人教版高中物理 高考复习 选择性必修一 第三章 机械波 练习卷（含解析）

选择性必修一 第三章 练习卷
一、单选题
1．主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波，某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波（声音在空气中的传播速度为）（　　）
A．振幅为
B．频率为
C．波长应为的奇数倍
D．在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相
2．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图1所示，图2为质点的振动图像，则（　　）
A．该波沿轴负方向传播 B．时间内，质点沿轴运动了
C．该波的波速为 D．在任意的时间内，质点运动的路程一定是
3．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点a从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．该波沿-x方向传播，波速为1m/s
B．质点b经过4s振动的路程为2m
C．t =1s时，质点b的位移沿y轴正向
D．t =1s时，质点b的加速度方向沿y轴正向
4．公路巡警开车在高速公路上以的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时高，说明那辆轿车的车速（　　）
A．高于 B．低于 C．等于 D．无法确定
5．中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为、，则（　　）
A． B． C． D．
6．关于机械波，下列说法正确的是（　　）
A．机械波从一种介质传到另一种介质时，波的频率、波长均不变
B．障碍物的尺寸一定时，波的波长越大衍射现象越明显
C．两列波在同一介质中相遇一定发生干涉
D．波源和观察者相互接近，波源的频率会变大
7．为了降低噪声带来的影响，人们通常在声源处、传播过程中以及人耳处采取措施。耳机通常会采取两种方式降噪，即被动降噪与主动降噪。被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声。主动降噪方式通常是在耳机内设有两个麦克风，如图所示，一个麦克风用来收集周围环境中的噪声信号，有助于耳机的处理器能够预测下一时刻的噪声情况，并产生相应的抵消声波。另一个麦克风用来检测合成后的噪声是否变小，有助于处理器进一步优化抵消声波，达到最佳的降噪效果。根据上述信息及所学过的知识可以判断（　　）
A．被动降噪方式利用了声波的多普勒效应
B．主动降噪时产生的理想抵消声波和噪声声波频率、振幅都相同，相位相反
C．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都可以使进入耳膜的声波频率变小
D．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都是利用了声波的衍射现象
8．一列简谐横波沿x轴方向传播，某时刻波的图像如图所示。已知此时质点C的运动方向向下，则（ ）
A．该列波的传播方向沿x轴负方向
B．质点E此时的振动方向向上
C．从该时刻起，质点A将比质点G先回到平衡位置
D．质点D的振幅为零
9．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长分别为0.6m和1.0m的两列声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达A处时，分成两列波，这两列波在B处相遇时，消声器对这两列波都达到了良好的消声效果。消声器消除噪声的工作原理及A、B两点间弯管与直管中声波的路程差至少为（　　）
A．波的衍射1.5m B．波的干涉1.5m
C．波的衍射3m D．波的干涉3m
10．健身市场上有一种时尚的运动器材“战绳”，健身者把两根绳子一端固定在P点上，用双手各自将绳子的另一端分别握住，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来，从而达到健身的目的。某时刻，绳子形成的波形如图所示（还未传到P点），其中a、b是右手绳子上的两个点，下列说法正确的是（　　）
A．健身者右手刚抖动时的方向是向下
B．无论右手如何抖动绳子，a、b两点的振动步调都不可能相反
C．如果增大抖动的频率，绳上波形传播到P点的时间变短
D．如果增大抖动的频率，a、b两点间可能出现两个完整波形
二、多选题
11．某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为。下列说法正确的是（　　）
A．水面波是一种机械波
B．该水面波的频率为
C．该水面波的波长为
D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去
E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移
12．如图所示为一列简谐横波在时刻的波形，波自右向左传播。从该时刻开始到时，P点刚好第二次到达波峰，则以下判断中正确的是（　　）
A．该波的传播速度为0.1m/s
B．在时刻，质点C向上运动
C．在末，Q点第一次出现波峰
D．在t1到过程中，Q点通过的路程为0.2m
E．P点的起振方向沿y轴负方向
