魯科版高中物理選擇性必修第一冊 章末綜合測評(píng)3 機(jī)械波

章末綜合測評(píng)（三）機(jī)械波

（時(shí)間：90分鐘分值：100分）

L（4分）一列聲波從空氣傳入水中，已知水中聲速較大，貝！|（）

A.聲波頻率不變，波長變小

B.聲波頻率不變，波長變大

C.聲波頻率變小，波長變大

D.聲波頻率變大，波長不變

B[由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不

變，C、D錯(cuò)；又因波在水中速度較大，由公式0=/可得，波在水中的波長變

大，故A錯(cuò)，B正確.]

2.（4分）已知空氣中的聲速為340m/s.現(xiàn)有幾種聲波：①周期為表s,②頻

率為104Hz,③波長為10m,它們傳播時(shí)若遇到寬約為13m的障礙物，能產(chǎn)生

顯著的衍射現(xiàn)象的是（）

A.①和②B.②和③

C.①和③D.都可以

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c[由波速公式0="得波長4=7,則①、②、③三種聲波的波長分別為右

=340X*m=17m,幺2=/?m=0.034m,^3=10m,根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象

的條件可知，①、③兩聲波的波長與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)

象，故C正確.]

3.（4分）2019年4月10日人類第一次發(fā)布了世界上首張黑洞圖像，利用了

射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)電磁波的捕捉.下列關(guān)于波的說法，正確的是（）

A.兩列波疊加一定會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣

B.在干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，其位移始終保持最大；振動(dòng)減弱

區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，其位移始終保持最小

C.只有障礙物或孔的尺寸與波長比較相差不多或小得多，波才能發(fā)生衍射

D.當(dāng)波源遠(yuǎn)離接收者時(shí)，接收者接收到的波的頻率比波源頻率低

D[只有兩列頻率相同、相位差恒定的波疊加才會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣，

故A錯(cuò)誤；在干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，只是振幅變大，其位移隨時(shí)

間周期性的變化；振動(dòng)減弱區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，只是振幅變小，其位移隨時(shí)間周期性的

變化，故B錯(cuò)誤；衍射是波的特有屬性，在任何條件下都會(huì)發(fā)生衍射，只有障

礙物或孔的尺寸與波長比較相差不多或小得多，波才會(huì)發(fā)生明顯的衍射，故C

錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)波源遠(yuǎn)離接收者時(shí)，接收者接收到的波的頻率比波源

頻率低，故D正確.]

4.（4分）如圖所示，實(shí)線為一列橫波某時(shí)刻的波形圖像，這列波的傳播速度

為0.25m/s,經(jīng)過時(shí)間1s后的波形為虛線所示.那么這列波的傳播方向與這段

時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P（x=0.1m處）所通過的路程是（）

C.向左，50cmD.向右，70cm

C[波的傳播距離x=vt=0.25m=，故波向左傳播，P所通過的路程為5

倍振幅，即50cm.]

5.（4分）一列簡諧波沿x軸正方向傳播，在f=0時(shí)波形如圖所示，已知波

速為10m/s.則f=0.1s時(shí)正確的波形應(yīng)是圖中的（）

?y/m

01/02-03.04*0x/m

C［由r=o時(shí)刻的波形圖可知該列波的波長為4m,所以波的傳播周期為T

=（=￡s=0.4S,所以r=：T,由于波沿X軸正方向傳播，所以從r=0時(shí)刻經(jīng)

過四分之一個(gè)周期后的波形應(yīng)為C.］

6.（4分）如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，P、。兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15

m.當(dāng)尸運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，。剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的

波長可能是（）

pQ

A.0.60mB.0.30m

C.0.20mD.0.15m

B［可以畫出尸。之間的最簡單的波形，如圖所示：

由于尸、。之間可以含有多個(gè)完整的波形，

貝4：XPQ==0,1,2,—）

整理可以得到：幺=弁"（〃=0,1,2,…）

當(dāng)n=0時(shí)，2=0.3m

當(dāng)〃=1時(shí)，2=0.1m,故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤.］

7.（4分）（多選）如圖甲為一列橫波在f=0時(shí)的波動(dòng)圖像，圖乙為該波中x=

2m處質(zhì)點(diǎn)尸的振動(dòng)圖像，下列說法正確的是（）

A.波速為4m/s

B.波沿x軸負(fù)方向傳播

C.f=0.5s,尸點(diǎn)的動(dòng)能最大

D.Z=2.5s,尸點(diǎn)振動(dòng)路程為L8cm

AC［由圖像甲可知波長為4m,由圖像乙可知周期為1.0s,所以波速為4

m/s,A對(duì)；由圖像乙可知尸點(diǎn)由平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，結(jié)合圖像甲可知波向x軸

正方向傳播，B錯(cuò)；由圖像乙可知f=0.5s,尸點(diǎn)位于平衡位置，動(dòng)能最大，C

對(duì)；t=2.5s=2.5T,尸點(diǎn)振動(dòng)路程為2cm,D錯(cuò).]

