2015年高中物理选修3-4课时精练：阶段水平测试(二) 第十二章 机械波.doc

阶段水平测试(二)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分)1. 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波速发生了改变解析：由多普勒效应可知，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。答案：C2. 如图所示，沿x轴正方向传播的一项简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，下列说法中不正确的是()A图示时刻质点b的加速度正在增大B从图示时刻开始，经过0.01 s，质点b通过的路程为2 mC若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50 HzD若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4 m大得多解析：由波形图象知4 m，A20 cm，周期T0.02 s，f50 Hz，因波向右传，故b点正向下振动，b点加速度正在增大，A对；经t0.01 s即半个周期，质点b通过的路程为s2A0.4 m，B错；由干涉的必要条件可知C正确；由明显衍射条件可知D错。答案：BD3. 如图所示是水波干涉示意图，S1、S2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源频率相同，振幅相等，下列说法正确的是()A质点A一会儿在波峰，一会儿在波谷B质点B一直在波谷C质点C一会儿在波峰，一会儿在波谷D质点D一直在平衡位置解析：A、B、D三点都在振动加强区，均做简谐运动，A项正确，B、D项错误；点C是振动减弱点，又因两波振幅相等，故C点一直在平衡位置不动，C项错误。答案：A4. 用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是()Aa、b两点之间的距离为半个波长Ba、b两点振动开始时刻相差半个周期Cb点完成全振动次数比a点多一次Db点完成全振动次数比a点少一次解析：在横波中，相邻两个波峰之间的距离为一个波长，选项A错误；相差一个波长的两质点的起振时刻刚好相差一个周期，选项B错误；前一质点总是带着后一质点振动，所以b点完成全振动的次数比a点少一次，选项D正确、C错误。答案：D5. 如图所示是一列简谐横波在t0时的波形图，若波的传播速度为2 m/s，此时质点P向上振动。下列说法正确的是()A质点P的振动周期为0.25 sB经过任意时间，质点Q和P的振动情况总是相同的C经过t0.4 s，质点P向右移动0.8 mD经过t0.4 s，质点P仍在平衡位置，它通过的路程为0.2 m解析：根据波形图可知，波长0.4 m，振幅A5 cm，已知v2 m/s，所以T0.2 s，选项A错误；质点Q和P间的距离刚好是1个波长，所以它们的振动情况总是相同的，选项B正确；在机械波的传播过程中，各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动，选项C错误；经过t0.4 s2T，质点P回到初始位置，不在平衡位置，它通过的路程是8A40 cm0.4 m，也不是0.2 m，选项D错误。答案：B6. 一质点以坐标原点为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图象如图所示，振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1 m/s，从t0时刻开始经过0.2 s后此质点立即停止运动，则再经过0.3 s时的波形图是下图中的()解析：由振动图象可知，波源从平衡位置开始振动的方向向上，这意味着任一刚刚开始振动的质点的振动方向必定向上，故经过0.2 s0.3 s0.5 s时，波在x轴正方向传播的距离为0.5 m，且振动方向向上，B正确。答案：B7. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t10时波传播到x轴上的质点B，在它左边的质点A恰好位于负最大位移处，如图所示。在t20.6 s时，质点A第二次出现在正的最大位移处，则()A该简谐波的波速等于5 m/sBt20.6 s时，质点C在平衡位置处且向下运动Ct20.6 s时，质点C在平衡位置处且向上运动D当质点D第一次出现在正向最大位移处时，质点B恰好在平衡位置且向下运动解析：在t20.6 s的时间内，质点A第二次出现在正的最大位移处，则T0.6 s，所以T0.4 s，由图知波长2 m，根据v得v m/s5 m/s，A正确；波由B传到C所需要的时间是t1 s0.2 s，则在t2t10.6 s0.2 s0.4 s的时间内C质点刚好完成一次全振动且向上振动，故C正确，B错误；波由B传到D所需要的时间是t2 s0.6 s，当质点D第一次出现在正向最大位移处时的时间为0.6 s0.6 s0.1 s0.7 s，则质点B在0.7 s1T内，运动到负向最大位移处，D错误。答案：AC8. 一列横波在x轴上沿x轴正方向传播，其中t s和(t0.4) s两时刻在x轴上3 m至3 m的区间内的波形图如图中同一条图线所示，则下列说法中正确的是()A质点振动周期一定为0.4 sB该波最小波速为10 m/sC从t s时开始计时，x2 m处的质点比x2.5 m处的质点先回到平衡位置D在(t0.8) s时，x2 m处的质点位移为零解析：因为机械波每经过1个周期，波形相同，所以0.4 snT，T s(其中n1,2,3)，选项A错误；根据波形图可知，波长4 m，所以波速v10n(其中n1,2,3)，当n1时，波速最小为10 m/s，选项B正确；已知波沿x轴正方向传播，根据“带动”原理可知，在t s时x2 m处的质点正从正向最大位移处向平衡位置运动，而x2.5 m处的质点正向最大位移方向运动，所以x2 m处的质点比x2.5 m处的质点先回到平衡位置，选项C正确；在(t0.8) s时，横波的波形与题图时刻相同，所以x2 m处的质点位移不为零，而是刚好处在正向最大位移处，选项D错误。本题答案为B、C。答案：BC9. 