人教版2019选择性必修第一册高二物理同步练习《第三章机械波》单元检测(原卷版+解析)

《第三章机械波》单元检测班级：姓名：学号：成绩：（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中错误的是（）A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚B．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后C．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致D．只要图中所有质点都已振动了，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第99次振动2．“甩绳”运动可以提升健身者的爆发力、心肺耐力等，如图甲所示，两根相同的绳子一端固定，健身者双手分别握住绳子的另一端，两臂上下交替抖动，绳子在竖直面内分别形成波形。如图乙开始时，健身者抖动M端和N端，产生的波I、II恰好分别传到A点和B点，已知M、N到固定点距离为10m，A点到固定点距离为4m，每秒抖动3次，波I、II可视为简谐波，则（）A．波I的传播速度为B．波I的起振方向竖直向上，且与波II的起振方向相反C．波I比波II先到达固定端D．从开始振动到如图时刻，质点P与Q的振动方向始终相同3．某同学用水波槽观察水波的衍射现象。如图，在水槽里放置两块挡板M、N，挡板M固定不动，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板间的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，当波源S振动形成的水波经过小孔时，出现了图示中的图样，P点的水并没有振动起来。为了使挡板左边的振动能传到P点，下列做法可行的是（）A．增加波源S的振动频率 B．增加波源S的振动振幅C．将挡板N上移一段距离 D．将挡板N下移一段距离4．如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示，由此可判断此横波（）A．向右传播，且此时质点B正减速运动B．向右传播，且此时质点C位移正减小C．向左传播，且此时质点D速度正增大D．向左传播，且此时质点E正向平衡位置运动5．生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图丙表示的是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅反相声波。则（）A．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强B．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦C．降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长6．轮船在进港途中与港口间的距离随时间变化规律如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项图中的（

