2019-2020学年高中物理第12章机械波单元测试含解析新人教版选修3- 10页

单元测试 ‎(时间60分钟　满分100分)‎ 一、选择题(本题共16小题，每小题5分，共80分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得5分，漏选的得2分，错选的得0分)‎ ‎1．介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点(　　)‎ A．它的振动速度等于波的传播速度 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D．它的振动频率等于波源的振动频率 解析　简谐机械波介质中的各质点都做简谐运动，其速度按照正弦或余弦规律变化，与波的传播速度是两码事，A项错误；横波中质点的振动方向垂直于波的传播方向，而纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，B项错误；简谐机械波介质中的各质点一个周期内走过的路程等于四个振幅，而波一个周期传播的距离等于一个波长，C项错误；机械波介质中的各质点做简谐运动的频率相等，都等于波源的振动频率，所以D项正确．‎ 答案　D ‎2．关于干涉和衍射现象的正确说法是(　　)‎ A．两列波在介质中叠加一定产生干涉现象 B．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象 C．叠加规律运用于一切波 D．只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象 解析　频率相同是产生干涉的必要条件，故A选项错误，D选项正确；一切波在任何条件下都会发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小，衍射现象才能明显，故B选项错误；波的叠加，没有条件限制，故C选项正确．‎ 答案　CD ‎3.‎ 如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是(　　)‎ 10‎ A．该时刻质点O正处在平衡位置 B．P、N两质点始终处在平衡位置 C．随着时间的推移，质点M向O点处移动 D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置 解析　本题考查对干涉图样的认识．由题图可知，图中O、M为振动加强点，此时刻O处于波谷，M处于波峰，因此A项错误．N、P为减弱点，又因两列波振幅相同，因此，N、P两点振幅为零，即两质点始终处于平衡位置，B项正确．质点不会随波向前推移，C项不正确．从该时刻经周期，两列波在M点分别引起的振动都位于平衡位置，故M点位于平衡位置，D项正确．‎ 答案　BD ‎4．一振动周期为T、振幅为A、位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动．该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失．一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是(　　)‎ A．振幅一定为A B．周期一定为T C．速度的最大值一定为v D．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离 E．若P点与波源距离s＝vT，则质点P的位移与波源的相同 解析　因传播过程中无能量损失，则质点P的振幅与波源的振幅相同，A项正确；机械波中各个质点振动的周期与波源振动的周期相同，B项正确；机械波的波速与质点的振速是两个不同的概念，C项错误；质点P起振的方向与波源起振的方向相同，沿y轴正方向，D项错误；由机械波空间与时间上的周期性可知，E项正确．‎ 答案　ABE ‎5．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻波形如图所示，关于波的传播方向与质点a、b、c、d、e的运动情况，下列叙述正确的是(　　)‎ A．若波沿x轴正方向传播，a运动的速度将减小 B．若波沿x轴负方向传播，c将向下运动 10‎ C．若e比d先回到平衡位置，则波沿x轴正方向传播 D．若波沿x轴正方向传播，再经过半个周期b将移到d现在的位置 解析　若波沿x轴正方向传播，则a向下运动，速度增大；e比d迟回到平衡位置；b不随波迁移到d，而是在平衡位置附近上下振动．‎ 答案　B ‎6．在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是(　　)‎ A．波源开始振动时方向沿y轴正方向 B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点运动的路程为0.6 m C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波 D．