人教版高中物理全套试题第12章 机械波 单元综合试题及答案1

第十二章机械波单元测试
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
1．一列波由波源向周围扩展开去，下列说法正确的是()
A．介质中各质点由近及远地传播开去
B．介质中的振动形式由近及远传播开去
C．介质中振动的能量由近及远传播开去
D．介质中质点只是振动而没有迁移
2．观察者不动，波源迎面而来时，下列说法正确的是()
A．波源的波长发生了改变
B．波源的频率发生了改变
C．观察者收到的波的频率发生了改变
D．波速发生了改变
3．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图1所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动．由此可知()
图1
A．该波沿x轴负方向传播
B．该时刻，c的加速度正在减小
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻，b的速率比c的速率大
4．在水波的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为()
A．10 cm B．5 m C．d＞1 cm D．d≤1 cm 5．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波．一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s 第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了0.5 m，则这列波()
A．周期是0.2 s B．波长是0.5 m C．波速是2 m/s D．经1.6 s传播了8 m 6．如图2所示是某一时刻的波形图象，波沿x轴正方向传播，波速是18 m/s，则波长和频率分别是()
图2
A．3 cm；200 Hz B．6 cm；300 Hz C．9 cm；400 Hz D．12 cm；50 Hz 7．一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ.若在x＝0处质点的振动图象如图3所示，则该波在t＝T/2时刻的波形曲线为()
图3
8．如图4为同类的机械波1和机械波2在同一种介质中传播时某时刻的波形图，下列说法中正确的是()
A．波2速度比波1速度大
B．波2速度和波1速度一样大
C．波2频率比波1频率大
D．这两列波不可能发生干涉现象
图4 图5
9．如图5所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y 轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，正确的判断是()
A．a、b点振动加强，c、d点振动减弱
B．a、c点振动加强，b、d点振动减弱
C．a、d点振动加强，b、c点振动减弱
D．a、b、c、d点的振动都加强
10．如图6所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低
图6 图7 11．一列横波在x轴上传播，在x＝0与x＝1 cm的两点的振动图线分别如图7中实线与虚线所示，由此可以得出()
A．波长一定是4 cm
B．波的周期一定是4 s
C．波的振幅一定是2 cm
D．波的传播速度一定是1 cm/s
12.如图8所示，a、b是水平绳上的两点，相距42 cm，一列正弦波沿绳传播，方向从a 到b，每当a点经过平衡位置向上运动时，b点正好到达上方最大位移处，则此波的波长可能是()
A．168 cm B．184 cm C．56 cm D．24 cm
图8 图9
二、计算题(本题共4小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13. (8分)如图9所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿正x方向传播(图中实线所示)，一列沿x轴负方向传播(图中虚线所示)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是哪些点？振幅最小的是x为多少的哪些点？
14．(8分)图10所示为t＝0时刻的一列简谐横波的部分波形图象，波的传播速度是4.0 m/s，在该时刻质点a的速度方向是向下的．求：
图10
(1)质点a的振动周期；
(2)质点a再一次回到t＝0时刻所处位置所需的时间．
15．(12分)如图11中实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T＜t2－t1＜4T.问：
图11
(1)若波速向右，波速多大？
(2)若波速向左，波速多大？
(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？
16．(12分)如图12所示，甲为某一波在t＝0.1 s时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象．
图12
(1)试确定波的传播方向；
(2)求该波的波速v；
(3)在甲图中画出3.5 s时的波形图；
(4)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移．
答案
一、选择题
1．解析：选BCD.波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，A 错，D 对．波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也即传播了能量，B 、C 对．
2．解析：选C.由多普勒效应现象可知，观察者相对波源靠近时，他接收到的波的频率变大了，但波源发出波的性质未变，即机械波的波长、频率、波速均未变，所以A 、B 、D 错误，C 项正确．
3．解析：选C.由a 向上振动可确定波沿x 正方向传播，A 错．从而可以确定b 向上、c 向下振动，所以c 的加速度正在增大，B 错．b 比c 先回到平衡位置，C 对．图象所示时刻b 距离平衡位置较远，在该时刻b 点比c 点的速率要小，D 错．
4．解析：选D.本题考查波发生明显衍射的条件，一般直接比较孔的直径d 与水波波长
λ的关系即可，当d ＜λ时肯定发生明显的衍射，由题知水波的波长λ＝v f ＝0.05
5
m ＝0.01 m
＝1 cm.即孔直径d 应与1 cm 差不多或比它还小．故选项D 正确．
5．解析：选D.由于在平衡位置的质点经0.1 s 第一次到达最大位移处，故周期T ＝0.1×4
s ＝0.4 s ，A 错．波的传播速度v ＝Δx Δt ＝0.5
0.1
m/s ＝5 m/s ，C 错．
波长λ＝v ·T ＝5×0.4 m ＝2 m ，B 错．经1.6 s 波传播的距离为x ＝v ·Δt ＝5×1.6 m ＝8 m ，D 对．
6．析：选B.由波形图可知该波的波长λ＝6 cm.由于v ＝λ·f ，所以f ＝v λ＝18
0.06
Hz ＝300 Hz.
故正确选项为B.
7．解析：选A.根据振动图象，可知x ＝0处的质点，在t ＝T /2时刻在平衡位置，向下振动，只有选项A 中波的图象在x ＝0处的质点满足条件，故选A.
