1、章末综合检测(三)机械波(时间：75分钟满分：100分)一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。1关于下列教材插图涉及的物理知识，说法正确的有()A如图甲，两人合作绘制振动图像，a同学笔尖做曲线运动B如图乙，弹簧的振动方向与波的传播方向共线，形成一列横波C如图丙，A摆带动其他摆振动一段时间后，D摆的振幅最大D如图丁，蜂鸣器在头顶快速转动，几米外的观察者会观测到声波的多普勒效应解析：选D题图甲中，两人合作绘制振动图像，a同学笔尖做往复的直线运动，所以A错误；弹簧的振动方向与波的传播方向共线，形成一列纵波，所以B错误；题图丙中， A摆带动其他摆振动一段时间后，共振
2、条件是频率相同，则摆长接近的振幅最大，则B摆的振幅最大，所以C错误；题图丁中，蜂鸣器在头顶快速转动，波源在远离和靠近观察者，几米外的观察者会观测到声波的多普勒效应，所以D正确。2我们生活中的物理现象随处可见，下列物理现象分别属于波的()(1)“闻其声而不见其人”；(2)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。A反射、衍射、干涉、多普勒效应B折射、衍射、多普勒效应、干涉C反射、折射、干涉、多普勒效应D衍射、反射、干涉、多普勒效应解析：选D(1)“闻其声而不见其人”，听到声音，却
3、看不见人，这是声音的衍射；(2)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射；(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区，这是声音的干涉；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高，音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象。故选D。3.某同学研究绳波的形成，取一条较长的软绳，用手握住一端水平拉直后，沿竖直方向抖动即可观察到绳波的形成。该同学先后两次抖动后，观察到如图中所示的甲、乙两个绳波情形。关于两次形成的绳波，下列判断正确的是()A波形甲的振幅比波形乙的大B波形甲
4、的周期比波形乙的大C波形甲的形成时间比波形乙早D波形甲的起振方向与波形乙相同解析：选B由题图可知波形甲的振幅比波形乙的小，A错误；甲、乙两绳波在同一介质中传播，波速相等，波形甲的波长比波形乙的大，根据v，波形甲的周期大于波形乙的周期，B正确；波形乙的形成时间比波形甲早，C错误；波形甲的起振方向向下，波形乙的起振方向向上，D错误。4一波源位于原点O，其振动方程为yAsin，产生的机械波沿x轴正方向传播，下列图像中能表示T时刻波形图的是()解析：选AT时刻，根据方程可知，波源处于yAsinA位置，T时刻，波向前传播。故选A。5如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x5 m 的M点时开始计
5、时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s，下面说法中错误的是()A这列波的波长是4 mB这列波的传播速度是10 m/sC质点Q(x9 m)经过0.5 s才第一次到达波峰DM点以后各质点开始振动的方向都是向下解析：选C由题图可知波的波长为4 m，选项A正确，不符合题意；由题意可知波的周期为T0.4 s，波传播的速度为v m/s10 m/s，选项B正确，不符合题意；波峰传到Q所用的时间为t s0.7 s，选项C错误，符合题意；由题图可知M点开始振动的方向向下，说明所有质点开始振动的方向都是向下，选项D正确，不符合题意。6简谐横波在同一均匀介质中沿x轴负方向传播，波速为v。若某时刻在波的传
6、播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形中质点a最早到达波谷的是()解析：选C先判断题图中质点a的运动方向，A、C选项质点a运动方向向下，故经过周期后到达波谷，因A选项波长长且其周期也长，C选项较A选项早到达波谷；B、D选项质点a运动方向向上，故经过周期到达波谷，因B选项波长长且其周期也长，D选项较B选项早到达波谷；对于C选项的波的波长为s，因此有tT，对于D选项的波的波长为s，因此有tT，显然t小于t，因此C选项的波质点a先到达波谷。故选C。7一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知该时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，且从该时刻起P
