2020-2021学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第一册第三章《机械波》测试卷

第三章《机械波》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.振源S在O点做竖直方向的简谐运动，频率为10 Hz，t＝0时刻向右传播的简谐横波如图所示(向左传播的简谐横波图中未画出)．则以下说法正确的是()
A．t＝0时，x＝－2 m处的质点振动方向向上
B．t＝0.175 s时，x＝－1 m处的质点处在波谷位置
C．t＝0.175 s时，x＝1 m处的质点处在波峰位置
D．波速大小为10 m/s
2.一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.04 s时刻的波形如图中虚线所示．若该波的传播速度为2.5 m/s，可判断()
A．波向左传播，周期为0.032 s
B．波向右传播，周期为0.032 s
C．波向左传播，周期为0.04 s
D．波向右传播，周期为0.04 s
3.如图所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是()
A．向左
B．向右
C．向下
D．向上
4.如图所示，甲图为一沿x轴正向传播的简谐波在t＝0时刻的波形图，a、b、c、d是这列波上的四个质点．则乙图是哪个质点的振动图象()
A．a
B．b
C．c
D．d
5.声波属于机械波．下列有关声波的描述中正确的是()
A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的
B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快
C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射
D．人能辨别不同乐器同时发生的声音，证明声波不会发生干涉
6.关于多普勒效应，下列说法中正确的是()
A．夏天雷声轰鸣不绝的现象是多普勒效应
B．如果离我们远去的星球发出的是紫光，那么被静止于地球上的接收器接收到的可能是紫外线C．如果某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的波长要变长
D．正在鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高了，这是因为声源振动的频率变大了
7.下列关于纵波的说法中，正确的是()
A．在纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向
B．纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上
C．纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
D．纵波也有波峰和波谷
8.如图所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t＝0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是()
A．t＝时质点5的运动方向向下
B．t＝时质点8的速度方向向上
C．t＝时质点12的运动方向向下
D．t＝T时质点17开始向下运动
9.平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是()
A．
B．
C．
D．
10.如图所示，坐标原点处有一波源，波源起振方向为－y方向．当波传到x＝1 m处的质点P开始计时，在t＝0.4 s时PM间第一次形成图示波形(其余波形未画出)，此时x＝4 m的M点刚好在波谷．则()
A．t＝0.3 s时在x＝2 m处的质点处于平衡位置且向＋y方向运动
B．P点开始振动的方向沿y轴正方向
C．当M点开始振动时，P点正好在波谷
D．这列波的传播速度是7.5 m/s
11.甲、乙两列完全相同的横波，分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t＝0时的图象如图所示，若两列波的波速均为1 m/s，则()
A．t＝0.2 s时，CD间E、F、G三点的位移最大
B．t＝0.2 s时，CD间只有F点的位移最大
C．t＝0.3 s时，CD间E、G两点的位移最大
D．t＝0.3 s时，CD间只有F点的位移最大
12.当火车匀速向我们驶来时，到达我们之前我们听到的音调将()
A．变高了
B．变低了
C．不变化
D．不能确定
13.如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6 s时的波形图，波的周期T＞0.6 s，则()
A．波的周期为2.4 s
B．波的速度为m/s
C．在t＝0.5 s时，Q点到达平衡位置
D．在t＝0.5 s时，Q点到达波峰位置
14.波源振动的频率为f0，波源在介质中运动时，波源的前方介质振动的频率为f1，波源后方介质振动的频率为f2，则三者的关系为()
A．f1＝f2＝f0
B．f1＝f2＞f0
C．f1＝f2＜f0
D．f2＜f0＜f1
15.在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5 cm，所用水波的波长为5 cm，则下图所示的衍射图样中正确的是()
A．
B．
C．
D．
二、填空题(共3小题)
16.湖面上停着A、B两条小船，它们相距20 m．一列水波正在湖面上沿AB连线的方向传播，每条小船每分钟上下浮动20次．当A船位于波峰时，B船在波谷，两船之间还有一个波峰．下列说法正确的是________．
A．水波的波长是m
B．水波的频率是Hz
C．水波的波速是m/s
D．若引起水波的波源振动加快，波的传播速度将变慢
E．若引起水波的波源振动减慢，波的传播速度将变快
17.某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00 s第一次听到回声，又经过0.50 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两峭壁间的距离为________．
18.一列简谐横波沿x轴正方向传播，已知t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为yP＝2 cm，yQ＝－2 cm.下列说法中正确的是________．
A．P点的振动形式传到Q点需要
B．P、Q在振动的过程中，位移的大小总相等
C．在内，P点通过的路程为20 cm
D．经过，Q点回到平衡位置
E．在相等的时间内，P、Q两质点通过的路程相等
三、简答题(共3小题)
19.如图甲是振源P的振动图象，乙图为振源P产生的横波向右传播，M、N是波传播路径中的两个质点，已知PM＝54.2 m，PN＝55.4 m，波的传播速度为v＝20 m/s.当P通过平衡位置向上振动时，试判断M、N的位置．
20.一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图所示，已知波的传播速率是16 m/s.