）A． B．C． D．7．一列横波沿x轴正方向传播到坐标原点O时的波形如图所示，当波到达N点时，处于x=2cm处的质点通过的路程和该时刻的位移是（）A．2.5cm，0cm B．5cm，0cm C．2.5cm，-1cm D．5cm，-1cm8．一列简谐横波沿x轴方向传播，传播速度为，振幅为。图甲为图乙中质点P的振动图像，图乙是时刻波的图像。则（）A．该波沿x轴负方向传播B．质点P平衡位置的坐标C．图乙中质点Q比质点P先回到平衡位置D．从图乙时刻再过，质点P通过的路程二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．如图，表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列横波的振幅均为A，b、c是a、d连线上的点，b为该连线中点，c在b、d之间。下列说法正确的是（）A．a、d处质点的振动加强，e处质点的振动减弱B．图示时刻，c处质点正处在平衡位置上方且向上运动C．图示时刻，b处质点正处在平衡位置且向下运动D．从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为A10．如图甲所示，一根水平张紧的弹性长绳上等间距的选取a、b、c、d、e、f等质点，相邻两质点间的距离为。时刻，振源a从平衡位置开始沿y轴振动，产生沿x轴正方向传播的简谐波，质点的振动图象如图乙所示，当a质点第一次达到负向最大位移时，d质点恰好开始振动，则下列说法正确的是（）A．时，g质点开始振动，此后a、g两质点的振动步调相反B．当b质点第一次到达负向最大位移时，d质点通过的路程为C．波沿绳传播时，绳中的质点不随波迁移，但振动的频率依次变慢D．波沿绳传播的速度为，若a质点振动加快，则波的传播速度增大11．一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示。当时，简谐波的波动图像可能正确的是（）A． B．C． D．12．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，某时刻的波形如图所示，其波速为5m/s，则下列说法正确的是（）A．该列波的周期为0.4sB．图中此时P、Q两点运动方向相反C．该列波很容易通过直径为2m的障碍物继续传播D．从图示时刻再经过0.7s质点N刚好在（-5m，-20cm）的位置三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．将一弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0时，使其开始沿y轴作简谐振动，在t=0.75s时形成如图所示的波形，M点是位于x=10cm处的质点，N点是位于x=50cm处的质点。（1）绳波的传播速度__________。（2）从t=0时刻开始到N点第一次到达波峰时，M点经过的路程__________。14．一平面简谐横波以速度v=2m/s沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形图如图所示，介质中平衡位置在坐标原点的质点A在t=0时刻的位移，该波的波长为______m，频率为______Hz，t=2s时刻，质点A______（填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”）。15．阳春三月，小飞在家门口玩纸飞机，飞机飞过枣树，落在门前池塘里的处，小明赶到池塘边捡起一块石头扔在处，扔的近了，紧接着又扔了一块石头在处，希望波浪能把纸飞机带到岸边来，如图所示，、、三点在一条直线上，间距离为，间距离为。将水波近似为简谐波，某时刻点处在波峰位置，观察发现后此波峰传到离点远的一片树叶（图中没画出）处，此时点正通过平衡位置向下运动，点与树叶间还有一个波峰。（1）请问波浪能否把纸飞机荡到岸边来？说明理由。（2）这两列波波长、频率都相同，求这两列波的波长、周期和波速。（3）若振幅都为（忽略振幅的变化），波源比早起振且起振方向都向下，取向上为振动的正方向，试写出点起振后的振动方程。16．如图所示，在xOy平面内有两个点波源、分别位于x轴上、处，它们在同一均匀介质中均从t＝0开始沿y轴正方向做简谐运动。波源开始的振动方程为，波源开始的振动方程为，质点P位于x轴上处，已知质点P在时开始振动，求：（1）这两列波在介质中的波长；（2）两列波在P点发生叠加后，通过计算判断P点是振动加强点还是振动减弱点；（3）在至内质点P通过的路程。17．如图a所示，两小孩各握住轻绳一端，当只有一个小孩上下抖动绳子时，在绳上产生简谐横波，图b实线和虚线分别表示绳子中间某段在和两个时刻的波形图。（1）若且（为小孩并动绳子的周期，试判断哪侧（左侧右侧）小孩在抖动绳子，并写出判断过程；（2）若只有左边小孩抖动绳子，并且抖动绳子的周期满足，求此波在绳子中传播的速度。18．一简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，a、b为x轴正方向上的两个点（且a更靠近坐标原点），如图甲所示，t=0时刻开始计时，a、b两点的振动图像如图乙所示，a与b间的距离为4m。求：（1）处在平衡位置的b质点从t=0开始到第四次处于波峰位置时，a质点在振动过程中通过的路程；（2）该简谐横波的波长和波速。《第三章机械波》单元检测班级：姓名：学号：成绩：（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中错误的是（）A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚B．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后C．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致D．只要图中所有质点都已振动了，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第99次振动【答案】D【详解】A．介质中所有质点的起振方向均与波源相同，都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚，A正确，不符合题意；B．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后，B正确，不符合题意；C．由题意可知，质点1与质点9相距2个波长，只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，C正确，不符合题意；D．质点1与质点9相差2个周期，只要图中所有质点都已振动了，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动，D错误，符合题意。故选D。2．“甩绳”运动可以提升健身者的爆发力、心肺耐力等，如图甲所示，两根相同的绳子一端固定，健身者双手分别握住绳子的另一端，两臂上下交替抖动，绳子在竖直面内分别形成波形。如图乙开始时，健身者抖动M端和N端，产生的波I、II恰好分别传到A点和B点，已知M、N到固定点距离为10m，A点到固定点距离为4m，每秒抖动3次，波I、II可视为简谐波，则（）A．波I的传播速度为B．波I的起振方向竖直向上，且与波II的起振方向相反C．波I比波II先到达固定端D．从开始振动到如图时刻，质点P与Q的振动方向始终相同【答案】B【详解】A．波长为频率为3Hz，波速故A错误；B．由最远点A可以判断波I的起振方向竖直向上，且与波II的起振方向相反，故B正确；C．因绳子相同，波速相同，波I、II同时到达固定点，故C错误；D．P与Q的振动始终反相，振动方向也始终相反，故D错误。故选B。3．某同学用水波槽观察水波的衍射现象。如图，在水槽里放置两块挡板M、N，挡板M固定不动，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板间的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，当波源S振动形成的水波经过小孔时，出现了图示中的图样，P点的水并没有振动起来。为了使挡板左边的振动能传到P点，下列做法可行的是（）A．增加波源S的振动频率 B．增加波源S的振动振幅C．将挡板N上移一段距离 D．将挡板N下移一段距离【答案】C【详解】根据产生明显衍射的条件可知，当障碍物或者孔的尺寸与波长接近或者略微小于波长时，衍射现象会明显即衍射条纹范围变大。题目要求为了使挡板左边的振动传到P点，即扩大衍射的范围，又根据题目图像可以判断出波长本身小于孔的尺寸。所以我们可以通过增加波长或者减小孔的尺寸来达到目的。A．增加波源S的振动频率，则周期会减小，在同一介质中波速不变，根据得波长会减小。故A错误；B．增加波源S的振动振幅不影响波长。故B错误CD．将挡板N上移一段距离，即减小了孔的尺寸。故C正确。D错误。4．如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示，由此可判断此横波（）A．向右传播，且此时质点B正减速运动B．向右传播，且此时质点C位移正减小C．向左传播，且此时质点D速度正增大D．向左传播，且此时质点E正向平衡位置运动【答案】C【详解】根据同侧法可以判断此横波向左传播，质点B正向下运动，且靠近平衡位置，因此质点B正加速运动。根据同侧法可知质点C正向下运动，且远离平衡位置，因此质点C位移正增大。根据同侧法可知质点D正向上运动，且靠近平衡位置，因此质点D速度正增大。根据同侧法可知质点E正向上运动，且远离平衡位置。ABD错误，C正确。故选C。5．生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图丙表示的是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅反相声波。则（）A．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强B．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦C．降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长【答案】C【详解】C．由于传播介质相同，所以降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，故C正确；AB．由题图丙可知，降噪声波与环境声波波长相等，则频率相同，叠加时产生稳定干涉，又由于两列声波等幅反相，所以能使振幅减为零，从而起到降噪作用，两列声波使P点的振动方向相反，所以P点为振动减弱点，故AB错误；D．P点并不随波的传播方向移动，故D错误。故选C。6．轮船在进港途中与港口间的距离随时间变化规律如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项图中的（

