高中物理单元测试——第三章机械波（适中版01）

高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（适中版01）（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）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）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）分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速；④雷声在云层里轰鸣不绝。这些物理现象分别属于波的（　　） A．衍射、干涉、多普勒效应、反射 B．衍射、多普勒效应、干涉、折射 C．折射、干涉、多普勒效应、反射 D．衍射、折射、多普勒效应、干涉 【答案】A 【详解】①“空山不见人，但闻人语响”——声音绕过障碍物传播，使人能听到声音却看不到人，属于波的衍射现象。 ②围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱——双股音叉产生两个相干声源，声波叠加形成加强区和减弱区，属于波的干涉现象。 ③彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速——反射波频率因血液运动而改变，属于多普勒效应。 ④雷声在云层里轰鸣不绝——声音在云层间多次反射形成持续回声，属于波的反射现象。 故选A。 6．（本题4分）如图所示为声悬浮仪，当上、下两超声波发生器产生的振幅相同、频率相同的超声波在二者之间相遇形成稳定干涉，就可以使轻质泡沫颗粒在振幅几乎为零的点附近保持悬浮状态。若相邻两个轻质泡沫颗粒间的距离为（为半个波长），两列超声波的传播速度均为。则超声波的频率为（　　） A．17000Hz B．34000Hz C．68000Hz D．85000Hz 【答案】B 【详解】两波的波长为 根据得波的频率为 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）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）一列简谐横波在时的波形如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　） A．这列波的波长为 B．若波向右传播，则波的频率一定为 C．若波向左传播，则波的传播速度最小为 D．平衡位置分别为的两个质点，振动方向始终相反 【答案】CD 【详解】A．根据波形图可知这列波的波长为8m，故A错误； B．若波向右传播，则， 解得，故B错误； C．若波向左传播，内波传播的距离为 波速 当时波速最小，波速最小值为，故C正确； D．A质点平衡位置在，B质点平衡位置在二者间距 平衡位置相差半个波长的质点，振动相位差为，振动方向始终相反，故D正确。 故选CD 。 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）如图所示，在x轴上的坐标原点和处分别有一个波源在时刻同时开始振动。振动时形成的简谐横波在同种介质中传播时形成的波形分别如图中的甲和乙所示，则这两列波的周期之比为_________，两列波相遇时_________（选填“能”或“不能”）发生稳定的干涉现象，从图示时刻起，再经过△t＝_________s两列波的波峰第一次相遇。    【答案】 3：2 不能 1.4375 【详解】（1）[1]由题图可得 可得 [2]两列波周期不同，频率不同，相遇时不能发生稳定的干涉现象。 [3]两列波在同种介质中传播的速度大小相同，为 图中位置两列波峰相距11.5m，到两列波的波峰第一次相遇，历时 13．（本题6分）介质中相距14m的两个波源，在时开始振动并相向发出两列简谐横波，测得两波源连线上某点的振动图像如图所示。可知两波源的振动周期为______s，波在介质中的传播速度为______。 【答案】 0.2 20 【详解】[1]由图像可知，两波源的振动周期为T=0.2s； [2]时开始经过t1=0.2s一侧波源的振动传到该点；t2=0.5s时另一侧的波源振动传到该点，两侧波传播的速度相等，可知 解得v=20m/s 四、解答题 14．（本题8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）一列沿x轴传播的简谐波，在某时刻的波形图如图甲所示，有一个平衡位置与坐标原点距离为4m的质点P从该时刻开始的振动图像如图乙所示。求： (1)判定该波的传播方向并求出波速； (2)求从该时刻开始4s内P质点运动的路程及振动方程。 【答案】(1)波的传播方向为x轴正方向， (2)， 【详解】（1）由振动图像可知此时质点P向y轴正方向振动，由同侧法可得波的传播方向为x轴正方向； 由振动图像有 振动周期 由波动图像有 波长 波速 （2）该时刻开始 P质点运动的路程为 P质点振动方程 16．（本题16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 $ 高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（适中版01）（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）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）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）分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速；④雷声在云层里轰鸣不绝。这些物理现象分别属于波的（　　） A．衍射、干涉、多普勒效应、反射 B．衍射、多普勒效应、干涉、折射 C．折射、干涉、多普勒效应、反射 D．衍射、折射、多普勒效应、干涉 6．（本题4分）如图所示为声悬浮仪，当上、下两超声波发生器产生的振幅相同、频率相同的超声波在二者之间相遇形成稳定干涉，就可以使轻质泡沫颗粒在振幅几乎为零的点附近保持悬浮状态。若相邻两个轻质泡沫颗粒间的距离为（为半个波长），两列超声波的传播速度均为。则超声波的频率为（　　） A．17000Hz B．34000Hz C．68000Hz D．85000Hz 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）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）一列简谐横波在时的波形如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　） A．这列波的波长为 B．若波向右传播，则波的频率一定为 C．若波向左传播，则波的传播速度最小为 D．平衡位置分别为的两个质点，振动方向始终相反 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）如图所示，在x轴上的坐标原点和处分别有一个波源在时刻同时开始振动。振动时形成的简谐横波在同种介质中传播时形成的波形分别如图中的甲和乙所示，则这两列波的周期之比为_________，两列波相遇时_________（选填“能”或“不能”）发生稳定的干涉现象，从图示时刻起，再经过△t＝_________s两列波的波峰第一次相遇。    13．（本题6分）介质中相距14m的两个波源，在时开始振动并相向发出两列简谐横波，测得两波源连线上某点的振动图像如图所示。可知两波源的振动周期为______s，波在介质中的传播速度为______。 四、解答题 14．（本题8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）一列沿x轴传播的简谐波，在某时刻的波形图如图甲所示，有一个平衡位置与坐标原点距离为4m的质点P从该时刻开始的振动图像如图乙所示。求： (1)判定该波的传播方向并求出波速； (2)求从该时刻开始4s内P质点运动的路程及振动方程。 16．（本题16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 $