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【全程方略 】2013年高中物理第二章 机械波阶段质量检测(含解析)教科版选修3-4一、选择题(本大题共12小题,每小题4分,共48分.每小题至少一个选项符合题意)1.关于机械波,下列说法正确的是( )a.在传播过程中能传递能量b.频率由波源决定c.能产生干涉、衍射现象d.能在真空中传播2.下列关于简谐运动和简谐波的说法,正确的是( )a.介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等b.介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介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3.如图所示,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4.一列横波在x轴上传播,在x0与x1 cm的两点的振动图线分别如图中实线与虚线所示,由此可以得出( )a.波长一定是4 cmb.波的周期一定是4 sc.波的振幅一定是2 cmd.波的传播速度一定是1 cm/s5.(2012淄博高二检测)如图所示,沿x轴正方向传播的一列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,下列说法中正确的是( )a.从图示时刻开始,质点a的加速度将减小b.从图示时刻开始,经过0.01 s,质点a通过的路程为0.4 mc.若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象,则另一列波的频率为50 hzd.若该波传播过程中遇到宽约4 m的障碍物,则会发生明显的衍射现象6.(2012吕梁高二检测)如图所示,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7.(2012南昌高二检测)在一均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点间的距离均为0.1 m,如图甲所示,一列横波沿该直线向右传播,t0时到达质点1,质点1开始向下运动,振幅为0.2 m ,经过时间0.3 s第一次出现如图乙所示的波形.则( )a.第9个质点的起振方向向上b.该波的周期为0.2 sc.该波的波速为4 m/sd.在介质中还有一质点p,距质点1的距离为10 m,则再经2.35 s p点处于波峰8.(2011四川高考)如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图,当q点在t=0时的振动状态传到p点时,则( )a.1 cm x 3 cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动b.q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向c.q处的质点此时正在波峰位置d.q处的质点此时运动到p处9.(2012合肥高二检测)一简谐横波沿x轴方向传播,已知t0.1 s时的波形如图甲所示,图乙是x4 m处的质点的振动图像,则下列说法不正确的是( )a.简谐横波沿x轴负方向传播b.简谐横波的波速为10 m/sc.在t0.5 s时,x2 m处的质点到达平衡位置,沿y轴负方向运动d.经过0.4 s,x2 m处的质点经过的路程为20 m10.一列简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形图如图所示,a、b、c为三个质点,a正向上运动.由此可知( )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11.一列简谐横波沿直线由a向b传播,a、b相距0.45 m,如图是a处质点的振动图像.当a处质点运动到波峰位置时,b处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动,这列波的波速可能是( )a.4.5 m/s b.3.0 m/sc.1.5 m/s d.0.7 m/s12.一列简谐横波正沿着x轴正方向传播,波在某一时刻的波形如图所示,则此时刻( )a.x=3 m处质点正沿y轴正方向运动b.x=6 m处质点的速度为零c.x=7 m处质点的加速度方向沿y轴负方向d.x=8 m处质点的合外力为零二、计算题(本大题共4小题,共52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)13.