2020高中物理 第2章 机械波 17单元测试 鲁科版选修3-4

申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

文档介绍

2020高中物理 第2章 机械波 17单元测试 鲁科版选修3-4

第 2 章《机械波》单元测试 1.下列关于简谐运动和简谐波的说法,正确的是 (  ) A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析:波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动,A 正确.波 速是波在介质中传播的速度,在同种均匀介质中波速是个常量;质点振动速 度随质 点振动所处位置不断变化,B、C 错误.波峰、波谷分别是平衡位置上方、下 方最大 位移处,而振幅是振动中偏离平衡位置的最大距离,D 正确. 答案:AD 2.如图 1 所示,实线为一列横波某时刻的波形图 象,这列波的传播速度为 0.25 m/s,经过时间 1 s 后的波形为虚线所示.那么这列波的传播 方向与这段时间内质点 P(x=0.1 m 处)所通过 的路程是 (  ) A.向左,10 cm     B.向右,30 cm C.向左,50 cm D.向右,70 cm 解析:波的传播距离 x=vt=0.25 m=5 4λ,故波向左传播,P 所通过的路程 为 5 倍振 幅,即 50 cm. 答案:C 3.一列简谐波沿 x 轴传播,某时刻的波形 如图 2 所示.关于波的传播方向与质点 a、b、c、d、e、 f 的运动情况,下列说法正确的是 (  ) A.若波沿 x 轴正方向传播,则质点 a 此时的速度方向与加速度方向相同 B.若波沿 x 轴正方向传播,再过半个周期,质点 b 将运动到质点 a 现在的位 置 C.若质点 c 此时的速度方向向下,则波沿 x 轴正方向传播 D.若质点 f 比质点 e 先回到平衡位置,则波沿 x 轴正方向传播 解析:若波沿 x 轴正方向传播,此时刻,质点 a 的速度方向沿 y 轴负方向, 加速度 方向也沿 y 轴负方向,故选项 A 正确.选项 B 中认为质点随波发生了平移, 故 B 错 误.如质点 c 此时刻向下运动,说明波沿 x 轴负方向传播,故选项 C 错误.若 质点 f 比质点 e 先回到平衡位置,说明该时刻质点 f 的速度方向沿 y 轴正方向, 可判断波 沿 x 轴负方向传播,故选项 D 错误. 答案:A 4.图 3 甲为一列横波在 t=1.0 s 时刻的波动图象,图乙为 P 处质点的振动图 象,则对 该波的传播速度和传播方向的说法正确的是 (  ) 图 3 A.沿 x 轴正方向传播 B.沿 x 轴负方向传播 C.波速为 4 m/s D.波速为 6 m/s 解析:波动图象是 t=1.0s 时刻的,所以,从振动图象中也取 t=1.0s 时刻, P 质点、 的振动方向沿 y 轴的负方向,由此得波是沿 x 轴正方向传播,又由波长为 4 m,周期 为 1.0 s,得波速是 4 m/s. 答案:BC 5.一简谐机械波沿 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 4 所示,则该波在 t=T/2 时刻的波形曲线为图 5 中的 (  ) 图 4 图 5 解析: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,且向 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. 答案:A 6.一列简谐横波沿 x 轴负方向传播,如图 6 所示,图甲是 t=1 s 时的波形图, 图乙是 波中某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点).则图乙 可能是图 甲中哪个质点的振动图线 (  ) 图 6 A.x=0 处的质点 B.x=1 m 处的质点 C.x=2 m 处的质点 D.x=3 m 处的质点 解析:由振动图线知该质点在 t=1 s 时处于平衡位置且向 y 轴负方向运动, 在波形图 中,在 t=1 s 时处于平衡位置且沿 y 轴负方向运动的是 x=0 和 x=4 m 处的 质点.故 选项 A 正确. 答案:A 7.一列波长大于 1 m 的横波沿着 x 轴正方向传播.处在 x1=1 m 和 x2 =2 m 的两质点 A、B 的振动图象如图 7 所示.由此可知 (  ) 图 7 A.波长为 4 3m B.波速为 1 m/s C.3 s 末 A、B 两质点的位移相同 D.1 s 末 A 质点的振动速度大于 B 质点的振动速度 解析:由 A、B 两质点的的振动图象及传播可画出 t=0 时刻的 波动图象如图所示,由此可得 λ=4 3 m,A 正确;由振动图象得 周期 T=4 s,故 v=λ T = 4 3 × 4 m/s=1 3 m/s,B 错误;由振动图 象知 3 s 末 A 质点位移为-2 cm,B 质点位移为 0,故 C 错误;由振动图象知 1 s 末 A 质点处于波峰,振动速度为零,B 质点处于平衡位置,振动速度最大,故 D 错误. 答案:A 8.如图 8 所示,在平面 xy 内有一沿水平 x 轴正方向 传播的简谐横波,波速为 3.0 m/s,频率为 2.5 Hz, 振幅为 8.0×10-2 m,已知 t=0 时刻 P 点质点的位 移为 y=4.0×10-2 m,速度沿 y 轴正方向,Q 点在 P 点 右 方 9.0×10 - 1 m 处 , 对 于 Q 点 的 质 点 来 说 (  ) A.