鲁科版高中物理选择性必修第一册 章末综合测评3 机械波

章末综合测评（三）机械波

（时间：90分钟分值：100分）

L（4分）一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，贝！|（）

A.声波频率不变，波长变小

B.声波频率不变，波长变大

C.声波频率变小，波长变大

D.声波频率变大，波长不变

B[由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不

变，C、D错；又因波在水中速度较大，由公式0=/可得，波在水中的波长变

大，故A错，B正确.]

2.（4分）已知空气中的声速为340m/s.现有几种声波：①周期为表s,②频

率为104Hz,③波长为10m,它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，能产生

显著的衍射现象的是（）

A.①和②B.②和③

C.①和③D.都可以

77

c[由波速公式0="得波长4=7,则①、②、③三种声波的波长分别为右

=340X*m=17m,幺2=/?m=0.034m,^3=10m,根据发生明显衍射现象

的条件可知，①、③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多，能产生明显的衍射现

象，故C正确.]

3.（4分）2019年4月10日人类第一次发布了世界上首张黑洞图像，利用了

射电望远镜对电磁波的捕捉.下列关于波的说法，正确的是（）

A.两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样

B.在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大；振动减弱

区域的质点，其位移始终保持最小

C.只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生衍射

D.当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率低

D[只有两列频率相同、相位差恒定的波叠加才会出现稳定的干涉图样，

故A错误；在干涉图样中，振动加强区域的质点，只是振幅变大，其位移随时

间周期性的变化；振动减弱区域的质点，只是振幅变小，其位移随时间周期性的

变化，故B错误；衍射是波的特有属性，在任何条件下都会发生衍射，只有障

碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才会发生明显的衍射，故C

错误；根据多普勒效应，当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源

频率低，故D正确.]

4.（4分）如图所示，实线为一列横波某时刻的波形图像，这列波的传播速度

为0.25m/s,经过时间1s后的波形为虚线所示.那么这列波的传播方向与这段

时间内质点P（x=0.1m处）所通过的路程是（）

C.向左，50cmD.向右，70cm

C[波的传播距离x=vt=0.25m=，故波向左传播，P所通过的路程为5

倍振幅，即50cm.]

5.（4分）一列简谐波沿x轴正方向传播，在f=0时波形如图所示，已知波

速为10m/s.则f=0.1s时正确的波形应是图中的（）

♦y/m

01/02-03.04*0x/m

C［由r=o时刻的波形图可知该列波的波长为4m,所以波的传播周期为T

=（=£s=0.4S,所以r=：T,由于波沿X轴正方向传播，所以从r=0时刻经

过四分之一个周期后的波形应为C.］

6.（4分）如图所示，一列简谐横波向右传播，P、。两质点平衡位置相距0.15

m.当尸运动到上方最大位移处时，。刚好运动到下方最大位移处，则这列波的

波长可能是（）

pQ

A.0.60mB.0.30m

C.0.20mD.0.15m

B［可以画出尸。之间的最简单的波形，如图所示：

由于尸、。之间可以含有多个完整的波形，

贝4：XPQ==0,1,2,—）

整理可以得到：幺=弁"（〃=0,1,2,…）

当n=0时，2=0.3m

当〃=1时，2=0.1m,故选项B正确，A、C、D错误.］

7.（4分）（多选）如图甲为一列横波在f=0时的波动图像，图乙为该波中x=

2m处质点尸的振动图像，下列说法正确的是（）

A.波速为4m/s

B.波沿x轴负方向传播

C.f=0.5s,尸点的动能最大

D.Z=2.5s,尸点振动路程为L8cm

AC［由图像甲可知波长为4m,由图像乙可知周期为1.0s,所以波速为4

m/s,A对；由图像乙可知尸点由平衡位置向上运动，结合图像甲可知波向x轴

正方向传播，B错；由图像乙可知f=0.5s,尸点位于平衡位置，动能最大，C

对；t=2.5s=2.5T,尸点振动路程为2cm,D错.]