若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz 解析　由图知，x＝40 m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y轴负向)，A项错；由图知λ＝20 m，A＝10 cm，T＝＝0.1 s，而Δt1＝0.15 s＝T，所以x＝40 m的质点0.15 s运动的路程为s＝×4A＝6A＝60 cm＝0.6 m，B项对；波由x＝40 m处传到x＝400 m处所需时间Δt＝＝ s＝1.8 s，C项错．当波源向x轴正向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f＝＝10 Hz，D项错误．‎ 答案　B ‎7．在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是(　　)‎ 10‎ A．此时P(－2 m,0 cm)、Q(2 m,0 cm)两点运动方向相同 B．再经过0.5 s质点N刚好在(－5 m,20 cm)位置 C．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 Hz D．波的频率与波源的振动频率无关 解析　由同侧法可得P、Q两点振动方向均为y轴负方向，所以A项正确．由题图知λ＝2 m，由v＝，得T＝＝0.4 s，所以t＝0.5 s＝1T时，由平移法可得波再传播1λ，N处于波峰，B项正确．因该波的频率f＝＝2.5 Hz，所以频率为3 Hz的横波不满足干涉条件，C项错误．因波源振动一个周期波传播一个波长的距离，故波的频率必与波源的振动频率相同，D项错误．‎ 答案　AB ‎8．一列简谐横波，在t＝0时波形如图所示，P、Q两点的坐标分别为(－1,0)、(－7,0)，波的传播方向由右向左，已知t＝0.7 s，P点第二次出现波峰，则(　　)‎ A．t＝0.9 s，Q点第一次出现波峰 B．t＝1.2 s，Q点第一次出现波峰 C．振源起振方向一定向上 D．质点Q位于波峰时，质点P位于波谷 解析　由图知波长λ＝4 m，第二个波峰到达P点所需时间为T＝0.7 s，有T＝0.4 s，波速v＝＝ m/s＝10 m/s.第一个波峰传播到Q，传播距离Δx＝2 m－(－7) m＝9 m，所需时间Δt＝＝ s＝0.9 s，故A选项正确，B选项错误．P、Q两点间距6 m＝(1＋)λ，振动情况相反，选项D正确．波的最前方x＝1 m处的质点正处于平衡位置向上运动，由此可知波源起振方向向上，选项C正确．‎ 答案　ACD ‎9．在一均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1 m，如图甲所示，一列横波沿该直线向右传播，t 10‎ ‎＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.2 m，经过时间0.3 s第一次出现如图乙所示的波形．则(　　)‎ A．第9个质点的起振方向向上 B．该波的周期为0.2 s C．该波的波速为4 m/s D．在介质中还有一质点P，距质点1的距离为10 m，则再经2.35 sP点处于波峰 解析　由于质点1起振方向向下，故最前面质点的起振方向也向下．根据t＝0.3 s时的波形图可知，0.3 s内传播了Δx＝1.5λ＝1.2 m，‎ 故波速v＝＝ m/s＝4 m/s.质点的振动周期等于波传播的周期T＝0.2 s.‎ t＝0.3 s时，最前面的波峰为质点7，故波峰传到P点的时间Δt＝ s＝2.35 s.‎ 答案　BCD ‎10．位于坐标原点的波源S不断地产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝40 m/s，已知t＝0时刻波刚好传播到x＝13 m处，部分波形图如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．波源S开始振动的方向沿y轴正方向 B．t＝0.45 s时，x＝9 m处的质点的位移为零 C．t＝0.45 s时，波刚好传播到x＝18 m处 D．t＝0.45 s时，波刚好传播到x＝31 m处 解析　已知波沿x轴正方向传播，结合波形图可知，x＝13 m处质点的起振方向沿y轴正方向，所以波源S开始振动的方向沿y轴正方向，选项A正确；由图可知，波长λ＝8‎ 10‎ ‎ m，周期T＝＝0.2 s，根据波的传播方向可知，t＝0时刻，x＝9 m处的质点正从平衡位置向下运动，经过0.45 s＝2.25T即t＝0.45 s时刻，该质点位于波谷，选项B错误；t＝0.45 s时，波刚好传播到x＝13 m＋vt＝31 m处，选项C错误，选项D正确．‎ 答案　AD ‎11．一简谐横波沿x轴方向传播，已知t＝0.1 s时的波形如图甲所示，图乙是x＝4 m处的质点的振动图像，则下列说法正确的是(　　)‎ A．简谐横波是沿x轴负方向传播 B．简谐横波的波速为10 m/s C．