(2012威海高二检测)(10分)p、q是一列简谐横波中的两点,相距9 m,它们各自的振动图线如图所示,如果q比p离波源近,那么这列波的波长为多少?波速的最大值是多少?14.(2012石家庄高二检测)(14分)一列简谐横波的波速v=40 cm/s,在某一时刻的波形如图所示,在这一时刻质点a振动的速度方向沿y轴正方向.求:(1)这列波的频率、周期和传播方向;(2)从这一时刻起在0.5 s内质点b运动的位移和路程;(3)画出再经过t=0.75 s 时的波形图.15.(2012成都高二检测)(14分)在某介质中形成一列简谐波,t=0时刻的波形如图中的实线所示.其中质点o的平衡位置在坐标原点,质点b的平衡位置在距坐标原点1 m处,质点p的平衡位置在距坐标原点7 m处,(1)若波向右传播,零时刻刚好传到b点,且再经过0.6 s,p点也开始振动,试求:p点开始振动的方向.该列波的波速.从t=0时刻起到p点第一次到达波峰时止,质点o所经过的路程so为多少?(2)若该列波的传播速度大小为20 m/s,且波形中由实线变成虚线需要经历0.525 s时间,则该列波的传播方向如何?16.(14分)一列简谐横波沿x轴传播,在t1=0和t2=0.005 s时的波形曲线如图所示:(1)横波的波长是多大?振幅a是多大?(2)设周期大于(t2-t1),如果波向左传播,波速为多大?(3)设周期小于(t2-t1),且波速为6 800 m/s,求波的传播方向.答案解析1.【解析】选a、b、c.机械波的频率就是质点振动的频率,而各介质质点都是在波源驱动力作用下做受迫振动,故波的频率由波源决定,因而b选项正确.波的传播过程传播的不仅是波源的振动形式,也传播能量,将波源的能量沿波的传播方向传递出去,因而a选项正确.干涉和衍射现象是一切波都具有的性质,因而c选项正确.由机械波的形成条件可知,要有机械波必须具有介质,因而d选项错误.2.【解析】选a、d.波传播过程中每一个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动,介质中质点振动周期和相应波的周期相等,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,对横波介质中质点振动方向和波传播方向垂直,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.3.【解析】选a、d.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;女同学向左运动时,她都感到哨声音调变低.选项a、d正确,b、c错误.4.【解析】选b、c.由振动图线可知t4 s,b对;振幅a2 cm,c对;由振动周期性可知,x0和x1 cm的质点,当波沿x轴正向传播时:= 1 cm, cm(n0,1,2),当波沿x轴负向传播时:1 cm(n0,1,2),故a错;由波速公式v知,d错.5.【解析】选a、b、c、d. a点在最大位移处,下个时刻向平衡位置运动,位移减小,所以加速度将减小,a正确;由波的图像可知波长4 m, s0.02 s,0.01 s为半个周期,所以经过0.01 s,a点经过的路程为2a0.4 m,b正确;发生稳定干涉,所以另一列波的频率与该波频率相同,为50 hz,c正确;障碍物的尺寸与该波波长相同,能发生明显衍射,d正确.6.【解析】选b.当两列波出现干涉现象时,要产生干涉图样,形成加强线、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,为实线相交点,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,分别过a、c的平行于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.【变式备选】如图所示表示两列同频率相干水波在t0时刻的叠加情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,已知两列波的振幅均为2 cm,波速为2 m/s,波长为0.4 m,e点是bd连线和ac连线的交点,下列说法正确的是( )a.a、c两点是振动减弱点b.e点是振动加强点c.b、d两点在该时刻的竖直高度差为4 cmd.t0.05 s时,e点离开平衡位置2 cm【解析】选a、b.由题图可知a、c两点在该时刻是波峰和波谷相遇,所以是减弱的,a选项正确.同理可知,b、d两点是振动加强点,且高度差为4a8 cm,c选项错误.t s0.2 s,当t0.05 st时,两波的波峰传到e点,e处于波峰,x2a4 cm,所以e是加强点,b选项正确,d选项错误.7.【解析】选b、c、d.