第二章 机械波 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷章末检测试卷(第二章第二章) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.15 题为单项选择题，612 题为多项 选择题.全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不选的得 0 分.) 1.以下对机械波的认识正确的是( ) A.形成机械波一定要有波源和介质 B.波源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同 C.横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 D.机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动 答案 A 解析 波源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件， 故 A 正确.简谐运动形成的波在介质 中

2、传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总要 晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致， 故 B、C、D 均错误. 2.(2019 吉林八校联考高二下学期期中)下列关于机械波的说法中，正确的是( ) A.发生干涉现象时，介质中振动加强点振动的振幅最大，振动减弱点振幅可能为零 B.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 C.在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于波长 D.某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大 答案 A 解析 发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，振动减弱点振幅最小，若两列波的振 幅相等，

3、振动减弱点的振幅可能为零，故 A 正确；产生多普勒效应的原因是振源与观察者之 间距离变化，使观察者接收到的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故 B 错误；质点简 谐振动时，一个周期内通过的路程是振幅的 4 倍，与波长无关，故 C 错误；波速由介质决定， 频率由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故 D 错误. 3.(2018 沈阳市郊联体高二上学期期末)近年来我国的航空事业迅速发展，战机的超音速飞行 已十分普遍.当战机在地面上空返航时，地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响，引起房屋 门窗的剧烈颤动.这是因为飞机返航加速过程中， 当飞机速度接近声速时会使发动机发出

4、的声 波波面在飞机的前方堆积形成音障，当飞机加速冲破音障时发出的巨大响声，称为音爆.音障 的形成与下列哪种现象的形成原理最为相近( ) A.音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱 B.敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音 C.火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低 D.在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话 答案 C 解析 音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱，这是声音的干涉现象，故 A 错误； 敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音，这是声音的共振现象，故 B 错误；火车进 站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低，音调变低表示远离，音调变高表示靠近，该现象与 音障的形成类

5、似，故 C 正确；在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声音的衍 射现象，故 D 错误. 4.(2017 天津卷)手持较长软绳端点 O 以周期 T 在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质 点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意图如图 1.绳上有另一质点 P，且 O、P 的平衡位置间 距为 L.t0 时，O 位于最高点，P 的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是 ( ) 图 1 A.该简谐波是纵波 B.该简谐波的最大波长为 2L C.tT 8时，P 在平衡位置上方 D.t3T 8 时，P 的速度方向竖直向上 答案 C 解析 绳波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，属于横波，纵波

6、的传播方向和质点的振 动方向平行，故 A 错误；根据波形图和波的传播方向可知，位移恰好为零且速度方向竖直向 上的质点与 O 点的距离应为 L n1 4 ，其中 n0、1、2，波长 L n1 4 ，可知当 n0 时波长有最大值，最大值为 m4L，故 B 错误；0T 4内 P 由平衡位置振动到波峰， T 4 T 2内 P 由波峰回到平衡位置，可知 tT 8时 P 在平衡位置上方向上振动，t 3T 8 时 P 在平衡位置上方 向下振动，故 C 正确，D 错误. 5.质点以坐标原点 O 为中心位置在 y 轴上做简谐运动，其振动图像如图 2 所示，振动在介质 中产生的简谐横波沿 x 轴正方向传播，波速为

7、 1.0 m/s.0.3 s 后，此质点立即停止运动，再经 过 0.1 s 后的波形图为( ) 图 2 答案 C 解析 简谐横波沿 x 轴正方向传播，波源停止振动后，波将继续在介质中匀速传播，0.4 s 内 简谐横波在介质中传播的总距离为 xvt0.4 m，即 0.4 s 时，x 轴上 x0.4 m 处的质点刚好 起振，由振动图像可知其起振方向沿 y 轴正方向，故 C 选项描述的波形图正确. 6.下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图 A、B)或障碍物(图 C、D)，其中能发生 明显衍射现象的有( ) 答案 BD 解析 图 B 中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射现象，图 D 中障碍物