）A． B．C． D．【答案】A【详解】轮船匀速靠近港口的过程中，测到的频率不随时间变化，但速度大时，频率大，由x－t图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度关系为v1＞v3＞v2可知f1＞f3＞f2，A符合题意，BCD不符合题意。故选A。7．一列横波沿x轴正方向传播到坐标原点O时的波形如图所示，当波到达N点时，处于x=2cm处的质点通过的路程和该时刻的位移是（）A．2.5cm，0cm B．5cm，0cm C．2.5cm，-1cm D．5cm，-1cm【答案】D【详解】波的传播是振动这种运动形式的传播，而不是将原有波形向波的传播方向顺延，当波刚传到坐标原点时，原点O的振动方向沿y轴负方向，由于波的传播是波形在介质中匀速传播，故各点起振方向均沿y轴负方向，由于x=2cm处质点起振后还需经1.25T波才传到N点，所以波传到N点时，则x=2cm处质点的位移为通过的路程故选D。8．一列简谐横波沿x轴方向传播，传播速度为，振幅为。图甲为图乙中质点P的振动图像，图乙是时刻波的图像。则（）A．该波沿x轴负方向传播B．质点P平衡位置的坐标C．图乙中质点Q比质点P先回到平衡位置D．从图乙时刻再过，质点P通过的路程【答案】B【详解】A．由图乙可知，波长为由可知则在，由图甲可知，P在y轴正半轴，且向平衡位置移动，则根据“上坡下”可知该波沿x轴正方向传播，故A错误；B．P不随波的传播改变其在x轴上的横坐标，则由图乙可知解得故B正确；C．根据“上坡下”可知，P向平衡位置移动，而Q远离平衡位置，则质点P先回到平衡位置，故C错误；D．从图乙时刻再过，则，5个完整周期的路程为在剩下的相对于图像乙向右平移，则平移后P的纵坐标为则质点P通过的路程为故D错误。故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．如图，表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列横波的振幅均为A，b、c是a、d连线上的点，b为该连线中点，c在b、d之间。下列说法正确的是（）A．a、d处质点的振动加强，e处质点的振动减弱B．图示时刻，c处质点正处在平衡位置上方且向上运动C．图示时刻，b处质点正处在平衡位置且向下运动D．从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为A【答案】AC【详解】A．d为波峰和波峰相遇点，a为波谷和波谷相遇点，e为波峰和波谷相遇点，故a、d处质点的振动加强，e处质点的振动减弱，A正确；BC．因为a、d均为振动加强点，且b、c在a、d连线上，故b、c为振动加强点，由于b点为a、d连线中点，可得b点处于平衡位置，由传播方向可得b点向下运动，c点靠近波峰，所以c点处于平衡位置上方，由传播方向可得c点向下运动，故C正确，B错误；D．由以上分析可知b点为振动加强点，且处于平衡位置，正向下运动，故从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为s=A加强=2A，D错误。故选AC。10．如图甲所示，一根水平张紧的弹性长绳上等间距的选取a、b、c、d、e、f等质点，相邻两质点间的距离为。时刻，振源a从平衡位置开始沿y轴振动，产生沿x轴正方向传播的简谐波，质点的振动图象如图乙所示，当a质点第一次达到负向最大位移时，d质点恰好开始振动，则下列说法正确的是（）A．时，g质点开始振动，此后a、g两质点的振动步调相反B．当b质点第一次到达负向最大位移时，d质点通过的路程为C．波沿绳传播时，绳中的质点不随波迁移，但振动的频率依次变慢D．波沿绳传播的速度为，若a质点振动加快，则波的传播速度增大【答案】AB【详解】A．当a质点第一次达到负向最大位移时，d质点恰好开始振动，说明波经过3s传播到d点，则波速波长，g点离波源的距离为3m，则时，g质点开始振动，a、g两质点距离为半波长的奇数倍，则此后a、g两质点的振动步调相反，故A正确；B．当b质点第一次到达负向最大位移时，则波恰好传播了一个波长，传播了4s，则此时d点振动了1s，处于正向最大位移处，通过的路程为一倍的振幅即为5cm，故B正确；C．波沿绳传播时，绳中的质点不随波迁移，振动的频率也与波源相同，不变，故C错误；D．波沿绳传播的速度为，波的传播速度与介质有关，与振动频率无关，故D错误。故选AB。11．一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示。当时，简谐波的波动图像可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】AC【详解】由O点的振动图像可知，周期为T=12s设原点处的质点的振动方程为则解得在t=7s时刻因为则在t=7s时刻质点在y轴负向向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C所示；若波向左传播，则波形如A所示。故选AC。12．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，某时刻的波形如图所示，其波速为5m/s，则下列说法正确的是（）A．该列波的周期为0.4sB．图中此时P、Q两点运动方向相反C．该列波很容易通过直径为2m的障碍物继续传播D．从图示时刻再经过0.7s质点N刚好在（-5m，-20cm）的位置【答案】ACD【详解】A．由图可知波长根据可得振动周期，A正确；B．由于波向两边传播的对称性，P、Q两点振动情况始终相同，B错误；C．由于波长与障碍物尺寸相同，能产生明显的衍射现象，因此很容易绕过该障碍物继续传播，C正确；D．再经过0.7s，波向前传播的距离，N点恰好处于波谷位置，坐标为（-5m，-20cm），D正确。故选ACD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．将一弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0时，使其开始沿y轴作简谐振动，在t=0.75s时形成如图所示的波形，M点是位于x=10cm处的质点，N点是位于x=50cm处的质点。（1）绳波的传播速度__________。（2）从t=0时刻开始到N点第一次到达波峰时，M点经过的路程__________。【答案】