8.（4分）如图1所示为一列简谐横波在f=2s时的波形图，图2为介质中平

衡位置在x=L5m处的质点的振动图像.尸是平衡位置在x=2m处的质点，则

下列说法正确的是（）

图1

A.f=2s时，x=1.5m处质点的振动速度为0.5m/s

B.t=ls时，x=L0m处质点的位移为0

C.该简谐横波沿x轴的正方向传播

D.0〜1s时间内，尸向y轴正方向运动

B[根据振动图像可知，周期T=4s,根据波形图可知，波长；1=2m,所

以波的传播速度为：v=1=0.5m/s,不是振动速度，故A错误；根据波形图可

知，经过f=2s=：T,x=1.0m处质点处于正向最大位移处，贝i|f=ls=；7'时，

x=L0m处质点的位移为0,故B正确；根据振动图像可知，x=1.5m处的质

点在f=2s时，过平衡位置向下运动，根据同侧法可知，波向x轴的负方向传播,

故C错误；根据波形图可知，0〜1s时间内x=2m处的质点尸从波峰向平衡位

置运动，所以运动方向为y轴负方向，故D错误.]

9.（10分）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o=40m/s,已知t=0时刻波刚好传播到x=13m处，部分波形图如

图甲所示.根据以上条件求：

（1）波长4和周期T；

（2）从图示时刻开始计时，x=2019m处的质点第一次到达波峰需要多长时

间？

⑶在图乙中画出t=1.25s时，从波源到x=10m处所有质点形成的波形.

JQ

［解析］(1)由波形图可知：2=8m,贝可丁=苏=而s=0.2s.

(2)从图示时刻开始计时，x=2019m处的质点第一次到达波峰，则只需t

2019—11

=0时刻x=llm处的波峰传到x=2019m处，需要的时间t=x~=----g-----s

=50.2s.

(3)t=1.25s时，波向x轴正向传播的距离为s=a=40XL25s=50m,则从

1251

波源到x=10m处所有质点均振动苗~=6彳个周期

则形成的波形如图：

［答案］(1)8m0.2s⑵50.2s(3)图见解析

10.(10分)一列横波上有相距211n的A、B两点,波的传播方向是由A向

B,如图所示是A、5两质点的振动图像，若这列波的波长大于10m,求：这列

波可能的波速.

［解析］(1)由振动图像得：质点振动周期T=0.4s.

由振动图像可知，B点比A点晚振动的时间

\t=nT+^T(n=0,1,2,3,,,,)

3

所以A、B间的距离为As=/U+/(左=04,2,3,…)

r.…1/心a4As84

则波长为2=妹+3=44+3

因为^>10m,所以k=0,1

728

当=时，==

k02i=28m,VirJLp—nU・j一m/s70m/s

幺212

当k=1时，^2=12m,。2=了=而m/s=30m/s.

［答案］70m/s或30m/s

IL（4分）（多选）如图所示表示产生机械波的波源尸做匀速运动的情况，图

中圆表示波峰，已知波源的频率为_/i）,则下列说法正确的是（）

A.观察者在图中A点接收波的频率是定值，但大于4

B.观察者在图中A点接收波的频率是定值，但小于内

C.观察者在图中5点接收波的频率是定值，但大于,

D.观察者在图中5点接收波的频率是定值，但小于

BC［当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，

故其频率小于6；当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频

率高，故其频率大于故A、D错误，B、C正确.］

12.（4分X多选）如图所示为在同一绳上相向传播的甲、乙两列简谐横波某

时刻的波形图，其中心8是甲波上的两个点.下列说法正确的是（）

%/m

A.这两列波相遇时能发生干涉现象

B.甲波的速度。甲和乙波的速度。乙相等

C.质点a比质点〃先回到平衡位置

D.若o甲=20m/s,再经f=0.15s,位于原点的质点位移是10cm

BD［波速是由介质决定的，可知两列波的波速相等，根据相邻波峰或波谷

间的距离等于波长，由图知，甲波的波长比乙波的大，由波速公式0=/知，两

波的频率不等，不能发生干涉现象，故A错误，B正确；甲波向右传播，由上

下坡法可知，此时质点a正向上运动，质点正向下运动，所以质点a比质点

后回到平衡位置，故C错误；若0甲=20m/s,贝寸0匕=20m/s,贝可再经f=0.15s,

则两列波分别传播x=0f=3m,此时由甲波在坐标原点处的质点引起的位移为

10cm,乙波在坐标原点处的质点引起的位移为0,则此时位于原点的质点位移

是10cm,选项D正确.]