8.（4分）如圖1所示為一列簡諧橫波在f=2s時(shí)的波形圖，圖2為介質(zhì)中平

衡位置在x=L5m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像.尸是平衡位置在x=2m處的質(zhì)點(diǎn)，則

下列說法正確的是（）

圖1

A.f=2s時(shí)，x=1.5m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度為0.5m/s

B.t=ls時(shí)，x=L0m處質(zhì)點(diǎn)的位移為0

C.該簡諧橫波沿x軸的正方向傳播

D.0?1s時(shí)間內(nèi)，尸向y軸正方向運(yùn)動(dòng)

B[根據(jù)振動(dòng)圖像可知，周期T=4s,根據(jù)波形圖可知，波長；1=2m,所

以波的傳播速度為：v=1=0.5m/s,不是振動(dòng)速度，故A錯(cuò)誤；根據(jù)波形圖可

知，經(jīng)過f=2s=：T,x=1.0m處質(zhì)點(diǎn)處于正向最大位移處，貝i|f=ls=；7'時(shí)，

x=L0m處質(zhì)點(diǎn)的位移為0,故B正確；根據(jù)振動(dòng)圖像可知，x=1.5m處的質(zhì)

點(diǎn)在f=2s時(shí)，過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)同側(cè)法可知，波向x軸的負(fù)方向傳播,

故C錯(cuò)誤；根據(jù)波形圖可知，0?1s時(shí)間內(nèi)x=2m處的質(zhì)點(diǎn)尸從波峰向平衡位

置運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸負(fù)方向，故D錯(cuò)誤.]

9.（10分）位于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源S不斷地產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧

橫波，波速o=40m/s,已知t=0時(shí)刻波剛好傳播到x=13m處，部分波形圖如

圖甲所示.根據(jù)以上條件求：

（1）波長4和周期T；

（2）從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，x=2019m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰需要多長時(shí)

間？

⑶在圖乙中畫出t=1.25s時(shí)，從波源到x=10m處所有質(zhì)點(diǎn)形成的波形.

JQ

［解析］(1)由波形圖可知：2=8m,貝可丁=蘇=而s=0.2s.

(2)從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，x=2019m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，則只需t

2019—11

=0時(shí)刻x=llm處的波峰傳到x=2019m處，需要的時(shí)間t=x~=----g-----s

=50.2s.

(3)t=1.25s時(shí)，波向x軸正向傳播的距離為s=a=40XL25s=50m,則從

1251

波源到x=10m處所有質(zhì)點(diǎn)均振動(dòng)苗~=6彳個(gè)周期

則形成的波形如圖：

［答案］(1)8m0.2s⑵50.2s(3)圖見解析

10.(10分)一列橫波上有相距211n的A、B兩點(diǎn),波的傳播方向是由A向

B,如圖所示是A、5兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，若這列波的波長大于10m,求：這列

波可能的波速.

［解析］(1)由振動(dòng)圖像得：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T=0.4s.

由振動(dòng)圖像可知，B點(diǎn)比A點(diǎn)晚振動(dòng)的時(shí)間

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

3

所以A、B間的距離為As=/U+/(左=04,2,3,…)

r.…1/心a4As84

則波長為2=妹+3=44+3

因?yàn)閊>10m,所以k=0,1

728

當(dāng)=時(shí)，==

k02i=28m,VirJLp—nU?j一m/s70m/s

幺212

當(dāng)k=1時(shí)，^2=12m,。2=了=而m/s=30m/s.

［答案］70m/s或30m/s

IL（4分）（多選）如圖所示表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源尸做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖

中圓表示波峰，已知波源的頻率為_/i）,則下列說法正確的是（）

A.觀察者在圖中A點(diǎn)接收波的頻率是定值，但大于4

B.觀察者在圖中A點(diǎn)接收波的頻率是定值，但小于內(nèi)

C.觀察者在圖中5點(diǎn)接收波的頻率是定值，但大于,

D.觀察者在圖中5點(diǎn)接收波的頻率是定值，但小于

BC［當(dāng)波源和觀察者間距變大，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低，

故其頻率小于6；當(dāng)波源和觀察者間距變小，觀察者接收到的頻率一定比波源頻

率高，故其頻率大于故A、D錯(cuò)誤，B、C正確.］

12.（4分X多選）如圖所示為在同一繩上相向傳播的甲、乙兩列簡諧橫波某

時(shí)刻的波形圖，其中心8是甲波上的兩個(gè)點(diǎn).下列說法正確的是（）

%/m

A.這兩列波相遇時(shí)能發(fā)生干涉現(xiàn)象

B.甲波的速度。甲和乙波的速度。乙相等

C.質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)〃先回到平衡位置

D.若o甲=20m/s,再經(jīng)f=0.15s,位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)位移是10cm

BD［波速是由介質(zhì)決定的，可知兩列波的波速相等，根據(jù)相鄰波峰或波谷

間的距離等于波長，由圖知，甲波的波長比乙波的大，由波速公式0=/知，兩

波的頻率不等，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤，B正確；甲波向右傳播，由上

下坡法可知，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a正向上運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)正向下運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)

后回到平衡位置，故C錯(cuò)誤；若0甲=20m/s,貝寸0匕=20m/s,貝可再經(jīng)f=0.15s,

則兩列波分別傳播x=0f=3m,此時(shí)由甲波在坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)引起的位移為

10cm,乙波在坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)引起的位移為0,則此時(shí)位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)位移

是10cm,選項(xiàng)D正確.]