7、质点经过0.05 s第一次回到平衡位置，下列说法正确的是()A该波的波速是30 m/sB图像中P点的纵坐标y5 cmC从该时刻起经过0.1 s，Q质点通过的路程是10 mD从该时刻起经过0.1 s，P质点通过的路程大于0.1 m解析：选D由于P质点的振动方向沿y轴负方向，因此该波向右传播，当P点运动到平衡位置时，波向右传播了0.5 m，因此波速v m/s10 m/s，A错误；图像中P点的纵坐标yAsincm10sin cm5 cm，B错误；根据v，可知该波的振动周期T0.4 s，从该时刻起经过0.1 s，Q质点恰好回到平衡位置，通过的路程是 0.10 m，而P质点通过的路程为s52 cm10
8、cm0.1 m，C错误，D正确。8一简谐横波沿x轴方向传播，已知t0.1 s时的波形如图甲所示，图乙是x4 m处的质点的振动图像，则下列说法不正确的是()A该简谐横波沿x轴负方向传播B该简谐横波的波速为10 m/sC在t0.5 s时，x2 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，x2 m处的质点经过的路程为40 m解析：选D由题图乙知t0.1 s时，x4 m处的质点的振动方向沿y轴正方向，结合题图甲知该简谐横波沿x轴负方向传播，选项A正确；根据题图可知波长4 m，周期 T0.4 s，所以波速为10 m/s，选项B正确；在t0.1 s时，x2 m处的质点在平衡位置沿y轴负方向运
9、动，再过一个周期又回到原位置，选项C正确；经过0.4 s，x2 m处的质点经过的路程为4A20 cm，选项D错误。9.如图所示，一列向右传播的简谐横波在t0时刻恰好传到A点，波速大小v0.6 m/s，P质点的横坐标为x1.26 m，则下列说法正确的是()A该列波的振幅是20 cm，波长是0.24 mB质点A的振动方程为y10sin 5t(cm)C再过一个周期，质点A向右传播的路程为40 cmD质点P第一次到达波峰的时间是3 s解析：选B由题图可知，振幅A10 cm，波长0.24 m，故A错误；由vf得 f Hz2.5 Hz，t0时刻质点A正通过平衡位置向下起振，则质点A的振动方程为yAsin
10、2ft10sin 5t(cm)，故B正确；简谐横波向右传播时，质点A只上下振动，并不向右移动，故C错误；当图示时刻x0.06 m处的波峰传到P点时，质点P第一次到达波峰，用时t s2 s，故D错误。 10.在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2 m/s、振幅为A。M、N是平衡位置相距2 m的两个质点，如图所示。在t0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处。则下列分析正确的是()A该波的波长可能是 mB该波的波长可能是 mC该波的周期可能是1.0 sD该波的周期可能是 s解析：选B在t0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大
11、位移处，则有2 m，即 m，T，当n0时， m，T s，当n1时， m，T s，故选B。11一列简谐波在t0时刻第一次形成的波形如图所示，质点A、P、B、C、Q在x轴上的位置分别为1 cm、1.5 cm、3 cm、4 cm、19 cm。从此时开始，质点B到达波峰的时间比质点C早了0.5 s。下列说法正确的是()At0时刻，质点P向下振动B振源振动的频率为5 HzC该波的波速为0.02 m/sDt9 s时，质点Q处于波谷位置解析：选C由质点B到达波峰的时间比质点C早了0.5 s，可知波沿x轴正方向传播。 t0时刻，因波向右传播，则P点要达到它之前点的位置，则P向上振动，故A错误； B比C超前运动
12、个周期，即0.5 s，则周期T2 s，频率f0.5 Hz，故B错误；由题图知4 cm则v m/s0.02 m/s，故 C正确；由第一波峰传到Q点历时t s9 s，故D错误。二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。12(15分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是波刚传播到平衡位置位于x5 m处的M点时的波形图，图乙是质点N(x3 m)从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x10 m处的质点，则质点Q开始振动时，振动方向沿y轴_方向(选填“正”或“负”)；经过_s，
