第三章机械波综合测评-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析）

第三章机械波综合测评(时间：75分钟满分：100分)一、选择题(本大题共17小题，每小题4分，共44分．第1～7小题为单选题，第8～17小题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不选的得0分)1．下列关于波的应用正确的是()A．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用C．光缆利用机械波传递信息D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波2．一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置．则下列说法正确的是()A．该时刻质点a正向下运动B．该时刻质点b正向上运动C．该时刻质点a、b的速度相同D．质点a、b的振动周期相同3．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则()A．此刻a的加速度最小B．此刻b的速度最小C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置4．如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在这两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则()A．f1＝2f2，v1＝v2B．f1＝f2，v1＝0.5v2C．f1＝f2，v1＝2v2D．f1＝0.5f2，v1＝v25．两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则()A．在两波相遇的区域中会产生干涉B．在两波相遇的区域中不会产生干涉C．a点的振动始终加强D．a点的振动始终减弱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＝200m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40m处，如图所示．在x＝400m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()A．波源开始振动的方向沿y轴正方向B．从t＝0开始经0.15s，x＝40m处的质点运动的路程为0.6mC．接收器在t＝2s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9Hz7．从甲地向乙地发出频率50Hz的声波，若当波速为330m/s时，在甲、乙两地间有若干个完整波形的波，当波速为340m/s时，甲、乙两地间完整波形的波数减少了一个，则甲、乙两地相距()A．224.4m B．340mC．330m D．10m8．一列波在某一时刻的波形图如图所示，N为波源，并且此时振动只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，下列说法正确的是()A．由波源起振开始计时，Q质点已经振动了TB．由波源起振开始计时，Q质点已经振动了eq\f(3T,4)C．由波源起振开始计时，P质点已经振动了eq\f(T,4)D．由波源起振开始计时，P质点已经振动了eq\f(T,2)9．如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz，现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则下列说法正确的是()A．由P振源产生的波先到达弹簧处B．由Q振源产生的波先到达弹簧处C．两列波可能形成干涉D．由Q振源产生的波的波速接近4m/s10．如图所示，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＝－1.0m和x＝5.0m处，两列波的速率均为v＝2m/s，两波源的振幅均为A＝2cm.图示为t＝0时刻两列波的图像(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝1.0m和x＝3.0m的M、N两质点刚开始振动．质点P、Q的平衡位置分别处于x＝2.0m和x＝2.5m处，关于各质点运动情况判断正确的是()A．质点Q的起振方向沿y轴正方向B．t＝1.25s时刻，质点M的位移为－4cmC．两列波能发生干涉，发生干涉后质点P为振动减弱点D．两列波能发生干涉，发生干涉后质点Q为振动加强点11．在空气中的同一区域内，两列声波波源的振动情况如图所示，可以肯定的是()A．a波源的频率为b波源频率的2倍B．a波的波长为b波波长的2倍C．a、b两列波叠加能产生干涉D．通过同一狭缝，a波的衍射效果比b波明显二、非选择题(本题共5小题，共56分)12．(8分)如图所示，图甲是____效应的图像，B处的观察者接收到波的频率____(选填“大于”“等于”或“小于”)波源发出的频率；图乙是____振动的振幅随驱动力频率变化的图像，当驱动力的频率等于____频率时振幅最大．13．(8分)如图甲所示，两个相干波源S1、S2产生的波在同一均匀介质中相遇．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd的中点，则：(1)在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是____，振动减弱的点是____.(2)若两振源S1和S2振幅不相同，此时位移为零的点是____.(3)在图乙中画出此时刻ace连线上，以a为原点的一列完整波形，标出e点．14．(10分)波源S1和S2的振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2m，如图所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：(1)简谐横波的波长；(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置．15．(14分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm，P、Q两点的坐标分别为(－1m,0)和(－9m,0)，已知t＝0.7s时，P点第二次出现波峰．(1)这列波的传播速度为多大？(2)从t＝0时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰？(3)当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？16．(16分)如图甲所示，在均匀介质中P、Q两质点相距d＝3m，质点P的振动图像如图乙所示，已知t＝0时刻，P、Q两质点都在平衡位置，且P、Q之间只有一个波峰．求：(1)质点Q第一次出现在波谷的时间；(2)波的传播速度．参考答案一、选择题(本大题共17小题，每小题4分，共44分．第1～7小题为单选题，第8～17小题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不选的得0分)1．