8、与波长相差不多， 能发生明显衍射现象，图 A 中小孔比波长大得多，不能发生明显衍射现象，图 C 中障碍物比 波长大得多，不能发生明显衍射现象. 7.一列波沿直线传播，在某一时刻的波形图如图 3 所示，坐标原点处质点位于波峰，质点 A 的位置与坐标原点相距 0.5 m，此时质点 A 沿 y 轴正方向运动，再经过 0.02 s 将第一次到达 波峰，由此可见( ) 图 3 A.这列波的波长是 2 m B.这列波的频率是 50 Hz C.这列波的波速是 25 m/s D.这列波的传播方向是沿 x 轴的负方向 答案 ACD 解析 质点 A 的位置距原点 0.5 m，即 40.5 m，2 m，A 对；质点

9、 A 向上振动经 0.02 s 第一次到达波峰，即T 40.02 s，波的周期 T0.08 s，波的频率 f 1 T12.5 Hz，B 错；波速 v f212.5 m/s25 m/s，C 对；质点 A 向上振动，根据“上下坡法”可以确定该波向 x 轴负方向传播，D 对. 8.某横波在介质中沿 x 轴传播，图 4 甲为 t0.25 s 时的波形图，图乙为质点 P(x1.5 m 处的 质点)的振动图像，那么下列说法正确的是( ) 图 4 A.该波向右传播，速度为 2 m/s B.质点 L 与质点 N 的运动方向总是相反 C.t0.75 s 时，质点 M 处于平衡位置，并正在向 y 轴正方向运动 D

10、.t1.25 s 时，质点 K 向右运动了 2 m 答案 ABC 解析 由题图可知波长为 4 m，周期为 2 s，该波向右传播，波速为 2 m/s，选项 A 正确；质 点 L 与质点 N 相距半个波长，运动方向总相反，选项 B 正确；t0.75 s 时，质点 M 处于平 衡位置，并正在向 y 轴正方向运动，选项 C 正确；质点不随波迁移，选项 D 错误. 9.(2019 沈阳铁路实验中学高二下学期期中)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播， t 时刻波形图如 图 5 实线所示，此时波刚好传到 P 点，t0.6 s 时刻的波形如图中虚线所示，a、b、c、P、Q 是介质中的质点，则下列说法正确的是(

11、) 图 5 A.这列波的波速可能是 50 m/s B.质点 a 在这段时间内通过的路程一定小于 30 cm C.质点 c 在这段时间内通过的路程可能为 60 cm D.若周期 T0.8 s，则在 t0.8 s 时刻，质点 Q 速度最大 答案 AC 解析 由题图波形图可知波长40 m， 且0.6 snT3 4T(n0,1,2)， 解得周期T 2.4 4n3 s(n 0,1,2)，当 n0 时，T0.8 s，波速 v T50 m/s，选项 A 正确；质点 a 在平衡位置上 下振动，振动时间为(n3 4)T(n0,1,2)，通过路程 x(n 3 4)4A，当 n0 时，x 最小3 44A 30 cm

12、， 故 a 在这段时间通过的路程一定不小于 30 cm， 选项 B 错误； 若 n1， 则 T12 35 s， 波传播到 c 点所用时间为1 4T,0.6 s 7T 4 ，则 0.6 s 内质点 c 振动的时间为7 4T 1 4T 3 2T，故在这 段时间内质点 c 通过的路程为 6A60 cm，选项 C 正确；若 T0.8 s，在 t0.8 s 时刻，质点 Q 位于正向最大位移处，速度为零，选项 D 错误. 10.两列简谐横波的振幅都是 20 cm，传播速度大小相同.实线波的频率为 2 Hz，沿 x 轴正方向 传播，虚线波沿 x 轴负方向传播.某时刻两列波在如图 6 所示区域相遇.则( )

13、图 6 A.在相遇区域会发生干涉现象 B.实线波和虚线波的频率之比为 32 C.平衡位置为 x6 m 处的质点此刻速度为零 D.平衡位置为 x8.5 m 处的质点此刻位移 y20 cm E.从图示时刻起再经过 0.25 s，平衡位置为 x5 m 处的质点的位移 y20 cm， D 项正确； v实v虚实f实8 m/s， 经0.25 s 波传播的距离s80.25 m 2 m，再结合题图分析可知，E 项正确. 11.由波源S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、 右传播.波源振动的频率为20 Hz， 波速为16 m/s. 已知介质中 P、Q 两质点位于波源 S 的两侧，且 P、Q 和 S 的平衡位置在一

