人教版高二物理第12章 机械波 单元综合试题及答案1

人教版高二物理第12章 机械波 单元综合试题及答案1

第十二章 机械波 单元测试 一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．一列波由波源向周围扩展开去，下列说法正确的是(　　)‎ A．介质中各质点由近及远地传播开去 B．介质中的振动形式由近及远传播开去 C．介质中振动的能量由近及远传播开去 D．介质中质点只是振动而没有迁移 ‎2．观察者不动，波源迎面而来时，下列说法正确的是(　　)‎ A．波源的波长发生了改变 B．波源的频率发生了改变 C．观察者收到的波的频率发生了改变 D．波速发生了改变 ‎3．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图1所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动．由此可知(　　)‎ 图1‎ A．该波沿x轴负方向传播 B．该时刻，c的加速度正在减小 C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置 D．该时刻，b的速率比c的速率大 ‎4．在水波的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为(　　)‎ A．10 cm　　　　　　　 B．5 m C．d＞1 cm D．d≤1 cm ‎5．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波．一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s第一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了0.5 m，则这列波(　　)‎ A．周期是0.2 s B．波长是0.5 m C．波速是2 m/s D．经1.6 s传播了8 m ‎6．如图2所示是某一时刻的波形图象，波沿x轴正方向传播，波速是18 m/s，则波长和频率分别是(　　)‎ 图2‎ A．3 cm；200 Hz B．6 cm；300 Hz C．9 cm；400 Hz D．12 cm；50 Hz ‎7．一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ.若在x＝0处质点的振动图象如图3所示，则该波在t＝T/2时刻的波形曲线为(　　)‎ 7‎ 图3‎ ‎8．如图4为同类的机械波1和机械波2在同一种介质中传播时某时刻的波形图，下列说法中正确的是(　　)‎ A．波2速度比波1速度大 B．波2速度和波1速度一样大 C．波2频率比波1频率大 D．这两列波不可能发生干涉现象 ‎ ‎ 图4 图5‎ ‎9．如图5所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，正确的判断是(　　)‎ A．a、b点振动加强，c、d点振动减弱 B．a、c点振动加强，b、d点振动减弱 C．a、d点振动加强，b、c点振动减弱 D．a、b、c、d点的振动都加强 ‎10．如图6所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　　)‎ A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高 B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低 ‎ ‎ 图6 图7‎ ‎11．一列横波在x轴上传播，在x＝0与x＝1 cm的两点的振动图线分别如图7中实线与虚线所示，由此可以得出(　　)‎ A．波长一定是4 cm 7‎ B．波的周期一定是4 s C．波的振幅一定是2 cm D．波的传播速度一定是1 cm/s ‎12.如图8所示，a、b是水平绳上的两点，相距42 cm，一列正弦波沿绳传播，方向从a到b，每当a点经过平衡位置向上运动时，b点正好到达上方最大位移处，则此波的波长可能是(　　)‎ A．168 cm B．184 cm C．56 cm D．24 cm ‎ ‎ 图8 图9‎ 二、计算题(本题共4小题，共40分．解答应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．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13. (8分)如图9所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿正x方向传播(图中实线所示)，一列沿x轴负方向传播(图中虚线所示)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是哪些点？振幅最小的是x为多少的哪些点？‎ ‎14．(8分)图10所示为t＝0时刻的一列简谐横波的部分波形图象，波的传播速度是4.0 m/s，在该时刻质点a的速度方向是向下的．求：‎ 图10‎ ‎(1)质点a的振动周期；‎ ‎(2)质点a再一次回到t＝0时刻所处位置所需的时间．‎ 7‎ ‎15．(12分)如图11中实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T＜t2－t1＜4T.问：‎ 图11‎ ‎(1)若波速向右，波速多大？‎ ‎(2)若波速向左，波速多大？‎ ‎(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？‎ ‎16．(12分)如图12所示，甲为某一波在t＝0.1 s时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象．‎ 图12‎ ‎(1)试确定波的传播方向；‎ ‎(2)求该波的波速v；‎ ‎(3)在甲图中画出3.5 s时的波形图；‎ ‎(4)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移．‎ 7‎ 答案 一、选择题 ‎1．