由于质点1起振方向向下,故最前面质点的起振方向也向下.根据t0.3 s时的波形图可知,0.3 s内传播了x1.5 1.2 m,故波速m/s4 m/s.质点的振动周期等于波传播的周期,t s=0.2 s.t0.3 s时,最前面的波峰在质点7处,故波峰传到p点的时间t s2.35 s.【变式备选】在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为l,如图甲所示.一列横波沿该直线向右传播,t0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间t第一次出现如图乙所示的波形,则该波的( )a.周期为t,波长为8lb.周期为t,波长为8lc.周期为t,波速为d.周期为t,波速为【解析】选b、c.因质点开始振动方向向下,故经t时间第一次出现图示波形时,质点1和质点9之间恰好是一个波长,说明波由质点1传播到质点9需要一个周期的时间,但质点9刚开始振动的方向是向下的,而波形图中质点9是向上振动的,说明波传播到质点9后又振动了半个周期,故有tt,tt.由题图知,8l,由得,v.故b、c正确.8.【解析】选b.将图中的波形图往左平移,可知a、c错,b正确;再由于机械波传播的是振动的形式和能量,质点不随波迁移,则d错.9.【解析】选d.t0.1 s时x4 m处的质点的振动方向沿y轴正方向,所以简谐横波沿x轴负方向传播,a项正确;根据图像可知波长4 m,周期t0.4 s,所以波速为10 m/s,b项正确;在t0.1 s时,x2 m处的质点在平衡位置,沿y轴负方向运动,所以再过一个周期又回到原位置,c项正确;经过0.4 s,x2 m处的质点经过的路程为4a20 cm,d项错误.10.【解析】选c.由a向上振动可确定波沿x轴正方向传播,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.图像所示时刻b距离平衡位置较远,在该时刻b比c的速率要小,d错.11.【解析】选a.波是由a向b传播的,而且在a到达波峰的时刻,b处于平衡位置向上运动,则a、b相距,所以=, .当n=0时,v=4.5 m/s;当n=1时,v=0.9 m/s;当n=2时,v=0.5 m/s.故正确答案为a.【总结提升】波动图像问题中速度的多解性讨论由于波动图像问题会涉及波的空间周期性、波的时间周期性、波的双向性,这几个方面就是造成波在传播过程中速度具有多解性的原因.所以,要解决波速的多解性问题就要从这三个方面去着手分析,找到波速的通式,结合题目中的条件,确定波速的可能性.例如,本题中,根据题意,波长具有多种可能,得到波速通式v=,n取不同的值,波速就对应不同的值,符合题意的解只有一个,即当n=0时,v=4.5 m/s.12.【解析】选a、c.由波沿x轴正方向传播可判定x=3 m处质点沿y轴正方向运动,故a对.x=6 m处质点在平衡位置,速度最大,b错.x=7 m处的质点正沿y轴负方向运动,加速度方向也沿y轴负方向,c对.x=8 m处质点有最大位移,合外力最大,故d错.13.【解析】由图像可得周期t=4 s (2分)由题意可知,p、q两点距离l满足l=9 m=k+ (3分)则m(k=0、1、2) (1分)由公式v= (1分)则v= m/s(k=0、1、2) (2分)当k=0时,波速最大,最大波速为vm=9 m/s (1分)答案: m(k=0、1、2) 9 m/s14.【解析】(1)从题图中可看出,波长=8 cm,由f=v/得:这列波的频率f=5 hz (2分)又因为周期与频率互为倒数,所以周期t=1/f=0.2 s (2分)a点此刻振动的速度方向向上,由“质点带动法”可知,a点右侧附近的质点是它起振前已经振动了的质点,所以波源在右边,波沿x轴负方向传播 (2分)(2)由于质点b位于平衡位置,且速度方向沿y轴负方向,故经0.5 s即2.5个周期后质点又回到平衡位置,此刻的速度方向变为沿y轴正方向,所以b点在0.5 s内的位移等于零. (2分)通过的路程s=2.54a=10a=1 m (2分)(3)经过t=0.75 s,波沿x轴负方向传播的距离x=vt=400.75 cm=30 cm= (2分) 由波形的平移规律可得,再经过0.75 s的波形会向左平移,如图中虚线所示 (2分)答案:(1)5 hz 0.2 s 波沿x轴负方向传播(2)0 1 m (3)见解析15.【解析】(1)p点开始振动的方向向下.(2分)波速 (2分)由t=0到p点第一次到达波峰为止,经历的时间波的周期所以t2=t经过的路程so=4a=0.3 m(4分)(2)当波速v=20 m/s时,经历0.525 s时间,
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