13．图甲为某一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.5s时刻的波形图，图乙为参与波动的质点M的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A．该简谐波的传播速度为4m/s
B．这列波的传播方向沿x轴负方向
C．t=2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
D．从t=0时刻开始P点的振动方程为
14．两列简谐横波沿x 轴相向传播，时刻的波形图如图所示，实线波沿x 轴正方向传播，虚线波沿x 轴负方向传播，已知两列波的传播速度大小均为，则下列说法正确的是（　　）
A．两列波相遇后会发生干涉现象
B．虚线波遇到障碍物时更容易发生明显的衍射现象
C．处质点的位移最先达到
D．当时处的质点位移为10cm
15．如图所示，某列波在时刻的波形如图中实线，虚线为（该波的周期）时刻的波形图。已知时刻质点P正在做加速运动，则该波（　　）
A．波速为 B．周期为1.2s
C．时刻质点P正向上运动 D．在内质点P运动的平均速度大于
三、解答题
16．如图，甲为某一简谐横波在t＝0时刻的图像，x＝3m处质点P的振动图像如图乙所示。求：
（1）该波的传播速度；
（2）9.5s时质点P的位置坐标；
（3）9.5s内质点P运动的路程。
17．如图所示是一列沿轴传播的简谐波，实线是时刻的波形，虚线是时刻的波形，是轴上平衡位置坐标的质点。求：
（1）求该简谐波的周期和波速。
（2）若波速为，判断其传播方向；从时刻起，质点运动到波谷的最短时间是多少？
18．一列简谐横波沿x轴传播，图中实线为t= 0时刻的波形图，图中虚线为t=0.3s时刻的波形图。t=0.3s时刻，平衡位置在x=5m处的质点正沿y轴正向振动，从t=0时刻到t=0.3 s时刻这段时间内，该质点运动路程s满足10 cm<s<20 cm，求：
（i）波传播的方向及传播速度的大小;
（ii）平衡位置在x=1m处质点的振动方程及该质点从t=0.3s时刻开始到达波峰需要的最短时间。
19．如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，振源O起振方向沿y轴正方向，从振源O起振时开始计时，经，x轴上0至范围第一次出现图示波形，求
（1）该波的周期；
（2）在这段时间内，处于处质点的运动的总路程。
第三章答案：
1．B
【详解】主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消来实现降噪的。
A．抵消声波与噪声的振幅相同，也为A，A错误；
B．抵消声波与噪声的频率相同，由
B正确；
C．抵消声波与噪声的波速、频率相同，则波长也相同，为
C错误；
D．抵消声波在耳膜中产生的振动与图中所示的振动反相，D错误。
故选B
2．D
【详解】A. 由图2知时质点位于平衡位置沿y轴正向振动，由图1根据波的平移法知该波沿轴正方向传播，故A错误；
B．质点不随波迁移，不沿轴运动，故B错误；
C．由图1知该波的波长，由图2知该波的周期，则该波的波速为
故C错误；
D．由图1知振幅为，在任意的时间内，质点运动的路程
故D正确。
故选D。
3．D
【详解】A．由图乙可知质点a该时刻向上振动，根据波形平移法可知，该波沿+x方向传播，由图甲可知波长为8m，由图乙可知周期为8s，则波速为
故A错误；
B．由于
可知质点b经过4s振动的路程为
故B错误；
CD．由于该波沿+x方向传播，根据波形平移法可知
因此质点b的位移为沿y轴负向，加速度沿y轴正向，故C错误，D正确；
故选D。
4．B
【详解】如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时高，根据多普勒效应可知，两车在相互靠近，则轿车的车速小于巡警车的车速，即轿车的车速低于。
故选B。
5．A
【详解】根据多普勒效应，空间站先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后逐渐远离监测站，所以信号频率在靠近过程增大，在远离过程频率减小，因此
故选A。
6．B
【详解】A．机械波从一种介质传到另一种介质，不发生变化的物理量是波的频率，而波速和波长都有可能发生变化，故A错误；
B．波发生明显衍射的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，故障碍物的尺寸一定时，波的波长越大衍射会越明显，故B正确；
C．发生干涉的条件之一是频率相同，因此两列波在同一介质中相遇不一定发生干涉，故C错误；
D．根据多普勒效应，无论波源还是观察者哪一个运动只要是相互接近，间距变小，观察者接收的频率都会增大，但波源的频率不变，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】A．被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声，并不是利用了声波的多普勒效应，故A错误；
BD．主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消来实现降噪的，故B正确，D错误；
C．声波的频率取决于波源，波源的振动频率不变，被动降噪方式不会改变进入耳膜的声波频率，故C错误。
故选B。
8．A
【详解】A．由“同侧”法可知该列波的传播方向沿x轴负方向，故A正确；
B．由“同侧”法可知质点E此时的振动方向应是向下的，故B错误；
