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）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）蟾在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾的鸣叫频率不变，下列选项正确的是（　　） A．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动 B．水面上的落叶遇到水波后会随波逐流 C．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波 D．水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象 【答案】A 【详解】A．落叶本身不振动，遇到水波后，在水波的周期性驱动力作用下做受迫振动，A正确； B．机械波传播过程中，介质中的质点仅在自身平衡位置附近振动，不会随波迁移，因此落叶不会随波逐流，B错误。 C．声波是纵波，可知，岸边的人接收到鸣叫的是纵波，C错误； D．当波长与障碍物的尺寸相差不多时，能够发生明显衍射现象，可知，波长一定时，水波遇到小石头比大石头更容易发生衍射，D错误。 故选A。 4．（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。 5．（本题4分）关于对机械波相关知识的理解，下列说法中正确的是（　　） A．潜艇利用声呐探测周围物体的情况，利用的是波的反射原理 B．发生多普勒效应时，波源的频率发生变化 C．由机械波在介质中的传播速度可知，波速是由波长和周期共同决定的 D．波在传播过程中绕过障碍物继续向前传播的现象，是波的折射现象 【答案】A 【详解】A．潜艇利用声呐探测周围物体时，发射声波并接收反射波以确定物体位置，这基于波的反射原理，故A正确； B．发生多普勒效应时，波源频率不变，接收者接收到的频率因相对运动而变化，故B错误； C．公式表示波速、波长和周期的关系，但机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波长和周期无关，故C错误； D．波绕过障碍物继续传播的现象是波的衍射，故D错误。 故选A。 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）在如图所示的直角坐标系中， 轴为介质 和 的分界面，机械波在介质 和 传播的速度比为 1∶3。振幅为 的波源 在 处，振幅为 的波源 在 处，振动频率相同。 时刻两波源同时开始沿 轴方向振动，在 与原点 之间存在点 ，点 处质点的振动图像如图乙所示，下列说法错误的是 （　　） A．波源 的起振方向沿 轴正方向 B．机械波在介质 的传播速度为 C．点 所在的位置坐标是 D．时间内，点处质点振动的路程为 【答案】C 【详解】BC．由图乙可知，机械波的周期，机械波在介质I和II传播的速度比为1:3，设在介质I中的传播速度为，则在介质II中的传播速度为，设点P所在的位置坐标为，由图乙可知波源S2发出的波时传到点P，由图乙可知波源S1发出的波时传到点P，之后两列波发生干涉，引起的位移的矢量和等于零，故有 解得，，故B正确，C错误； D．0~8s时间内，波源S2发出的波时传到点P 接着在时间内,P处质点振动的路程为 在时间内两列波在P处叠加使P点为振动减弱点，其合位移为零，故时间内，点处质点振动的路程为 ，故D正确; A．波源S2发出的波，在时P处质点经过平衡位置向轴负方向振动，波源S1发出的波，在刚好传到P处质点，之后两列波使P处质点位移始终为零，故波源S1发出的波，在刚好传到P处使P处质点经平衡位置向轴正方向振动，P处质点起振方向与波源S1的起振方向相同，故波源S1的起振方向沿y轴正方向，故A正确。 故选C。 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，、是两个相干波源，它们振动同步且振幅不同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。与、共面的a、b、c、d四点中，b、d位于与的连线的垂直平分线上。关于a、b、c、d四点的运动情况，下列说法正确的是（　　） A．随着时间的推移，四个质点均沿波的传播方向平移 B．该时刻质点a的位移为0，质点b、c、d的位移均为最大 C．质点a振动最弱，质点b、c、d振动最强 D．再过，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置 【答案】CD 【详解】A．在波的传播过程中，各质点均不会沿波的传播方向发生移动，只会在其平衡位置上下振动，A错误。 B．a处是波峰与波谷相遇处，但因为两波振幅不同，故位移不为0；此时b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，其位移最大；d处在振动加强的区域，但此时位移不是最大，B错误。 C．该时刻b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的；d处在振动加强的区域，振动也是最强的；即b、c、d质点振动都最强。a处是波峰与波谷相遇处，振动最弱，C正确。 D．图示时刻a在波峰与波谷相遇处，b在波峰，c在波谷，再过，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，D正确。 故选CD。 10．（本题6分）如图所示，实线是沿轴方向传播的一列简谐横波在时刻的波形图，此时刻处质点恰好向下振动，虚线是这列波在时刻的波形图，则下列说法正确的是（     ） A．这列波的波长是 B．这列波的周期可能是 C．处的质点在内振动的路程可能是 D．时，处的质点加速度沿轴负方向 【答案】BC 【详解】A．从波形图可知，相邻两个同相位平衡位置间隔为，因此波长，故A错误； B．t=0时处质点向下振动，根据上下坡法：沿波传播方向，上坡质点向下振动、下坡质点向上振动，可判断波沿轴负方向传播。 从到，波向左传播的距离为 则传播时间 整理得周期 当时，，故B正确； C．根据，即 总路程为 当时，，路程等于存在这种情况，故C正确； D．t=0.2s时，处质点在虚线波形中位移，加速度方向与位移方向相反，因此加速度沿轴正方向，故D错误。 故选BC。 三、填空题 11．（本题6分）如图所示，操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。小红同学走到离操场不远的教学大楼后面，此时已经完全看不到操场上的喇叭了，但依然可以听到喇叭的声音，这是声波的____（选填“干涉”或“衍射”）现象；小红同时发现，喇叭播放的音乐声有所减弱，但____（选填“高音”或“低音”）部分减弱得较明显一些。 【答案】 衍射 高音 【详解】[1][2]小红位居教学大楼的后面，完全看不到播放音乐的喇叭，但依然可以听到喇叭的声音，这是声波的衍射现象；声波在空气中传播的速度一定，低频部分的波长较长，高频部分的波的波长较短，在绕过教学大楼时，高频部分的波发生衍射的衍射现象现象不如低频部分的波发生的衍射现象明显，故高音部分减弱得较为明显。 