在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是()A此时P、Q两质点运动方向相同B再经过0.5 s质点N刚好在(5 m,20 cm)位置C能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 HzD波的频率与波源的振动频率无关解析：应用P、Q两质点关于波源O对称，此时P、Q两质点运动方向相同，A正确；该波波长为2 m，波速为5 m/s，得出周期0.4 s，再经过0.5 s质点N刚好在(5 m，20 cm)位置，B正确；根据波发生干涉的条件，能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5 Hz，C错误；波的频率与波源的振动频率相同，D错误。答案：AB10. 一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是()解析：由振动图象可知t0时刻，a在正向最大位移处，b处在平衡位置且向下振动，当简谐波由b向a传播时，其可能的波形图如图所示。则a、b相距9 m，等于(n)，则 m(n0,1,2,3)当n2时，4 m，只有A正确。当简谐波由a向b传播时，其可能的波形图如图所示，则a、b相距9 m等于(n)，即 m(n0,1,2,3)当n0时，12 m，只有C正确。综上所述，A、C正确，B、D错误。答案：AC二、填空题(本大题共3小题，共15分)11. (5分)如图所示，有四列简谐波同时沿x轴正方向传播，波速分别是v、2v、3v和4v，a、b是x轴上所给定的两点，且abl。在t时刻a、b两点间的4列波的波形分别如图所示，则由该时刻起a点出现波峰的先后顺序依次是图_；频率由高到低的先后顺序依次是_。解析：T1，T2，T3，T4，由此可以确定a点出现波峰的先后顺序为BDCA，频率从高到低为DBCA。答案：(1)BDCA(2)DBCA12. (5分)弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t0时使其开始沿y轴做振幅为8 cm的简谐运动，在t0.25 s时，绳上形成如图所示的波形，则该波的波速为_cm/s；在t_s时，位于x245 cm处的质点N恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置。解析：由图象可知，A8 cm，T4t1 s，20 cm，所以波速v cm/s20 cm/s。由波的传播方向可以判断，t0.25 s时，x15 cm处的质点正向下运动，所以N点开始振动时也是沿y轴负方向。波传到N点所用的时间为t1 s2.25 s，质点N第一次沿y轴正向通过平衡位置时tt12.75 s。答案：202.7513. (5分)下图为一简谐横波的图象。此时刻质点P恰经平衡位置沿y轴正方向振动，则该波的振幅为_，波长为_，若从此时刻开始经过1.5 s正好第3次重复出现图示波形，则该波上质点振动频率为_，波速为_，若从图示时刻开始经过0.75 s，P点的振动方向为_，通过的路程是_，位移是_，而平衡位置位于x2 m处的质点通过的路程是_，位移是_。解析：1 s完成全振动的次数即f Hz2 Hz，所以T0.5 s，vf16 m/s,0.75 s相当于1个周期，所以P点振动方向向下。x2 m处质点，1周期后位于波峰，所以位移为0.2 m。答案：0.1 m8 m2 Hz16 m/s沿y轴负方向0.6 m00.6 m0.2 m三、计算题(本大题共4小题，共45分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)14. (11分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。已知某超声波频率为1.0105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示。(1)从该时刻开始计时，画出x7.5103 m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)。(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)。解析：(1)如图所示。(2)由波形图读出波长15103 m由波速公式得vf鱼群与渔船的距离为xvt联立式，代入数据得x3000 m答案：(1)见解析图(2)3000 m15. (10分)地震时，震源会同时产生两种波，一种是传播速度约为3.5 km/s的S波，另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波。一次地震发生时，某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3 min。假定地震波沿直线传播，震源的振动周期为1.2 s，求震源与监测点之间的距离x和S波的波长。解析：设P波的传播时间为t，则xvPt，xvS(tt)，解得xt，代入数据得x1260 km，由vST，解得4.2 km答案：1260 km4.2 km16. (12分)如图所示，甲为某一列简谐波tt0时刻的图象，乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象，试讨论：(1)波的传播方向和传播速度；(2)画出经过2.3 s后波的图象，P质点的位移和P质点运动的路程。解析：(1)根据振动图象可以判断P质点在tt0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动，由上下坡法可确定波沿x轴正向传播。由tt0时该波的图象可知2.0 m，根据vf，波传播的频率与波源振动频率相同，而波源振动的频率与介质中各质点振动频率相同，由P质点的振动图象可知，f Hz2.5 Hz，所以v2.02.5 m/s5.0 m/s。(2)由于T0.4 s，所以2.3 s5T，波形重复5次再沿x轴推进个波长，经过2.3 s后的波的图象如图所示，P质点的位移为10 cm，路程s4A53A23A2.3 m。答案：(1)x轴正方向5 m/s(2)图象见解析位移为10 cm，路程为2.3 m17. (12分)如图中实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3Tt