14、条直线上，P、Q 的平衡位置到 S 的平衡位置之间的距离分别为 15.8 m、14.6 m.P、Q 开始振动后，下列判断 正确的是( ) A.P、Q 两质点运动的方向始终相同 B.P、Q 两质点运动的方向始终相反 C.当 S 恰好通过平衡位置时，P、Q 两点也正好通过平衡位置 D.当 S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰 E.当 S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰 答案 BDE 解析 根据题意可得 T 1 20 s0.05 s，波速 v16 m/s，故波长为 vT0.8 m，找 P 点关 于 S 点的对称点 P，根据对称性可知 P和 P 的振动情况完全相同，P、Q 两点相距 x

15、(15.8 0.8 14.6 0.8 )3 2，为半波长的整数倍，P、Q 两点振动方向始终相反，即 P、Q 两点振 动方向始终相反，A 错误，B 正确；P 点距离 S 点 x193 4，当 S 恰好通过平衡位置向上运动 时，P 点在波峰，同理 Q 点相距 S 点 x181 4，当 S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 点 在波峰，D、E 正确，C 错误. 12.一列简谐横波，某时刻的波形如图 7 甲所示，P、Q、M 为该横波上的三个质点，各自的 横坐标位置分别为 x6 m、x10 m、x15 m，从该时刻开始计时，波上 M 质点的振动图像 如图乙所示，则下列说法正确的是( ) 图 7 A.该波波

16、速是 25 m/s，传播方向沿 x 轴负方向 B.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为 2.5 Hz C.若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比 20 m 大很多 D.从该时刻起，再经过 0.4 s 质点 Q 通过的路程为 4 m E.从该时刻起，质点 Q 将比质点 P 先回到平衡位置 答案 ADE 解析 由题图甲可知该波波20 m， 由题图乙可知周期T0.8 s， 所以该波波速v T25 m/s， 因 t0 时刻 M 点在平衡位置向上振动，可知波传播方向沿 x 轴负方向，选项 A 正确；该波 的频率 f1 T1.25 Hz，若此波遇到另一列

17、简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波 的频率为 1.25 Hz，选项 B 错误；该波波长 20 m，则若该波能发生明显的衍射现象，则该 波所遇到的障碍物尺寸约为 20 m 或小于 20 m，选项 C 错误；0.4 s1 2T，从该时刻起，再经 过 0.4 s 质点 Q 通过的路程为 2A4 m，选项 D 正确；该时刻 Q 点在负向最大位移处向上振 动，而 P 点在题图所示位置向下振动，则从该时刻起，质点 Q 将比质点 P 先回到平衡位置， 选项 E 正确. 二、非选择题(本题共 6 小题，共 52 分) 13.(4 分)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，图 8 甲是波传播到 x5 m

18、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 Q 点 开始振动时，振动方向沿 y 轴_方向(填“正”或“负”)；经过_ s，Q 点第一 次到达波峰. 图 8 答案 负 8(每空 2 分) 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，此时质点 M 的振动方向 向下，故 Q 点开始振动的方向沿 y 轴负方向.由题图甲可以看出波长 4 m，由题图乙可以 看出周期 T4 s，所以波速 v T 4 4 m/s1 m/s.由题图甲还可以看出，最前面的波峰距 Q 点的距离 x8 m，故最前面的波峰传播到 Q 点，也就是

19、 Q 点第一次到达波峰的时间，则 t x v 8 1 s8 s. 14.(8 分)图 9 为某一简谐横波在 t0 时刻的波形图，由此可知该波沿_传播，该时刻 a、b、c 三点中加速度最大的是_点，若从这一时刻开始，第一次最快回到平衡位置 的是_点，若 t0.02 s 时，质点 c 第一次到达波谷处，则此波的波速为_ m/s. 图 9 答案 x 轴正方向 c c 100(每空 2 分) 15.(9分)(2018 资阳中学高二下学期期中考试)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀 介质中沿水平x 轴传播，P、Q 为x 轴上的两个点(均位于x 轴正向)，P 与O 的距离为35 cm，此 距离介