(1)指出这列波中质点振动的振幅是多少；
(2)画出再经过0.125 s时的波形图象．
21.公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波的频率比发出时低．
(1)此现象属于________．
A．波的衍射 B．波的干涉
C．多普勒效应 D．波的反射
(2)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？
四、计算题(共3小题)
22.一列简谐横波正在沿x轴的正方向传播，波速为0.5 m/s，t＝0时刻的波形如图甲所示．
(1)求横波中质点振动的周期T；
(2)在图乙中画出t＝1 s时刻的波形图(至少画出一个波长)；
(3)在图丙中画出平衡位置为x＝0.5 m处质点的振动图象(从t＝0时刻开始计时，在图中标出横轴的标度，至少画出一个周期)．
23.一列声波在空气中的波长为34 cm，传播速度为340 m/s，这列声波传入另一介质时，波长变为68 cm，它在这种介质中的传播速度是多少？该声波在空气中与介质中的频率各是多少？
24.从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为5 Hz的简谐横波，分别沿x轴正、负方向传播，在某一时刻到达A、B点，如图15中实线、虚线所示．两列波的波速均为10 m/s.求：
图15
(1)质点P、O开始振动的时刻之差；
(2)再经过半个周期后，两列波在x＝1 m和x＝5 m之间引起的合振动振幅极大和极小的质点的x坐标．
答案解析
1.【答案】B
2.【答案】B
3.【答案】D
【解析】由于波刚刚传到B点，所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向，B点此时正向上振动，所以波源A点刚开始的振动方向向上，选项D正确．
4.【答案】B
【解析】由乙图的振动图象可以看出，t＝0时刻，质点由平衡位置向上运动，在甲图中b、d两点在平衡位置．简谐波沿x轴正向传播，则b点向上运动，所以答案选B.
5.【答案】C
【解析】同一列声波在各种介质中的传播速度不同，根据v＝λf，由于频率不变，故在不同的介质中传播时同一列波的波长不同，故A错误．不同的声波在相同的介质中传播速度相同，故B错误．衍射是波特有的现象，声波是机械波故能够发生衍射现象，故C正确．根据波的叠加原理，不同的波相遇时发生叠加再分开时各自独立传播互不影响，故人能辨别不同乐器同时发出的声音，干涉是两列波相遇时发生的，故D错误．
6.【答案】C
【解析】夏天雷声轰鸣不绝的现象是波的反射引起的，A错误；如果离我们远去的星球发出的是紫光，那么被静止于地球上的接收器接收到的是比紫光频率小(波长长)的光，B错误；如果某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的频率变小，波长变长，C正确；正在鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高了，这是因为观测者接收的频率变大了，声源振动频率不变，D错误．
7.【答案】B
【解析】
8.【答案】B
【解析】
9.【答案】D
【解析】汽车正在匀速远离，速度恒定，接收到的反射波的频率也是恒定的．由于是远离，汽车反射波的频率应该小于发出波的频率，所以选项D正确．
10.【答案】A
11.【答案】D
【解析】
12.【答案】A
【解析】由多普勒效应的成因，当波源与观察者互相接近时，接收到的频率变大，音调高．
13.【答案】D
14.【答案】D
【解析】f0由波源每秒钟所振动的次数决定，介质振动的频率由波源频率及波源相对介质是否移动来决定．波源运动时，在波源的正前方介质振动的频率高于波源振动的频率．
15.【答案】C
【解析】窄缝宽度0.5 cm明显小于水波波长5 cm，符合发生明显衍射的条件，且水波是以水中“某点”为中心的弧线，故只有选项C正确．
16.【答案】ABC
17.【答案】425 m
【解析】假设两峭壁间的距离为x，测量员离某一峭壁距离为x1，离另一峭壁距离为x2，则x＝x1＋x2，第一次听到回声t1＝1.00 s，第二次听到回声t2＝1.5 s，由此可得2x1＝vt1,2x2＝vt2，联立得：x＝x1＋x2＝425 m.
18.【答案】ABE
【解析】由图可知P、Q两点的平衡位置相距半个波长，则P点的振动形式传到Q点需要半个周期，且它们的位移始终大小相等、方向相反，故A、B正确．在一个周期内P点的路程为16 cm，由于P点不是匀速率运动，在上半部分速率小，故其从此刻向上运动到最高点，然后回到此位置的路程是4 cm，但是时间大于，则在内，P点通过的路程小于20 cm，故C错误；同理可知，D错误；由于P、Q在振动的过程中，位移的大小总相等，故相等时间内通过的路程相等，E正确．
19.【答案】M点在波峰，N点在波谷
20.【答案】(1)10 cm
(2)
【解析】(1)由图象可以看出，质点振动的最大位移大小是10 cm，因此振幅是10 cm.(2)再经0.125 s波形沿x轴正方向移动的距离为Δx＝vΔt＝16×0.125 m＝2 m，所以再经过0.125 s后的波形图象如图中的虚线所示．
21.【答案】C偏高
【解析】(1)巡警车接收到的电磁波的频率比发出时低，此现象为多普勒效应．(2)若该轿车以20 m/s的速度行进，警车的速度为100 km/h，大于20 m/s，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．
22.【答案】(1)4 s(2)如图所示
(3)如图所示
23.【答案】680 m/s 1 000 Hz 1 000 Hz
【解析】在空气中fλ＝v，f＝＝1 000 Hz，在介质中v′＝fλ′，v′＝1 000×68×10－2m/s＝680 m/s.
24.【答案】(1)0.05 s(2)合振动振幅极大的质点的x坐标为2 m、3 m、4 m．合振动振幅极小的质点的x坐标为1.5 m、2.5 m、3.5 m、4.5 m.
【解析】(1)该波的周期为T＝1
f ＝1
5
s＝0.2 s.
由题图知，质点P、O开始振动的时刻之差为
Δt＝T
4
＝0.05 s
(2)该波的波长为λ＝vT＝10×0.2 m＝2 m
根据波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，可知，两列波在x＝1 m和x＝5 m之间引起的合振动振幅极大的质点的x坐标为2 m、3 m、4 m．合振动振幅极小的质点的x坐标为1.5 m、2.5 m、3.5 m、4.5 m.。