2022-2023學年高中物理 第2章 機械波單元測試 教科版選修3-4

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1、2022-2023學年高中物理 第2章 機械波單元測試 教科版選修3-4一、選擇題(每小題5分，共50分)1(多選)如圖1所示，為一波源O做勻速直線運動時在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況，則()圖1A該波源正在移向A點B該波源正在移向B點C在A處觀察波的頻率變低D在B處觀察波的頻率變低解析波源在某一位置產(chǎn)生一列波面后，該波面以該位置為球心，以波速作為傳播速度向外傳播，反之，由波面可確定出該波面的產(chǎn)生位置，即波源波面半徑大，表示產(chǎn)生時間早，傳播時間長對照圖示，可確定出波源由右向左移動，選項A正確，選項B錯誤；由于觀察者不動，故波面經(jīng)過觀察者的速度等于波速，而在A處觀察時，相鄰波面間距比波源不動時間距

2、小，因而經(jīng)過觀察者時間間隔短，頻率大，同理在B處時間間隔長，頻率小，選項C錯誤，選項D正確答案AD2圖2分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(、圖)或障礙物(、圖)，其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有()圖2A只有B只有C只有D只有解析圖中小孔與波長相差不多，能發(fā)生明顯衍射，圖中障礙物與波長相差不多，能發(fā)生明顯衍射，圖中障礙物比波長大得多，不能發(fā)生明顯衍射故正確答案為A答案A3(多選)如圖3中S1、S2是兩個相干波源，由它們發(fā)出的波相互疊加，實線表示波峰，虛線表示波谷則對a、b、c三點振動情況的下列判斷中，正確的是()圖3Ab處的振動永遠互相減弱Ba處永遠是波峰與波峰相遇Cb處在該時刻是波谷與波谷相

3、遇Dc處的振動永遠互相減弱解析b處此刻是波谷和波谷相遇，位移為負的最大值，振動也是加強的，A錯，C正確；a處此刻是波峰與波峰相遇，過半個周期后變成波谷與波谷相遇，始終是振動加強的點，并非永遠是波峰與波峰相遇的點，B錯；c處此刻是峰、谷相遇，過半個周期后仍是峰、谷相遇，它的振動永遠互相減弱，D正確答案CD4一列簡諧橫波沿某一直線傳播，A、B是該直線上相距1.2 m的兩點，從波到達其中一點開始計時，4 s內(nèi)A完成8次全振動，B完成10次全振動，則該波的傳播方向及波速分別為()A方向由A向B，v0.3 m/sB方向由B向A，v0.3 m/sC方向由B向A，v1.5 m/sD方向由A向B，v1.5 m

4、/s解析由于4 s內(nèi)B完成的全振動次數(shù)大于A完成的全振動的次數(shù)，所以波由B向A傳播周期T s0.4 s，A、B在4 s內(nèi)完成的全振動相差2次，即A、B間相距兩個波長；21.2 m，0.6 m，即v1.5 m/s.答案C5一列簡諧橫波沿x軸傳播，t0時刻的波形如圖4甲所示，此時質(zhì)點P正沿y軸負方向運動，其振動圖像如圖乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是()圖4A沿x軸負方向，60 m/sB沿x軸正方向，60 m/sC沿x軸負方向，30 m/sD沿x軸正方向，30 m/s解析t0時質(zhì)點P向下振動，由波形圖甲可以看出與質(zhì)點P相鄰的右側質(zhì)點位于質(zhì)點P下方，故質(zhì)點P的振動是由其右側質(zhì)點引起的，波沿x軸負

5、方向傳播，B、D錯誤；由圖甲可得該波波長24 m，由圖乙可得周期T0.4 s，故波速v60 m/s，A正確，B錯誤答案A6(多選)如圖5所示，S是x軸上的上、下振動的波源，振動頻率為10 Hz.激起的橫波沿x軸左右傳播，波速為20 m/s.質(zhì)點A、B到S的距離分別為sA36.8 m，sB17.2 m，且都已經(jīng)開始振動若此時刻波源S正通過平衡位置向上振動，則該時刻()圖5AB位于x軸上方，運動方向向下BB位于x軸下方，運動方向向上CA位于x軸上方，運動方向向上DA位于x軸下方，運動方向向下解析由vf，可得 m2 m，sB17.2 m8，去整8，留零，B的振動狀態(tài)應跟與振源S相距的B相同(如圖所示