在 t=0 时,位移为 y=-4.0×10-2 m B.在 t=0,速度沿 y 轴负方向 C.在 t=0.1 s 时,位移为 y=-4.0×10-2 m D.在 t=0.1 s,速度沿 y 轴正方向 解析:由波速公式 v=fλ 可得波长 λ=v f=3.0 2.5 m=1.2 m,P、 Q 间距 x λ=0.9 1.2=3 4,即 x=3 4λ. 由题意可画出 t=0 时波形图如图所示,即 Q 点在该时刻速度 沿 y 轴负方向,B 正确.T=1 f=0.4 s,故 0.1 s=T 4,经 0.1 s,Q 点位移与原 来 P 点的 位移等大反向,故 C 正确. 答案:BC 9.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4 km/s 和 9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子 P 和水平弹簧振子 H 组成(如图 9).在一次地震中,震源在地震仪下方,观察 到两振子相差 5 s 开始振动,则 (  ) A.P 先开始振动,震源距地震仪约 36 km B.P 先开始振动,震源距地震仪约 25 km C.H 先开始振动,震源距地震仪约 36 km D.H 先开始振动,震源距地震仪约 25 km 解析:由两种波的传播速率可知,纵波先传到地震仪,设所需时间为 t,则 横波传到 地震仪的时间为(t+5) s.由位移关系可得 4(t+5)=9t,t=4 s,距离 l= vt=36 km, 故 A 正确. 答案:A 10.川县发生了 8.0 级大地震,给我国造成了巨大的损失,地震以波的形式 传播,且有纵、横波之分. (1)如图 10 所示是播图,其振 幅为 A,波长为 λ,某一时刻某质点 a 的坐标为(λ,0),经 四分之一周期该点的坐标是多少? (2)地震时,地震波从震源向外传播,某计时器记录汶川地震发生的时间是 12 日下午 14 时 28 分,而北京感觉到震动的时间是 12 日下午 14 时 34 分,若汶川到北 京的直 线距离约为 1500 km,则地震波的传播速度约为多少? 解析:(1)由于波沿 x 轴正方向传播,由此可判断 a 点此时向下振动,经 1 4T, 则其位 移 y=-A,即再经 1 4T 时,a 点的坐标为(λ,-A). (2)地震波匀速传播,由 v=x t可知 v= 1500 6 × 60 km/s≈4 km/s 即地震波的传播速度大约为 4 km/s. 答案:(1)(λ,-A) (2)4 km/s 11.某同学用一根弹性绳进行机械波的实验.用手握住绳的一端做周期为 1 s 的简谐运 动,在绳上形成一列简谐波.以弹性绳为 x 轴,手握住的一端为坐标原点 O, 且从 波传到 x=1 m 处的 M 点开始计时,如图 11 所示,求: 图 11 (1)当时间 t 为多少时,平衡位置在 x=4.5 m 处的 N 质点恰好第一次从平衡 位置向 y 轴正方向运动? (2)画出上问中 t 时刻弹性绳上的波形图. 解析:(1)由题图可知,λ=2 m, 则 v=λ T =2 m/s 波从 M 点传到 N 点时间 t1=MN v =3.5 2 s=1.75 s 绳上各点开始起振时,先向下运动,故 N 点向上通过平衡位置还需要 1 2T 的时 间. 故 t=t1+1 2T=1.75 s+0.5 s=2.25 s. (2)t=2.25 s 时波形图如图所示. 答案:(1)2.25 s (2)见解析图 12.有两列简谐横波 a、b 在同一媒质中沿 x 轴正方向传播,波速均为 v=2.5 m/s,在 t=0 时,两列波的波峰正好在 x=2.5 m 处重合,如图 12 所示. 图 12 (1)求两列波的周期 Ta 和 Tb. (2)求 t=0 时,两列波的波峰重合处的所有位置. (3)分析并判断在 t=0 时是否存在两列波的波谷重合处. 某同学的分析如下:既然两列波的波峰存在重合处,那么波谷与波谷重合处 也一定 存在.只要找到这两列波半波长的最小公倍数,即可得到波谷与波谷重合处 的所有 位置. 你认为该同学的分析正确吗?若正确,求出这些点的位置.若不正确,指出 错误处 并通过计算说明理由. 解析:(1)从图中可以看出两列波的波长分别为 λa=2.5 m,λb=4.0 m,因 此它们的周 期分别为 Ta=λa v =2.5 2.5 s=1 s Tb=λb v =4.0 2.5 s=1.6 s (2)两列波波长的最小公倍数为 s=20 m t=0 时,两列波的波峰重合处的所有位置为 x=(2.5±20k) m (k=0,1,2,3,…) (3)该同学的分析不正确. 要找两列波的波谷与波谷重合处,必须从波峰重合处出发,找到这两列波半 波长的 奇数倍恰好相等的位置.设距离 x=2.5 m 为 L 处两列波的波谷与波谷相遇, 并设 L=(2m-1)λa 2  L=(2n-1)λb 2 式中 m、n 均为正整数,只要找到相应的 m、n 即可.将 λ a=2.5 m、λb= 4.0 m 代入 并整理,得2m-1 2n-1=λb λa=4.0 2.5=8 5 由于上式中 m、n 在整数范围内无解,所以不存在波谷与波谷重合处. 答案:(1)Ta=1 s Tb=1.6 s (2)重合处位置 x=(2.5±20k)m(k=0,1,2,3,…) (3)不正确,理由见解析
查看更多

相关文章

您可能关注的文档