C．由“同侧”法可知，此时质点A正向上运动，回到平衡位置需要的时间大于四分之一周期，而质点G此时也是向上运动，回到平衡位置需要的时间小于四分之一周期，故C错误；
D．各质点的振幅是相同的，只是在图示时刻质点D的位移为零，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】这两列波在B处相遇时叠加，消声器对这两列波都达到了良好的消声效果，这是利用了波的干涉；两列频率相同的波相遇时，如果路程差满足半波长的奇数倍，就可以在B处出现振动减弱，从而达到消声的效果，要使两列波都达到消声的效果，需满足
可求得当
n＝2
m＝1
时，A、B两点间弯管与直管中声波的路程差为
Δs＝1.5m
这是消声的最小路程差。
故选B。
10．D
【详解】A．根据题图可知右手绳上质点开始振动的方向向上，则健身者右手刚抖动时的方向是向上，故A错误；
B．通过调节抖动频率，可以调节a、b两点的相位差，从而使其振动步调相反，故B错误；
C．波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，绳子上的波形传播到P点的时间不变，故C错误；
D．如果增大抖动的频率，质点振动的周期变短，根据
可知，波速不变，波长变短，a、b两点间可能出现两个完整波形，故D正确。
故选D。
11．ACE
【详解】A．水面波是机械振动在水面上传播，是一种典型机械波，故A正确；
B．由第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s，可得知振动的周期
频率为
故B错误；
C．该水面波的波长为
故C正确；
DE．参与振动的质点只是在自己的平衡位置附近做往复运动，并不会“随波逐流”，但振动的能量和振动形式却会不断的向外传播。故D错误，E正确。
故选ACE。
12．ACD
【详解】A．P点右侧第二个波峰在10cm处，该波的传播速度为
A正确；
B．从时刻到时刻，波传播的距离为
将波形向右退7cm，在时刻，波未传播到C点，质点C处于静止状态，B错误；
C．第一个波峰传播到Q点的时刻为
C正确；
D．波传播到Q点的时间为
波的周期为
在t1到过程中，Q点振动的时间为
在t1到过程中，Q点通过的路程为
D正确；
E．波向左传播，P点的起振方向沿y轴正方向，E错误。
故选ACD。
13．AD
【详解】A．由甲图可得，由乙图中可得，所以该简谐横波的传播速度为
A正确；
B．由图乙知，时刻质点M正通过平衡位置向上运动，由同侧法知波的传播方向沿x轴正方向，B错误；
C．时，M质点正通过平衡位置，速度最大，而质点Q不在平衡位置，所以时M质点的振动速度大于Q质点的振动速度，C错误；
D．时刻，质点P在波谷，因此它的振动方程为
D正确。
故选AD。
14．BD
【详解】A．由图可知实线波的波长为4m，虚线波的波长为8m。故实线波的频率为
虚线波的频率为
由于两列波的频率不相等，故不会发生干涉现象，故A错误；
B．到障碍物时，波长越长，越容易发生明显的衍射现象，可知虚线波遇到障碍物时更容易发生明显的衍射现象，故B正确；
C．当两波峰第一次相遇时，对应质点的位移最先达到，故图可知时刻，两波峰之间的距离为
由于波速相同，且相向传播，可知处于与中间位置的质点的位移最先达到，即处质点的位移最先达到，故C错误；
D．根据以上分析可知，实线波的周期为
实线波传到处所用时间为
可知时，实线波在处已经振动的时间为
可知时，实线波在处振动引起的位移刚好为零；
虚线波的周期为
虚线波传到处所用时间为
可知时，虚线波在处已经振动的时间为
由图可知时，虚线波在处振动引起的位移为，根据叠加原理可知时处的质点位移为，故D正确。
故选BD。
15．AD
【详解】AB．由题，时刻质点P正在做加速运动，可知P的运动方向向上，根据波形平移法可知波沿x轴负方向传播，根据两时刻的波形，且，可知
解得周期为
而波长为，则波速为
故A正确，B错误；
C．结合虚线波形图可知，，质点P正在向下运动，故C错误；
D．在内，也即内质点P运动向上振动，其位移满足
所以平均速度满足
故D正确。
故选AD。
16．（1）2m/s；（2）；（3）13cm
【详解】（1）由图甲知
由图乙知
所以波速
（2）图乙的函数式为
由
得
则
时
横坐标不变，所以P的坐标为
（3）
则质点P经过的路程为
17．（1）见解析；（2）
【详解】（1）由图可知，波长为
若波沿轴正方向传播，在内传播距离表达式为
（，，）
则波速为
（，，）
周期为
（，，）
若波沿轴负方向传播，在内传播距离表达式为
（，，）
则波速为
（，，）
周期为
（，，）
（2）若波速为，则周期为
波在内传播距离为
可知波沿轴正方向传播，根据波形平移法可知，时刻质点P沿轴正方向振动，则从时刻起，质点运动到波谷的最短时间为
18．（ⅰ）沿y轴正向； ；（ⅱ） ；
【详解】（ⅰ）时刻，平衡位置在处的质点正沿y轴正向振动，可知波沿x轴正方向传播；
由于在内平衡位置在处的质点运动路程s满足
则
得
由图象知波长，故波速为
（ⅱ）由图可知，平衡位置在处的质点在时刻正处在平衡位置并沿y轴正向振动，其振动方程为
平衡位置在处的质点从时刻开始振动达到波峰需要的最短时间为
19．（1）0.4s；（2）0.4m
【详解】（1）振源O传播至12m需要，而振源O起振方向沿y轴正方向，x轴上0至范围第一次出现图示波形，由波形图可知12m的质点振动了，则
解得
T=0.4s
（2）由波形图可知波长为8m，振幅为10cm，波速为
波传到10m处所需时间为
处于处质点振动时间为
处于处质点的运动的总路程