6、)，由此可判斷B點在x軸上方，運動方向向下；sA36.8 m18，去整18，留零.由于，所以A點在x軸下方，運動方向向下，故A、D正確答案AD7(多選)一列波源在x0處的簡諧波，沿x軸正方向傳播，周期為0.02 s，t0時刻的波形如圖6所示此時x12 cm處的質(zhì)點P恰好開始振動則()圖6A質(zhì)點P開始振動時的方向沿y軸正方向B波源開始振動時的方向沿y軸負方向C此后一個周期內(nèi)，質(zhì)點P通過的路程為8 cmD這列波的波速為4 m/s解析質(zhì)點P開始振動時的方向沿y軸負方向，波源開始振動時的方向沿y軸負方向，選項A錯誤，B正確；此后一個周期內(nèi)，質(zhì)點P通過的路程為4個振幅，為45 cm20 cm，選項C錯誤

7、；這列波的波長8 cm，波速v4 m/s，選項D正確答案BD8質(zhì)點以坐標原點O為中心位置在y軸上做簡諧運動，其振動圖像如圖7所示，振動在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為1.0 m/s.0.3 s后，此質(zhì)點立即停止運動，再經(jīng)過0.1 s后的波形圖為下圖中的()圖7解析簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波源停止振動后，波將繼續(xù)在介質(zhì)中勻速傳播，0.4 s內(nèi)簡諧橫波在介質(zhì)中傳播的總距離為xvt0.4 m，即0.4 s時，x軸上0.4 m處的質(zhì)點剛好起振，由振動圖像可知其振動方向沿y軸正方向，故C選項描述的波形圖正確答案C9圖8為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t0時刻的波形圖，虛線為t0.

8、6 s時刻的波形圖，波的周期T 0.6 s，則()圖8A波的周期為2.4 sB在t0.9 s時，P點沿y軸正方向運動C經(jīng)過0.4 s，P點經(jīng)過的路程為4 mD在t0.5 s時，Q點到達波峰位置解析波向左傳播且T0.6 s，可得波向左傳播周期，所以周期為0.8 s，A項錯誤；在t0.9 s時，P點沿y軸負方向運動，所以B錯誤；經(jīng)0.4 s(半個周期)，質(zhì)點P通過的路程為兩個振幅，為0.4 m，所以C項錯誤；波速v10 m/s,0.5 s內(nèi)波向左傳播的距離為100.5 m5 m，故經(jīng)過0.5 s正好波峰傳播到Q點，所以D正確答案D10一簡諧機械橫波沿x軸正方向傳播，波長為，周期為T.t0時刻的波形

9、如圖9甲所示，a、b是波上的兩個質(zhì)點圖乙是波上某一質(zhì)點的振動圖像下列說法中正確的是()圖9At0時質(zhì)點a的速度比質(zhì)點b的大 Bt0時質(zhì)點a的加速度比質(zhì)點b的小C圖乙可以表示質(zhì)點a的振動 D圖乙可以表示質(zhì)點b的振動解析由圖甲可知，t0時，a在正向最大位移處，v0，加速度最大；b在平衡位置，速度最大，加速度為0，且振動方向沿y軸負向，圖乙可以表示質(zhì)點b的振動，選項A、B、C都錯誤，選項D正確答案D二、填空題(每小題5分，共10分)11一列沿著x軸正方向傳播的橫波，在t0時刻的波形如圖10甲所示圖甲中某質(zhì)點的振動圖像如圖乙所示圖10質(zhì)點N的振幅是_m，振動周期為_s，圖乙表示質(zhì)點_(從質(zhì)點K、L、M