解析：选BCD.波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，A错，D对．波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也即传播了能量，B、C对．‎ ‎2．解析：选C.由多普勒效应现象可知，观察者相对波源靠近时，他接收到的波的频率变大了，但波源发出波的性质未变，即机械波的波长、频率、波速均未变，所以A、B、D错误，C项正确．‎ ‎3．解析：选C.由a向上振动可确定波沿x正方向传播，A错．从而可以确定b向上、c向下振动，所以c的加速度正在增大，B错．b比c先回到平衡位置，C对．图象所示时刻b距离平衡位置较远，在该时刻b点比c点的速率要小，D错．‎ ‎4．解析：选D.本题考查波发生明显衍射的条件，一般直接比较孔的直径d与水波波长λ的关系即可，当d＜λ时肯定发生明显的衍射，由题知水波的波长λ＝＝ m＝0.01 m＝1 cm.即孔直径d应与1 cm差不多或比它还小．故选项D正确．‎ ‎5．解析：选D.由于在平衡位置的质点经0.1 s第一次到达最大位移处，故周期T＝0.1×4 s＝0.4 s，A错．波的传播速度v＝＝ m/s＝5 m/s，C错．‎ 波长λ＝v·T＝5×0.4 m＝2 m，B错．经1.6 s波传播的距离为x＝v·Δt＝5×1.6 m＝8 m，D对．‎ ‎6．析：选B.由波形图可知该波的波长λ＝6 cm.由于v＝λ·f，所以f＝＝ Hz＝300 Hz.故正确选项为B.‎ ‎7．解析：选A.根据振动图象，可知x＝0处的质点，在t＝T/2时刻在平衡位置，向下振动，只有选项A中波的图象在x＝0处的质点满足条件，故选A.‎ ‎8．解析：选BCD.机械波的传播速度由介质决定，同类机械波在同一介质中的波速相同，A错，B对．由图可看出λ1＝2λ2，v1＝v2.由f＝知f2＝2f1，故波1与波2不能发生干涉现象，C、D正确．‎ 7‎ ‎9． ‎ 解析：选B.当两列波出现干涉现象时，要产生干涉图样，形成一条加强线，一条减弱线……即加强线、减弱线彼此相间的稳定的干涉图样，在图中设定A、B、C、D四点，实线相交点，即波峰与波峰相遇，都是振动加强点，可知B、D决定的直线为加强线，过A、C的平行BD直线的两条直线也应是加强线，a、c两点在BD直线上，故a、c点是振动加强点，分别过b、d点且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间，应为减弱线，故b、d两点的振动是减弱的．‎ ‎10．解析：选AD.女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她都感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误．‎ ‎11解析：选BC.由振动图线可知T＝4 s，B对；振幅A＝2 cm，C对；由振动周期性可知，x＝0和x＝1 cm的质点，当波沿x轴正向传播时相差λ＋nλ＝1，λ＝(n＝0,1,2，…)，当波沿x轴负向传播时则相差λ＋nλ＝1(n＝0,1,2…)，故A错；由波速v＝知，D错．‎ ‎12.解析：‎ 选CD.题中给出，每当a点经过平衡位置向上运动时，b点正好到达上方最大位移处，如图所示，则ab间距离为λ或1λ或2λ…，‎ 写出通式xab＝(k＋)λ(k＝0,1,2…)，由此可得到波长的可能值λ＝xab/(k＋)＝42/(k＋)，‎ 当k＝0时，42 cm＝λ，λ＝56 cm，此为波长最大值，k＝1时，λ＝24 cm，故本题正确答案选C、D. ‎ 二、计算题 ‎13.解析：由题意可知，这两列波的频率相同，在同种均匀介质中相遇会发生干涉现象，则处于1、2、3、4、5、6、7、8位置的各质点到两波源P、Q的距离差分别为(设波长为λ，注意对称性)质点1或7的Δx1＝λ－λ＝λ；质点2或6的Δx2＝λ－λ＝λ；质点3或5的Δx3＝λ－λ＝λ；质点4的Δx4＝λ－λ＝0；质点8的Δx8＝λ－λ＝λ.据干涉时振动加强区域应满足的条件为Δx＝nλ (n＝0,1,2…)，可知处于4和8位置的质点振动加强振幅最大；振动减弱区域应满足的条件为Δx＝(2n＋1) (n＝0,1,2…)，可知处于2和6位置的质点的振幅最小．‎ 答案： 4和8　2和6‎ ‎14．(8分)解析：(1)质点振动的周期和波的传播周期相等，‎ T＝＝ s＝0.4 s.‎ ‎(2)将波的平移和质点的振动相联系，可求出质点a再一次回到t＝0时刻所处位置所需的时间 7‎ t＝＋2×＝0.2 s＋2× s＝0.3 s.‎ 答案：(1)0.4 s　(2)0.3 s ‎15．(12分) ‎ 解析：由图象可知：λ＝8 m 由3T＜t2－t1＜4T知波传播距离 ‎3λ＜Δx＜4λ，即n＝3‎ ‎(1)当波向右传播时，波传播距离 s＝(3λ＋3)m＝(3×8＋3) m＝27 m，‎ v＝＝ m/s＝54 m/s.‎ ‎(2)当波向左传播时，波传播距离 s＝(3λ＋5) m＝(3×8＋5) m＝29 m，‎ v＝＝ m/s＝58 m/s.‎ ‎(3)s＝vt＝74×0.5 m＝37 m.‎ 因为s＝37 m＝(4λ＋5)m，所以波向左传播．‎ 答案：(1)54 m/s　(2)58 m/s　(3)向左 ‎16．(12分) ‎ 解析：(1)从题图乙中可以看出，t＝1.0 s内P点经过平衡位置向下振动，由题图甲可以判断出此波沿－x方向传播．‎ ‎(2)由题图甲知λ＝4 m，‎ 由题图乙知T＝1.0 s，‎ 所以波速v＝λ/T＝4.0 m/s.‎ ‎(3)经3.5 s，波传播的距离Δx＝v·Δt＝14 m＝(3＋)λ，故此波再经3.5 s时的波形只需将波形向－x方向平移＝2 m即可．‎ 如图所示．‎ ‎(4)求路程：因为n＝＝＝7‎ 所以路程s＝2An＝2×0.2×7 m＝2.8 m 求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变．所以只需考查从图示时刻P质点经时的位移即可，所以经3.5 s质点P的位移仍为零．‎ 答案：(1)x轴负方向　(2)4.0 m/s　(3)如解析图所示　(4)2.8 m　0‎ ‎ ‎ 7‎