20、于一倍波长与二倍波长之间.已知波源自t0 时由平衡位置开始向上振动，周期 T1 s， 振幅 A5 cm.当波传到 P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过 5 s，平衡位置在 Q 处 的质点第一次处于波峰位置.求： (1)P、Q 间的距离； (2)从 t0 开始到平衡位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的 路程. 答案 (1)133 cm (2)125 cm 解析 (1)由题意，O、P 两点间的距离与波长 之间满足 OP5 435 cm(1 分) 解得 28 cm(1 分) 波速为 v T0.28 m/s(1 分) 在 5 s 的时间间隔内，波传播的距离为 xvt1

21、.4 m140 cm(1 分) 由题意有 xPQ 4(1 分) 解得 PQ133 cm(1 分) (2)Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源振动的时间为 t1OQ v 1 4T6T T 4(2 分) 波源从平衡位置开始运动，每经过T 4，波源振动的路程为 A， 故 t1时间内，波源振动的路程为 s25A125 cm.(1 分) 16.(10 分)如图 10 甲所示，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： 图 10 (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. 答案 (1)

22、沿 x 轴正方向传播 5 m/s (2)见解析图 位移为 10 cm 路程为 2.3 m 解析 (1)根据题图振动图像可以判断：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 轴正向传播.(1 分) 由题图甲知该波波长 2 m，由题图乙知 T0.4 s，(1 分) 则 v T 2 0.4 m/s5 m/s.(2 分) (2)由于 T0.4 s，所以 2.3 s53 4T，(1 分) 波形重复 5 次再沿 x 轴正方向平移3 4个波长，故经过 2.3 s 后的波的图像如图所示， (3 分) P 质点的位移为 x0.1 m10 cm，路程 s4A53A23A2.3 m

23、.(2 分) 17.(10 分)一列简谐横波在 x 轴上传播，各质点在竖直方向上振动，a、b 是 x 轴上相距 sab6 m 的两质点，t0 时，质点 b 正好到达最高点，且质点 b 到 x 轴的距离为 4 cm，而此时质点 a 恰好经过平衡位置向上运动.已知这列波的频率为 25 Hz. (1)求经过时间 1 s，a 质点运动的路程； (2)若 a、b 在 x 轴上的距离大于一个波长，求该波的波速大小. 答案 见解析 解析 (1)质点 a 一个周期内运动的路程 s04A0.16 m(2 分) 1 s 内的周期数是 n1 T25,1 s 内运动的路程 sns04 m(2 分) (2)若波由 a

24、传向 b，sab n3 4 ，vf 600 4n3 m/s(n1,2,3)；(3 分) 若波由 b 传向 a，sab n1 4 ，vf 600 4n1 m/s(n1,2,3).(3 分) 18.(11 分)一列在介质中沿 x 轴负方向传播的简谐横波，在 t0 时刻的波形图如图 11 所示， 此时坐标为(1,0)的质点 A 刚好开始振动.在 t11.4 s 时刻， 位于坐标(3,0)处的质点 P 恰好第三 次(从质点 P 起振算起)到达波峰.质点 Q 的坐标是(2.5,0). 图 11 (1)求这列波的传播速度； (2)试推导从 t0 时刻开始，质点 Q 的位移 y 随时间 t 变化的表达式.

25、答案 (1)5 cm/s (2)当 t0.7 s 时，y2sin 5 2 (t0.7) cm；当 t0.7 s 时，y0. 解析 (1)t0 时刻，P 向下振动，此前 P 已经到过一次波峰，根据题意，有：t1T3 4T (1 分) 解得：周期 T0.8 s(1 分) 由题图可知波长 4 cm(1 分) 根据波速 v T，解得 v5 cm/s(1 分) (2)由题图可知，振幅 A2 cm(1 分) Q 的起振时刻为 t2QA v 0.7 s(1 分) Q 的振动方程 yAsin 2 T (tt2)(2 分) 代入数据得：当 t0.7 s 时，y2sin 5 2 (t0.7) cm(2 分) 当 t0.7 s 时，y0.(1 分)