12．（本题6分）两列波的频率相等是产生波的干涉的________条件（选填“充分”、“必要”或“充要”）。右图是两列同频率水波叠加时所获得的干涉图样照片，其中A点________（选填“是加强点”、“是减弱点”或“既不是加强点也不是减弱点”）。    【答案】 必要 是加强点 【详解】[1]两列波频率相等、相位差恒定，振动方向一致，波才能发生干涉，可知两列波的频率相等，波不一定能发生干涉，波能发生干涉，两列波的频率一定相等，故两列波的频率相等是产生波的干涉的必要条件； [2]A点位于水面两激烈振动区域的连线上，激烈振动区域是振动加强点，故A点是振动加强点。 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）诗词“洞庭波涌连天雪”，描述的正是机械波传播的场景。一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，在时的波形如图中虚线所示。 (1)求这列波传播速度的大小； (2)若该列波的周期T>1s，则从t1=0时刻开始计时，求质点M在0~6s内运动的路程。 【答案】(1) (2)75cm 【详解】（1）由图像可知，该波的波长为 因为该波正在沿x轴正方向传播，考虑波传播的周期性，该波在内沿x轴正方向传播的距离为 所以这列波传播速度的大小为 （2）根据周期与波速和波长的关系可知该波的周期为 由周期可知只有时满足条件，解得 所以质点M在0~6s内运动的时间为 已知质点在一个周期内运动的路程为4个振幅，由图像可知该波的振幅为 则质点M在0~6s内运动的路程为 15．（本题12分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是时刻的波形图，图乙是介质中某质点的振动图像，介质中处的质点P从时刻起3s内振动的路程为30cm，试求： (1)该波的波速及振幅； (2)从时刻起到P质点第3次出现波峰的时间。 【答案】(1)4m/s；5cm (2)5.5s 【详解】（1）由甲、乙图可知该波的波长和周期分别为：、 则 设该波的振幅为A，易知半个周期1s内质点P振动2A的路程， 故3s内质点P振动6A的路程，即： 解得： （2）时刻，质点P从平衡位置向y轴负方向振动，经第1次到达波峰； 则从时刻到质点P第3次出现波峰的时间t为： 16．（本题16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）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）蟾在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾的鸣叫频率不变，下列选项正确的是（　　） A．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动 B．水面上的落叶遇到水波后会随波逐流 C．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波 D．水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象 4．（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 5．（本题4分）关于对机械波相关知识的理解，下列说法中正确的是（　　） A．潜艇利用声呐探测周围物体的情况，利用的是波的反射原理 B．发生多普勒效应时，波源的频率发生变化 C．由机械波在介质中的传播速度可知，波速是由波长和周期共同决定的 D．波在传播过程中绕过障碍物继续向前传播的现象，是波的折射现象 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）在如图所示的直角坐标系中， 轴为介质 和 的分界面，机械波在介质 和 传播的速度比为 1∶3。振幅为 的波源 在 处，振幅为 的波源 在 处，振动频率相同。 时刻两波源同时开始沿 轴方向振动，在 与原点 之间存在点 ，点 处质点的振动图像如图乙所示，下列说法错误的是 （　　） A．波源 的起振方向沿 轴正方向 B．机械波在介质 的传播速度为 C．点 所在的位置坐标是 D．时间内，点处质点振动的路程为 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，、是两个相干波源，它们振动同步且振幅不同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。与、共面的a、b、c、d四点中，b、d位于与的连线的垂直平分线上。关于a、b、c、d四点的运动情况，下列说法正确的是（　　） A．随着时间的推移，四个质点均沿波的传播方向平移 B．该时刻质点a的位移为0，质点b、c、d的位移均为最大 C．质点a振动最弱，质点b、c、d振动最强 D．再过，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置 10．（本题6分）如图所示，实线是沿轴方向传播的一列简谐横波在时刻的波形图，此时刻处质点恰好向下振动，虚线是这列波在时刻的波形图，则下列说法正确的是（     ） A．这列波的波长是 B．这列波的周期可能是 C．处的质点在内振动的路程可能是 D．时，处的质点加速度沿轴负方向 三、填空题 11．（本题6分）如图所示，操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。小红同学走到离操场不远的教学大楼后面，此时已经完全看不到操场上的喇叭了，但依然可以听到喇叭的声音，这是声波的____（选填“干涉”或“衍射”）现象；小红同时发现，喇叭播放的音乐声有所减弱，但____（选填“高音”或“低音”）部分减弱得较明显一些。 12．（本题6分）两列波的频率相等是产生波的干涉的________条件（选填“充分”、“必要”或“充要”）。右图是两列同频率水波叠加时所获得的干涉图样照片，其中A点________（选填“是加强点”、“是减弱点”或“既不是加强点也不是减弱点”）。    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）诗词“洞庭波涌连天雪”，描述的正是机械波传播的场景。一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，在时的波形如图中虚线所示。 (1)求这列波传播速度的大小； (2)若该列波的周期T>1s，则从t1=0时刻开始计时，求质点M在0~6s内运动的路程。 15．（本题12分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是时刻的波形图，图乙是介质中某质点的振动图像，介质中处的质点P从时刻起3s内振动的路程为30cm，试求： (1)该波的波速及振幅； (2)从时刻起到P质点第3次出现波峰的时间。 16．（本题16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 $