10、、N中選填)的振動圖像，該波的波速為_m/s.解析從甲、乙圖可看出波長2.0 m，周期T4 s，振幅A0.8 m；乙圖中顯示t0時刻該質(zhì)點處于平衡位置向上振動，甲圖波形圖中，波向x軸正方向傳播，則質(zhì)點L正在平衡位置向上振動，波速v0.5 m/s.答案0.84L0.512一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t0時刻的完整波形如圖11所示當t0.7 s時，A點第4次位于波峰位置，B點首次位于波谷位置，則再經(jīng)過_ s，A、B又再次回到平衡位置，此時A、B相距_ m.圖11解析當t0.7 s時，A點第4次位于波峰位置，即3個半周期，由此可知，波的周期T0.2 s，再經(jīng)，即0.05 s，A、B又再次回到平衡

11、位置由波動圖像可知，波長為20 m，當B點首次到達波谷時，可認為A點的振動通過3個半周期恰好傳到B點，故A、B相距的距離為3個半波長，即70 m.答案0.0570三、計算題(共4小題，共40分)13(8分)圖12為沿x軸向右傳播的簡諧橫波在t1.2 s時的波形位于坐標原點處的觀察者觀測到在4 s內(nèi)有10個完整的波經(jīng)過該點圖12(1)求該波的振幅、頻率、周期和波速；(2)畫出平衡位置在x軸上x2 m處的質(zhì)點在00.6 s內(nèi)的振動圖像解析(1)該波的振幅A0.1 m，頻率f2.5 Hz，周期T0.4 s波速vf5 m/s.(2)如圖所示答案(1)0.1 m2.5 Hz0.4 s5 m/s(2)見解

12、析圖14(10分)取一根柔軟的彈性繩，將繩的右端固定在豎直墻壁上，繩的左端自由，使繩處于水平伸直狀態(tài)從繩的端點開始用彩筆每隔0.50 m標記一個點，依次記為A、B、C、D如圖13所示現(xiàn)用振動裝置拉著繩子的端點A沿豎直方向做簡諧運動，若A點起振方向向上，經(jīng)0.1 s第一次達正向最大位移，此時C點恰好開始起振，則：圖13(1)繩子形成的波是橫波還是縱波？簡要說明判斷依據(jù)，并求波速為多大；(2)從A開始振動，經(jīng)多長時間J點第一次向下達到最大位移？(3)畫出當J點第一次向下達到最大位移時的波形圖像解析(1)繩子形成的波是橫波，因為質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直由題意知，波的周期T0.4 s，波長為4

13、m，所以波速v10 m/s.(2)從A開始振動，設J點開始起振經(jīng)過時間t1，則：t1 s0.45 s，設J點向上起振后經(jīng)t2時間第一次到負向最大位移，則：t2T0.3 s，所以，所求時間：tt1t20.75 s.(3)波形圖像如圖所示答案(1)橫波質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直10 m/s(2)0.75 s(3)見解析圖15(10分)漁船常利用超聲波來探測遠處魚群的方位，已知某超聲波的頻率為1.0105 Hz，某時刻該超聲波在水中傳播的波動圖像如圖14所示圖14(1)從該時刻開始計時，畫出x7.5103 m處質(zhì)點做簡諧運動的振動圖像(至少一個周期)，(2)現(xiàn)測得超聲波信號從漁船到魚群往返一次所

14、用的時間為4 s，求魚群與漁船間的距離(忽略船和魚群的運動)解析(1)T1.0105s，故所求圖像如圖所示(2)由波形圖讀出波長15103m，由波速公式得vf魚群與漁船的距離為xvt聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得x3 000 m.答案(1)見解析(2)3 000 m16(12分)一列橫波在x軸上傳播，a、b是x軸上相距sab6 m的兩質(zhì)點，t0時，b點正好到達最高點，且b點到x軸的距離為4 cm，而此時a點恰好經(jīng)過平衡位置向上運動已知這列波的頻率為25 Hz.(1)求經(jīng)過時間1 s，a質(zhì)點運動的路程；(2)若a、b在x軸上的距離大于一個波長，求該波的波速解析(1)質(zhì)點a一個周期運動的路程s04A0.16 m，1 s內(nèi)的周期數(shù)是n25,1 s內(nèi)運動的路程sns04 m.(2)波由a傳向b時，sab.vf m/s(n1,2,3，)；波由b傳向a時，sab，vf m/s(n1,2,3，)答案(1)4 m(2) m/s(n1,2,3，)或 m/s(n1,2,3，)