13.（4分）（多选）如图所示，一列简谐横波在x轴上传播.图甲和乙分别是

在x轴上a、8两质点的振动图像，且x/=6m.下列判断正确的是（）

|y/cm|y/cm

0

°kiA3A5t/s2/345t/s

甲乙

A.波一定沿x轴正方向传播

B.波长可能是8m

C.波速一定是6m/s

D.波速可能是2m/s

BD[波的传播方向可能向+x或一x方向传播，A错.而之间的距离可能

是或（〃+”，周期为4s,波长可能为8m,波速可能为2m/s,C错，

B、D对.]

14.（4分）（多选）两列振动方向相同、振幅分别为4和4的相干简谐横波相

遇.下列说法正确的是（）

A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为2一41

B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2

C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移

D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅

AD[利用波的干涉特点解题.波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅

为|AI-A2|,故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为

A1+A2,但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律变化，故选项

B错误；振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化，选项C错误；波

峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱

点的振幅，故选项D正确.]

15.（4分）一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播.处在©=lm和

必=2m的两质点4、5的振动图像如图所示，由此可知（）

A.波长为:m

B.波速为lm/s

C.3s末A、5两质点的位移相同

D.1s末A点的振动速度大于5点的振动速度

A[波的传播方向从A传到5,根据同一时刻两个质点的状态，结合波形，

列出A、5间距离与波长的关系，求出波长.由图读出周期，求出波速.波从A

向5传播，A5间的距离"=0,1,2,…由题知，波长大于1m,则

“只能取0,即有Ax=j,波长4=；m,波速为0=彳=；m/s,A正确，B错

误；3s末A、5两质点的位移分别为刻=-2cm,JB=0,位移不同，C错误；

由振动图像读由，1s末A质点的位移ju=2cm,处于波峰，速度最小；B质点、

的位移刈=0,处于平衡位置，速度最大，所以1s末A质点的速度小于5质点

的速度，D错误.]

16.（4分）（多选）如图所示，图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲

线，经过0.5s后，其波形如图中的虚线所示，该波的周期T大于0.5s,下列说

法正确的是（）

A.如果这列波往左传播，这列波的周期为2s

B.如果这列波往左传播，这列波的传播速度为0.36m/s

C.如果这列波往右传播，碰到尺寸为20cm的障碍物，能发生明显衍射现

象

D.如果这列波往右传播，碰到频率为1.5Hz的简谐横波能够发生干涉现象

ACD［由图知，该波的波长：7=24cm,由于该波的周期T大于0.5s,则

波在0.5s内传播的距离小于一个波长；如果波是向左传播，由图像得到波传播

的距离为：故波速为：

AX=T2=6cm=0.06m/,\LU・Jm/s=0.12m/s,T

=4=^S=2S,选项A正确，B错误；如果波是向右传播，由图像得到波传

uU・JL/

30IQ

播的距离为:Axr=TA=18cm=0.18m,故波速为：%屋m/s=0.36m/s,

;02421

因该波的波长为如果这列波向右

UU・JUs=QJs,JLHz;24cm,

传播，碰到尺寸为20cm的障碍物，能发生明显衍射现象，选项C正确；如果

这列波向右传播，碰到频率为1.5Hz的简谐横波能够发生干涉现象，选项D正

确.］

17.(12分)一列横波在x轴上传播，在G=0时刻波形如图中实线所示，/2

=0.05s时刻波形如图中虚线所示.求：

⑴这列波的振幅和波长；

(2)这列波的最小波速的大小和方向.

［解析］(1)由图可知振幅A