13、质点Q第一次到达波峰。解析：题图甲所示的波形为波刚传到M点的波形，由题图甲可知，此时M处质点的振动方向向下，故质点Q开始振动的方向沿y轴负方向。由题图甲可知，波长4 m，由题图乙可知，周期T4 s，所以波速v m/s1 m/s。由题图甲可知，最前面的波峰距质点Q的距离x8 m，故最前面的波峰传播到质点Q，也就是质点Q第一次到达波峰的时间，则t s8 s。答案：负813(6分)图甲为某一列简谐横波在tt0时刻的图像，图乙是这列波上P质点从这一时刻起的振动图像，试讨论：(1)波的传播方向和波速大小；(2)画出经过2.3 s后波的图像，并求出P质点的位移和运动的路程。解析：(1)根据题图振动图像可以
14、判断：P质点在tt0时刻在平衡位置且向y轴负方向运动，由此可确定波沿x轴正方向传播。由题图甲知该波波长2 m，由题图乙知T0.4 s，则v m/s5 m/s。(2)由于T0.4 s，所以2.3 s5T，波形重复5次再沿x轴正方向前进个波长，故经过2.3 s 后的波的图像如图所示。P质点的位移为y10 cm，路程s4A53A23A2.3 m。答案：(1)沿x轴正方向传播5 m/s(2)见解析图10 cm2.3 m14(8分)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距5 m的两质点，波先传到P，当波继续传播到 Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。已知P、Q两点的平衡位置的距离大
15、于一个波长小于2个波长。求：(1)该简谐波的波长；(2)这列波的波速v；(3)波传到Q后向距离1 m的M点继续传播，M点第二次到达波谷所经过的时间t。解析：(1)由P、Q的振动图像知，周期为T6 s，波从P向Q传播，由P、Q之间的波形知n5 m解得 m据题意知，当n1时，波长为3 m。(2)该波的传播速度为v0.5 m/s。(3)由Q点的振动图像可知，质点Q开始振动的方向沿y轴正方向，波传到M点用时t12 sM点从开始振动到第二次到达波谷用时t21.75T10.5 s总共用时tt1t212.5 s。答案：(1)3 m(2) 0.5 m/s(3)12.5 s15(12分)如图a所示，一简谐横波沿
16、A、B两点的连线向右传播，A、B两点相距5 m，A点和B点的振动图像如图b所示，求：(1)t0时刻，B点的振动方向；(2)A点的振动方程；(3)该波的波长；(4)该波的最大传播速度。解析：(1)根据题图可知，t0时刻，B点的振动方向沿y轴负方向。(2)振动周期T1.0 s，则A点的振动方程y10cos t(cm)10cos 2t(cm)。(3)A在波峰时，B经过平衡位置向下振动，则n5 m故波长 m(n0,1,2，)。(4)波速v m/s(n0,1,2，)当n0时，波速最大最大传播速度 m/s。答案：(1)方向沿y轴负方向(2)y10cos 2t(cm)(3) m(n0,1,2，) (4) m
17、/s16(15分)如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t10 时刻的波形图，虚线为t20.5 s时刻的波形图，2T(t2t1)T。(1)若波沿x轴正方向传播，从t10时刻开始，x5 m处的质点最少要经过多长时间到达平衡位置？(2)若波速为v26 m/s，求t20.5 s时刻，x8 m处的质点的振动方向。解析：(1)由题图可知该波的波长为8 m若波沿x轴正方向传播，则在tt2t1时间内波传播的距离满足xn则tt2t1TnT(n1,2,3，)由于2T(t2t1)T因此，n1，解得波传播的周期为T s。由题图可知，t20.5 s时刻x5 m处的质点刚好在平衡位置，故从t10时刻开始x5 m处的质点要到达平衡位置最少要经过的时间为tT s。(2)若波速为v26 m/s，则波在0.5 s内传播的距离svt13 m由于s5 m结合题图可知，波沿x轴负方向传播。根据波动与振动的关系可知：在t20.5 s时刻，x8 m处的质点沿y轴正方向运动。答案：(1) s(2)沿y轴正方向运动
