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2019-2020年高中物理《第12章机械波》单元综合试题1新人教版选修3-4
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1A.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5Hz,水波在水槽中的传播速度是
0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d应为 A.10cm B.5mC.d>1cmD.d≤1cm5.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
0.1s第一次到达最大位移处,在这段时间内波传播了
0.5m,则这列波 A.周期是
0.2sB.波长是
0.5mC.波速是2m/sD.经
1.6s传播了8m6.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18m/s,则波长和频率分别是 图2A.3cm;200HzB.6cm;300HzC.9cm;400HzD.12cm;50Hz7.一简谐机械波沿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 图38.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59.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11.一列横波在x轴上传播,在x=0与x=1cm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4cmB.波的周期一定是4sC.波的振幅一定是2cmD.波的传播速度一定是1cm/s
12.如图8所示,a、b是水平绳上的两点,相距42cm,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.168cmB.184cmC.56cmD.24cm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
4.0m/s,在该时刻质点a的速度方向是向下的.求图101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.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=
0.5s时刻的波形,这列波的周期T符合3T<t2-t1<4T.问图111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74m/s,波速方向如何?16.12分如图12所示,甲为某一波在t=
0.1s时的图象,乙为参与该波动的P质点的振动图象.图121试确定波的传播方向;2求该波的波速v;3在甲图中画出
3.5s时的波形图;4求再经过
3.5s时P质点的路程s和位移.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=
0.01m=1cm.即孔直径d应与1cm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
0.1s第一次到达最大位移处,故周期T=
0.1×4s=
0.4s,A错.波的传播速度v==m/s=5m/s,C错.波长λ=v·T=5×
0.4m=2m,B错.经
1.6s波传播的距离为x=v·Δt=5×
1.6m=8m,D对.6.析选B.由波形图可知该波的波长λ=6cm.由于v=λ·f,所以f==Hz=300Hz.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=v
2.由f=知f2=2f1,故波1与波2不能发生干涉现象,C、D正确.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=4s,B对;振幅A=2cm,C对;由振动周期性可知,x=0和x=1cm的质点,当波沿x轴正向传播时相差λ+nλ=1,λ=n=012,…,当波沿x轴负向传播时则相差λ+nλ=1n=012…,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+λk=012…,由此可得到波长的可能值λ=xab/k+=42/k+,当k=0时,42cm=λ,λ=56cm,此为波长最大值,k=1时,λ=24cm,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=nλn=012…,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+1n=012…,可知处于2和6位置的质点的振幅最小.答案4和8 2和614.8分解析1质点振动的周期和波的传播周期相等,T==s=
0.4s.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t=+2×=
0.2s+2×s=
0.3s.答案
10.4s
20.3s15.12分解析由图象可知λ=8m由3T<t2-t1<4T知波传播距离3λ<Δx<4λ,即n=31当波向右传播时,波传播距离s=3λ+3m=3×8+3m=27m,v==m/s=54m/s.2当波向左传播时,波传播距离s=3λ+5m=3×8+5m=29m,v==m/s=58m/s.3s=vt=74×
0.5m=37m.因为s=37m=4λ+5m,所以波向左传播.答案154m/s 258m/s 3向左16.12分解析1从题图乙中可以看出,t=
1.0s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=4m,由题图乙知T=
1.0s,所以波速v=λ/T=
4.0m/s.3经
3.5s,波传播的距离Δx=v·Δt=14m=3+λ,故此波再经
3.5s时的波形只需将波形向-x方向平移=2m即可.如图所示.4求路程因为n===7所以路程s=2An=2×
0.2×7m=
2.8m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
3.5s质点P的位移仍为零.答案1x轴负方向
24.0m/s 3如解析图所示
42.8m 0。