人教版高二物理第12章 机械波 单元综合试题及答案1

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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
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