13.（4分）（多選）如圖所示，一列簡諧橫波在x軸上傳播.圖甲和乙分別是

在x軸上a、8兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，且x/=6m.下列判斷正確的是（）

|y/cm|y/cm

0

°kiA3A5t/s2/345t/s

甲乙

A.波一定沿x軸正方向傳播

B.波長可能是8m

C.波速一定是6m/s

D.波速可能是2m/s

BD[波的傳播方向可能向+x或一x方向傳播，A錯(cuò).而之間的距離可能

是或（〃+”，周期為4s,波長可能為8m,波速可能為2m/s,C錯(cuò)，

B、D對(duì).]

14.（4分）（多選）兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為4和4的相干簡諧橫波相

遇.下列說法正確的是（）

A.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2一41

B.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移始終為A1+A2

C.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移

D.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅

AD[利用波的干涉特點(diǎn)解題.波峰與波谷相遇時(shí)，振幅相消，故實(shí)際振幅

為|AI-A2|,故選項(xiàng)A正確；波峰與波峰相遇處，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，合振幅為

A1+A2,但此處質(zhì)點(diǎn)仍處于振動(dòng)狀態(tài)中，其位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，故選項(xiàng)

B錯(cuò)誤；振動(dòng)減弱點(diǎn)和加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波

峰與波峰相遇時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)，波峰與波谷相遇時(shí)振動(dòng)減弱，加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大于減弱

點(diǎn)的振幅，故選項(xiàng)D正確.]

15.（4分）一列波長大于1m的橫波沿著x軸正方向傳播.處在?=lm和

必=2m的兩質(zhì)點(diǎn)4、5的振動(dòng)圖像如圖所示，由此可知（）

A.波長為:m

B.波速為lm/s

C.3s末A、5兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同

D.1s末A點(diǎn)的振動(dòng)速度大于5點(diǎn)的振動(dòng)速度

A[波的傳播方向從A傳到5,根據(jù)同一時(shí)刻兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)，結(jié)合波形，

列出A、5間距離與波長的關(guān)系，求出波長.由圖讀出周期，求出波速.波從A

向5傳播，A5間的距離"=0,1,2,…由題知，波長大于1m,則

“只能取0,即有Ax=j,波長4=；m,波速為0=彳=；m/s,A正確，B錯(cuò)

誤；3s末A、5兩質(zhì)點(diǎn)的位移分別為刻=-2cm,JB=0,位移不同，C錯(cuò)誤；

由振動(dòng)圖像讀由，1s末A質(zhì)點(diǎn)的位移ju=2cm,處于波峰，速度最?。籅質(zhì)點(diǎn)、

的位移刈=0,處于平衡位置，速度最大，所以1s末A質(zhì)點(diǎn)的速度小于5質(zhì)點(diǎn)

的速度，D錯(cuò)誤.]

16.（4分）（多選）如圖所示，圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形曲

線，經(jīng)過0.5s后，其波形如圖中的虛線所示，該波的周期T大于0.5s,下列說

法正確的是（）

A.如果這列波往左傳播，這列波的周期為2s

B.如果這列波往左傳播，這列波的傳播速度為0.36m/s

C.如果這列波往右傳播，碰到尺寸為20cm的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)

象

D.如果這列波往右傳播，碰到頻率為1.5Hz的簡諧橫波能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象

ACD［由圖知，該波的波長：7=24cm,由于該波的周期T大于0.5s,則

波在0.5s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長；如果波是向左傳播，由圖像得到波傳播

的距離為：故波速為：

AX=T2=6cm=0.06m/,\LU?Jm/s=0.12m/s,T

=4=^S=2S,選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；如果波是向右傳播，由圖像得到波傳

uU?JL/

30IQ

播的距離為:Axr=TA=18cm=0.18m,故波速為：%屋m/s=0.36m/s,

;02421

因該波的波長為如果這列波向右

UU?JUs=QJs,JLHz;24cm,

傳播，碰到尺寸為20cm的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確；如果

這列波向右傳播，碰到頻率為1.5Hz的簡諧橫波能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)D正

確.］

17.(12分)一列橫波在x軸上傳播，在G=0時(shí)刻波形如圖中實(shí)線所示，/2

=0.05s時(shí)刻波形如圖中虛線所示.求：

⑴這列波的振幅和波長；

(2)這列波的最小波速的大小和方向.

［解析］(1)由圖可知振幅A