答案B解析机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不迁移，选项A错误；光缆是利用光波传递信息的，选项C错误；机械振动可以在船壁中传播，能形成声波，选项D错误．2．答案D解析由“带动法”知质点a正向上运动，选项A错误；此时质点b正向下运动，选项B错误；此时a、b两点速度大小相等，但方向相反，选项C错误；a、b两点的振动周期都等于波源的振动周期，因此振动周期相等，选项D正确．3．答案C解析此刻a的位移最大，由a＝－eq\f(kx,m)知，此时a的加速度最大，选项A错误；此刻b位于平衡位置，其速度最大，选项B错误；若波沿x轴正方向传播，a比b离波源近，a比b先振动，故此时b向y轴正方向运动，选项C正确；若波沿x轴负方向传播，c向y轴正方向运动，故c比a先回到平衡位置，选项D错误．4．答案C解析因两列波的波源都是S，所以它们的周期和频率都相同，即T1＝T2，f1＝f2，由波速公式v＝eq\f(x,t)得v1＝eq\f(L,\f(3,2)T)＝eq\f(2L,3T)，v2＝eq\f(L,3T)，则v1＝2v2，选项C正确．5．答案B解析由图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，选项B正确，A、C、D错误．6．答案B解析由题图知，x＝40m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也沿y轴负方向，选项A错误；由题图知λ＝20m，A＝10cm，T＝eq\f(λ,v)＝0.1s，而Δt1＝0.15s＝eq\f(3,2)T，所以x＝40m处的质点0.15s运动的路程为s＝eq\f(3,2)×4A＝6A＝60cm＝0.6m，选项B正确；波由x＝40m处传到x＝400m处所需时间Δt＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(360,200)s＝1.8s，选项C错误；当波源向x轴正方向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器接收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f＝eq\f(1,T)＝10Hz，选项D错误．7．答案A解析由题意得两次波长分别为λ1＝eq\f(v1,f)＝eq\f(340,50)m，λ2＝eq\f(v2,f)＝eq\f(330,50)m，设波速为330m/s时，甲、乙两地间有n个完整波形，根据题意有(n－1)λ1＝nλ2，所以n＝eq\f(λ1,λ1－λ2)＝eq\f(340,340－330)＝34，所以甲、乙两地间距离s＝nλ2＝34×eq\f(330,50)m＝224.4m.8．答案BC解析N是波源．经过一个周期，振动从N点传播到M点，又因从波源N起振开始计时，需经eq\f(3,4)T，P质点才开始振动，故P质点已振动了eq\f(T,4)，选项C正确，D错误；同理可知，选项B正确，A错误．9．答案AD解析由“上下坡”法知P振源起振方向向上，Q振源起振方向向下，故先到达弹簧处的是P振源产生的波，选项A正确，B错误；干涉条件是两个波的频率相等，由于两列波的频率不相等，故不会形成干涉，选项C错误；Q振源产生的波晚到达弹簧振子所在位置，且小球产生了较强烈的振动，即共振，故Q振源产生的波的振动频率接近2Hz，则周期接近0.5s，波速接近v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,0.5)m/s＝4m/s，选项D正确．10．答案ACD解析M、N刚开始振动，由同侧法可知，质点M向下振动，质点N向上振动，即两列波的起振方向相反，由两列波的传播速度相等，Q距N近，故质点N的振动形式先传播到质点Q，故质点Q的起振方向与质点N的起振方向相同，起振时沿y轴向上，选项A正确；质点M距两波源的距离差值为一个波长，因两列波的起振方向相反，故质点M为振动减弱点，两列波的振幅相同，故质点M的位移始终为零，选项B错误；同理可判断P为振动减弱点，Q为振动加强点，选项C、D正确．11．答案BD解析由两声源的振动图像可以看出，a波的周期是b波的2倍，因为波速相等(同一介质)，由波速公式v＝eq\f(λ,T)可知，a波的波长等于b波波长的2倍，选项A错误，B正确；两列波相干的条件是频率必须相等，可知a、b两列波叠加不会产生干涉，选项C错误；波长越长，衍射现象越明显，选项D正确．二、非选择题(本题共5小题，共56分)12．(8分)解析由图甲可以看出，B处的观察者在单位时间内可以接收更多的完整波形，即B处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率，这种现象叫多普勒效应；做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振，振幅最大．答案多普勒大于受迫固有13．(8分)解析(1)由题图甲可知，a点是波谷与波谷相遇点，而b、d点是波峰与波谷相遇点，e点是波峰与波峰相遇点，由于当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，在波的传播方向上，振动加强点的连线上也是振动加强点；当波峰与波谷相遇时振动减弱，所以振动加强点是a、e，振动减弱点是b、d；c在振动加强点的连线上，f在振动减弱点的连线上，因此c是振动加强点，而f是振动减弱点．(2)若两振源S1和S2振幅不相同，波峰与波谷相遇处点的位移不为零，平衡位置相遇处点的位移为零，此时刻位移为零的点是c、f.答案(1)a、c、eb、d、f(2)c、f(3)如图所示14．(10分)解析(1)设简谐横波波长为λ，频率为f，则v＝λf，代入已知数据，得λ＝1m.(2)以O为坐标原点，设P为OA间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的波程差Δl＝x－(2－x)，0≤x≤2，其中x、Δl以m为单位．合振动振幅最小的点的位置满足Δl＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(k＋\f(1,2)))λ，k为整数，所以x＝eq\f(1,2)k＋eq\f(5,4)，可得－eq\f(5,2)≤k≤eq\f(3,2)，故k＝－2、－1、0、1.解得x＝0.25m，0.75m,1.25m，1.75m.答案(1)1m(2)x＝0.25m,0.75m,1.25m,1.75m15．(14分)解析(1)由题意可知该波的波长为λ＝4m，P点与最近波峰的水平距离为3m，距离下一个波峰的水平距离为s＝7m，所以v＝eq\f(s,t)＝10m/s.(2)Q点与最近波峰的水平距离为s1＝11m，故Q点第一次出现波峰的时间为t1＝eq\f(s1,v)＝1.1s.(3)该波中各质点振动的周期为T＝eq\f(λ,v)＝0.4s，Q点第一次出现波峰时质点P振动了t2＝2T＋eq\f(1,4)T＝eq\f(9T,4)，质点每振动eq\f(T,4)经过的路程为10cm，当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程s′＝9A＝90cm＝0.9m.答案(1)10m/s(2)1.1s(3)0.9m16．(16分)解析(1)由题图乙可得该波的周期T＝0.6s，Q在平衡位置，有向上、向下运动两种可能；当Q在平衡位置向上运动时，Q下一