88cm【详解】（1）[1]由题意和题图可知λ=20cm；T=1s所以波速（2）[2]t=0.75s时，M点已经经过的路程为8cm，而N点第一次到达波峰还要经历即2.5T，则M点还要经过路程2.5×4×8cm=80cm所以M点经过的总路程为8cm+80cm=88cm14．一平面简谐横波以速度v=2m/s沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形图如图所示，介质中平衡位置在坐标原点的质点A在t=0时刻的位移，该波的波长为______m，频率为______Hz，t=2s时刻，质点A______（填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”）。【答案】

4

0.5

向下运动【详解】[1]设波的表达式为由题知A=2cm，波图像过点（0，）和（1.5，0），代入表达式有即λ=4m[2]由于该波的波速v=2m/s，则[3]由于该波的波速v=2m/s，则由于题图为t=0时刻的波形图，则t=2s时刻振动形式和零时刻相同，根据“上坡、下坡”法可知质点A向下运动。15．阳春三月，小飞在家门口玩纸飞机，飞机飞过枣树，落在门前池塘里的处，小明赶到池塘边捡起一块石头扔在处，扔的近了，紧接着又扔了一块石头在处，希望波浪能把纸飞机带到岸边来，如图所示，、、三点在一条直线上，间距离为，间距离为。将水波近似为简谐波，某时刻点处在波峰位置，观察发现后此波峰传到离点远的一片树叶（图中没画出）处，此时点正通过平衡位置向下运动，点与树叶间还有一个波峰。（1）请问波浪能否把纸飞机荡到岸边来？说明理由。（2）这两列波波长、频率都相同，求这两列波的波长、周期和波速。（3）若振幅都为（忽略振幅的变化），波源比早起振且起振方向都向下，取向上为振动的正方向，试写出点起振后的振动方程。【答案】（1）不能，机械波在传播过程中，质点只在各自的平衡位置上下振动，并不随波迁移；（2），，；（3）【详解】（1）波浪不能把纸飞机荡到岸边来，原因是机械波在传播过程中，质点只在各自的平衡位置上下振动，并不随波迁移。（2）由题意可知，点与树叶间相距个波长，对应个周期，故由解得