8．解析：选BCD.机械波的传播速度由介质决定，同类机械波在同一介质中的波速相
同，A 错，B 对．由图可看出λ1＝2λ2，v 1＝v 2.由f ＝v
λ
知f 2＝2f 1，故波1与波2不能发生干
涉现象，C 、D 正确．
9．
解析：选B.当两列波出现干涉现象时，要产生干涉图样，形成一条加强线，一条减弱线……即加强线、减弱线彼此相间的稳定的干涉图样，在图中设定A 、B 、C 、D 四点，实线相交点，即波峰与波峰相遇，都是振动加强点，可知B 、D 决定的直线为加强线，过A 、C 的平行BD 直线的两条直线也应是加强线，a 、c 两点在BD 直线上，故a 、c 点是振动加强点，分别过b 、d 点且平行于BD 直线的两条直线均在两加强线之间，应为减弱线，故b 、d 两点的振动是减弱的．
10．解析：选AD.女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她都感到音调变低，选项A 、D 正确，B 、C 错误．
11解析：选BC.由振动图线可知T ＝4 s ，B 对；振幅A ＝2 cm ，C 对；由振动周期性可
知，x ＝0和x ＝1 cm 的质点，当波沿x 轴正向传播时相差14λ＋nλ＝1，λ＝4
4n ＋1
(n ＝0,1,2，…)，
当波沿x 轴负向传播时则相差34λ＋nλ＝1(n ＝0,1,2…)，故A 错；由波速v ＝λ
T
知，D 错．
12.解析：
选CD.题中给出，每当a 点经过平衡位置向上运动时，b 点正好到达上方最大位移处，
如图所示，则ab 间距离为34λ或134λ或23
4λ…，
写出通式x ab ＝(k ＋34)λ(k ＝0,1,2…)，由此可得到波长的可能值λ＝x ab /(k ＋34)＝42/(k ＋3
4)，
当k ＝0时，42 cm ＝3
4
λ，λ＝56 cm ，此为波长最大值，k ＝1时，λ＝24 cm ，故本题正确
答案选C 、D.
二、计算题
13.解析：由题意可知，这两列波的频率相同，在同种均匀介质中相遇会发生干涉现象，则处于1、2、3、4、5、6、7、8位置的各质点到两波源P 、Q 的距离差分别为(设波长为λ，
注意对称性)质点1或7的Δx 1＝118λ－58λ＝34λ；质点2或6的Δx 2＝108λ－68λ＝1
2
λ；质点3或5
的Δx 3＝98λ－78λ＝14λ；质点4的Δx 4＝λ－λ＝0；质点8的Δx 8＝32λ－1
2
λ＝λ.据干涉时振动加强
区域应满足的条件为Δx ＝nλ (n ＝0,1,2…)，可知处于4和8位置的质点振动加强振幅最大；
振动减弱区域应满足的条件为Δx ＝(2n ＋1)λ
2
(n ＝0,1,2…)，可知处于2和6位置的质点的振
幅最小．
答案： 4和8 2和6
14．(8分)解析：(1)质点振动的周期和波的传播周期相等，
T ＝λv ＝1.6
4
s ＝0.4 s.
(2)将波的平移和质点的振动相联系，可求出质点a 再一次回到t ＝0时刻所处位置所需的时间
t ＝T 2＋2×Δx
v ＝0.2 s ＋2×0.8－0.64 s ＝0.3 s. 答案：(1)0.4 s (2)0.3 s 15．(12分)
解析：由图象可知：λ＝8 m 由3T ＜t 2－t 1＜4T 知波传播距离 3λ＜Δx ＜4λ，即n ＝3
(1)当波向右传播时，波传播距离 s ＝(3λ＋3)m ＝(3×8＋3) m ＝27 m ， v ＝s t ＝27
0.5
m/s ＝54 m/s.
(2)当波向左传播时，波传播距离 s ＝(3λ＋5) m ＝(3×8＋5) m ＝29 m ， v ＝s t ＝29
0.5
m/s ＝58 m/s.
(3)s ＝v t ＝74×0.5 m ＝37 m.
因为s ＝37 m ＝(4λ＋5)m ，所以波向左传播． 答案：(1)54 m/s (2)58 m/s (3)向左 16．(12分)
解析：(1)从题图乙中可以看出，t ＝1.0 s 内P 点经过平衡位置向下振动，由题图甲可以判断出此波沿－x 方向传播．
(2)由题图甲知λ＝4 m ， 由题图乙知T ＝1.0 s ， 所以波速v ＝λ/T ＝4.0 m/s.
(3)经3.5 s ，波传播的距离Δx ＝v ·Δt ＝14 m ＝(3＋1
2
)λ，故此波再经3.5 s 时的波形只需将
波形向－x 方向平移λ
2
＝2 m 即可．
如图所示．
(4)求路程：因为n ＝Δt T /2＝3.5
1/2
＝7
所以路程s ＝2An ＝2×0.2×7 m ＝2.8 m
求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变．所以只需考查从
图示时刻P 质点经T
2
时的位移即可，所以经3.5 s 质点P 的位移仍为零．
答案：(1)x 轴负方向 (2)4.0 m/s (3)如解析图所示 (4)2.8 m 0。