在t＝0.5 s时，x＝2 m处的质点到达平衡位置，沿y轴负方向运动 D．经过0.4 s，x＝2 m处的质点经过的路程为20 m 解析　t＝0.1 s时x＝4 m处的质点的振动方向沿y轴正方向，所以简谐横波是沿x轴负方向传播，A项正确；根据图像可知波长λ＝4 m，周期T＝0.4 s，所以波速为10 m/s，B项正确；在t＝0.1 s时，x＝2 m处的质点在平衡位置，沿y轴负方向运动，所以再过一个周期又回到原位置，C项正确；经过0.4 s，x＝2 m处的质点经过的路程为4A＝20 cm，D项正确．‎ 答案　ABCD ‎12．一列简谐波沿x轴正方向传播，在t＝0时波形如图所示，已知波速为10 m/s.则t＝0.1 s时正确的波形应是(　　)‎ 10‎ 解析　由题知：波长λ＝4.0 m，波在t＝0.1 s内传播的距离x＝vt＝10×0.1 m＝1 m＝λ，故将原波形图沿波的传播方向(即x轴正方向)平移λ即可，故选项C正确，选项A、B、D错误．‎ 答案　C ‎13．在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5 m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m．在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为(　　)‎ A．2　　　　　　　　　　 B．4‎ C．6 D．8‎ 解析　考虑两列波在传播过程中的干涉．设该同学从中点出发向某一端点移动的距离为x，则两列波传到该同学所在位置的波程差Δs＝(25 m＋x)－(25 m－x)＝2x，因为0≤x≤10 m，则0≤Δs≤20 m，又因波长λ＝5 m，则Δs为λ整数倍的位置有5个，5个位置之间有4个间隔，所以人感觉到声音由强变弱的次数为4次，选项B正确．‎ 答案　B ‎14．如图所示，一列简谐横波在x轴上传播．图甲和图乙分别是在x轴上a、b两质点的振动图像，且xab＝6 m．下列判断正确的是(　　)‎ 10‎ A．波一定沿x轴正方向传播 B．波长可能是8 m C．波速一定是6 m/s D．波速可能是2 m/s 解析　波的传播方向可能向＋x或－x方向传播，A项错．ab之间的距离可能是(n＋)λ或(n＋)λ，周期为4 s，波长可能为8 m，波速可能为2 m/s，C项错，B、D项正确．‎ 答案　BD ‎15．在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波．t1＝4 s时，距离O点为3 m的A点第一次达到波峰；t2＝7 s时，距离O点为4 m的B点第一次达到波谷．则以下说法正确的是(　　)‎ A．该横波的波长为2 m B．该横波的周期为4 s C．该横波的波速为1 m/s D．距离O点为5 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s末 解析　设波速为v，周期为T，由题意得 t1＝＋＝4 s t2＝＋T＝7 s 由以上两式，得v＝1 m/s，T＝4 s，B、C项均正确，该波波长为λ＝vT＝4 m，A项错误；波传播5 m所用时间为t＝＝5 s，所以t＝5 s时，距离O点为5 m的质点开始振动且振动方向向上，D项错误．‎ 答案　BC ‎16．一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2 m，振幅为A.当坐标为x 10‎ ‎＝0处质元的位移为－A且向y轴负方向运动时，坐标为x＝0.4 m处质元的位移为A.当坐标为x＝0.2 m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x＝0.4 m处质元的位移和运动方向分别为(　　)‎ A．－A、沿y轴正方向 B．－A、沿y轴负方向 C．－A、沿y轴正方向 D．－A、沿y轴负方向 解析　分别画出两个状态的波形图，很容易得波向x轴正方向传播，两个状态的波形图关于x轴对称，可知本题正确的只有C项．‎ 答案　C 二、非选择题(有2个题，共20分)‎ ‎17．(10分)如图所示，甲图为某波源的振动图像，乙图是该波源产生的横波在某时刻的波形图，波动图的O点表示波源．问：‎ ‎(1)这列波的波速多大？‎ ‎(2)若波向右传播，当波动图中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P已经经过了多少路程？‎ 10‎ 解析　(1)由振动图像可知周期T＝0.2 s，由波动图像可知波长λ＝0.2 m 则由波速公式，可得v＝＝1 m/s.‎ ‎(2)乙图时刻到Q第一次到达平衡位置且向上运动的时间 t＝＝ s＝0.4 s 所以P点一共振动了0.4 s＋0.1 s＝0.5 s＝ 可得P点经过的路程为5×2A＝5×2×0.05 m＝0.5 m.‎ 答案　(1)1 m/s　(2)0.5 m ‎18．(10分)如图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满足：3T