波都在同一空气介质中传播，波速由介质性质决定，因此两列波的传播速度相同，故C正确； D．机械波传播的是振动形式和能量，介质质点只在平衡位置附近振动，质点不会随波迁移两个波长，故D错误。 故选C。 5．（本题4分）火车汽笛发出频率一定的乐音。当火车静止，火车外的观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 C．火车静止，观察者乘汽车靠近火车运动 D．观察者乘汽车与火车以相同速度运动 【答案】B 【详解】A．观察者静止，火车向他驶来：波源（火车）向观察者靠近，距离减小，接收频率升高，音调变高，故A不符合题意； B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动：观察者远离波源，距离增大，接收频率降低，音调变低，故B符合题意； C．火车静止，观察者乘汽车靠近火车运动：观察者靠近波源，距离减小，接收频率升高，音调变高，故C不符合题意； D．观察者乘汽车与火车以相同速度运动：相对速度为零，距离不变，接收频率不变，音调不变，故D不符合题意。 故选B。 6．（本题4分）某些手机有降噪麦克风。如图所示，降噪麦克风产生与环境噪音振幅相同、相位相反的降噪声波，与噪音叠加从而实现降噪效果。下列说法中正确的是（　　） A．降噪声波、环境噪声的波速不同 B．降噪声波、环境噪声的频率不同 C．点的位移和速度均为零，是振动减弱点 D．再经过四分之一周期，点是振动加强点 【答案】C 【详解】ABC．由题图可知，降噪声波与环境声波波长相等，在同一种介质中传播速度相等，由 可知频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波振幅相同、相位相反，所以振动减弱，起到降噪作用，P点振动减弱，其位移和速度均为零，故C正确；AB错误； D．由前面选项分析可知，P点为振动减弱点，再经过四分之一周期P点振动仍然是减弱，故D错误。 故选C。 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，开阔的平静水面上，在相距2.4m的S₁、S₂有两振动情况完全相同的波源，形成波长均为0.4m的简谐波沿水面传播。S₁、S₂连线的中点为O，连线中垂线上两点M、N到O的距离分别为0.5m、0.9 m。各处振动稳定后，下列说法正确的是（　　） A．M、N处均为振动加强点 B．当M 处出现波峰时，N处出现波峰 C．当M 处出现波峰时，N处出现波谷 D．线段MN上(包括M、N)最多同时出现2个波峰 【答案】AC 【详解】A．M、N处到两波源距离差为零，所以均为振动加强点，故A正确； BC．因为 当M 处出现波峰时，两波源的波峰传到M点，且两点距离波源差半个波长，此时两波源的波谷传到N点，所以N处出现波谷，故B错误，C正确； D．根据以上分析可知，两点距离波源差半个波长，最多出现1个波峰，故D错误。 故选AC。 10．（本题6分）一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。下列说法正确的是（　　） A．该波的波长为4m B．该波的传播速度大小为4m/s C．时，质点P沿y轴正方向运动 D．内，质点Q运动的路程一定为20cm 【答案】AC 【详解】A．由波形图可知，实线波形一个完整周期的长度为，因此波长，故A正确； B．波沿轴负方向传播，从到，波传播的距离为 因此波速，波速有多解，且不可能为，故B错误； C．波沿轴负方向传播，由同侧法可得时，质点P沿y轴正方向运动，故C正确； D．周期 内周期个数 总路程，只有时路程为，时路程不是，因此路程不是一定为，故D错误。 故选AC。 三、填空题 11．（本题6分）在光刻机内部，芯片电路的紫外线影像通过一系列复杂的光路和狭小的孔径，微缩到几纳米的尺度后在硅晶片表面曝光蚀刻出实际电路。紫外线波长越短，衍射越________，为得到更小的曝光尺寸就需要波长更短的紫外线，对光刻机可采取的改进措施为____________。 【答案】 不明显 改变光源提高频率或替换介质减小光速 【详解】[1]由波发生明显衍射现象的条件：孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大，可知波长越短，衍射越不明显； [2]要减小光的波长，根据 可知可以改变光源提高频率或替换介质减小光速。 12．（本题6分）两波源、在水波槽中形成的波形示意图如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。波源形成的波的波长比波源形成的短，则形成的波的频率较__________（填“大”或“小”），在两波相遇的区域中__________（填“会”或“不会”）产生干涉。    【答案】 大 不会 【详解】[1]根据 由于同一介质中波速相等，波源形成的波的波长比波源形成的短，则形成的波的频率较大。 [2]由于两波源频率不相等，则在两波相遇的区域中不会产生干涉。 13．（本题6分）如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上A、B两点平衡位置相距，时刻A点位于波谷，B点位于波峰，两者之间还有一个波谷，则该简谐横波的波长为______m；波速为______m/s ；时刻，A点速度为______m/s 。 【答案】 4 4 0 【详解】[1][2]如图根据题意可知 解得 故波源的振动频率为 故波速为 [3]质点的振动周期为T=1s，因为，故时A点在运动到波峰，位移最大，速度为0。 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）贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 【答案】(1)传播方向沿轴负方向， (2) 【详解】（1）由P点的振动图像可知，t=0时刻质点P在平衡位置沿y轴负向振动，结合波形图可知，波传播方向沿轴负方向； 根据波形图可知波长，证据振动图像可知周期。 波在木材中的传播速度 （2）时间关系，可知时间内，质点完成了3个全振动，故其运动的路程 16．（本题14分）如图所示，在xOy平面内有两个点波源S1、S2分别位于x轴上x1＝0、x2＝10 m处，它们在同一均匀介质中均从t＝0开始沿y轴做简谐运动，波源S1开始的振动方程为，波源S2开始的振动方程为，质点P位于x轴上x3＝1 m处，已知质点P在t＝0.5 s时开始振动，求： (1)这两列波在介质中的波速和波长； (2)P点是振动的加强点还是减弱点，简要说明原因 (3)在t＝0至t＝8 s内质点P通过的路程。 【答案】(1)2m/s，2m (2)减弱点；波程差为8m，为波长的整数倍，但波源振动状态相差半个周期 (3)94cm 【详解】（1）波从处传播到处的时间是0.5s，所以这两列波在介质中的波速 由振动方程可知 则周期为 所以波长为 （2）由 所以P点是振动的减弱点；因为波程差为8m，为波长的整数倍，两波源起振方向相反，波源振动状态相差半个周期。 （3）波源S2的振动传播到P点的时间 波源S2的振动传播到P点，质点P已经振动的时间 波源S2的振动传播到P点，质点P已经振动的路程 波源S2的振动传播到P点以后，质点P振动的振幅 波源S2的振动传播到P点以后，质点P振动的时间 波源S2的振动传播到P点以后，质点P振动的路程 所以在t＝0至t＝8 s内质点P通过的路程 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 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $