2012高中物理 第十二章机械波24单元测试 新人教版选修3-4

用心 爱心 专心1 1212 章章 机械波机械波 检测题检测题 本检测分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 满分 120 分 时间 90 分钟 第 卷 选择题 共 40 分 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的选项中 有的小 题有多个选项正确 有的小题只有一个选项正确 全部选对的得 4 分 选不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 1 已知空气中的声速为 340 m s 下列波遇到宽度约为 12 m 的障碍物能发生明显衍 射现象的是 A 周期为 0 05 s 的声波 B 波长为 10 m 的声波 C 频率为 104 Hz 的声波 D 频率为 6 1014 Hz 的电磁波 解析 由 vT得 周期为 0 05 s 的声波 17 m 与 12 m 相差不多 能发生明 显衍射 A 正确 10 m 与 12 m 相差不多 B 正确 由 的频率为 104 Hz 的声波 v f 3 4 10 2 m 频率为 6 1014 Hz 的电磁波 5 6 10 13 m 均比障碍物小得多 不产生明显衍 射 C D 错误 答案 A B 2 如图 十二 1 所示是同一机械波在两种不同介质中传播的波动图象 从图中可以 直接观察到发生变化的物理量是 A 波速 B 频率 C 周期 D 波长 解析 同一机械波在不同介质中传播时 频率不会改变 由振源决定 波长和波速改 变 而从图象中能直接观看发生改变的量当然是波长 故 D 项正确 答案 D 用心 爱心 专心2 3 一列简谐横波向右传播 波速为v 沿波传播方向上有相距为L的P Q两质点 如图 十二 2 所示 某时刻P Q两质点都处于平衡位置 且P Q间仅有一个波峰 经 过时间t Q质点第一次运动到波谷 则t的可能值有 A 1 个 B 2 个 C 3 个 D 4 个 解析 由题中条件可知 P Q间的波形有如图所示四种且均向右传播 对于图 1 2L Q点振动到波谷需时间t T 对于图 2 3 4 3 4 v 3 4 2L v 3L 2v L Q点振动到波谷需时间t T 对于图 3 L Q点振动到波谷需 1 4 1 4 v L 4v 时间t T 对于图 4 L Q点振动到波谷需时间t T 3 4 3 4 v 3L 4v 2 3 1 4 1 4 v 1 4 2L 3v L 6v 综上可知 t的可能值有 4 个 答案 D 4 A B两列波在某时刻的波形如图 十二 3 所示 经过t TA时间 TA为波A的周 期 两波再次出现如图 十二 3 所示的波形 则两波的速度之比vA vB可能是 用心 爱心 专心3 A 1 3 B 1 2 C 2 1 D 3 1 解析 由图可知TA nTB A 2 B 且v T 所以 2 n vA vB A B TB TA 取n 1 2 3 故可知 A B C 正确 答案 A B C 5 如图 十二 4 所示 实线为一列横波在t时刻的波形图 虚线为经过 t 0 2 s 时的波形图 已知这列波的波长为 2 m 那么 A 若波向右传播 则波的最大周期为 2 s B 若波向左传播 则波的最大周期为 2 s C 若波向左传播 则波的最小波速为 9 m s D 若波速为 19 m s 则波的传播方向向右 解析 假设波向右传播 则 t内波在介质中推进的距离为 x n n 0 1 2 10 n 1 10 因为 t 0 2 s 所以v n 0 1 2 T x t n 1 10 0 2 所以T n 0 1 2 当n 0 时 Tmax 2 s 2 10n 1 假定波向左传播 则 x n 0 2 2n 1 8 n 0 1 2 所以v 10n 9 m s n 0 1 2 x t 2n 1 8 0 2 当n 0 时 vmin 9 m s 令v 19 m s 得n 1 这说明若波速等于 19 m s 则波的 用心 爱心 专心4 传播方向向左 答案 A C 6 一列波在介质中向某一方向传播 如图 十二 5 所示为此波在某一时刻的波形图 并且此时振动还只发生在M N之间 已知此波的周期为T Q质点速度方向在波形图中是 向下的 下面说法中正确的是 A 波源是M 由波源起振开始计时 P点已经振动时间T B 波源是N 由波源起振开始计时 P点已经振动时间 3T 4 C 波源是N 由波源起振开始计时 P点已经振动时间T 4 D 波源是M 由波源起振开始计时 P点已经振动时间T 4 解析 由于此时Q点向下振动 且Q质点右方邻近的质点在Q点下方 则波向左传播 N是波源 振动从N点传播到M点 经过一个周期 又从波源N起振开始计时 需经 T P点才开始起振 故P质点已振动了T 4 选项 C 正确 3 4 答案 C 7 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 十二 6 a 所示 一列横波沿该直线向右传播 t 0 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 十二 6 b 所示的波形 则该波的 A 周期为 t 波长为 8L B 周期为 t 波长为 8L 2 3 C 周期为 t 波速为 12L t 2 3 D 周期为 t 波速为 8L t 解析 由图 b 可以判断波长为 8L 图 b 中质点 9 振动方向向上 而质点 1 开始时向 下振动 说明质点 9 后边有半个波长没有画出 即在 t时间内传播了 1 5 个波长 t 用心 爱心 专心5 为 1 5 个周期 所以其周期为 t 由波长 周期 波速之间的关系式v 可计算出波 2 3 t 速为 所以 B C 正确 12L t 答案 B C 8 一列沿x轴正方向传播的简谐横波 周期为 0 50 s 某一时刻 离开平衡位置的 位移都相等的各质元依次为P1 P2 P3 已知P1和P2之间的距离为 20 cm P2和P3之间 的距离为 80 cm 则P1的振动传到P2所需的时间为 A 0 50 s B 0 13 s C 0 10 s D 0 20 s 解析 由于题设中各位移相同质元依次为P1 P2 P3 P1P2 20 cm P2P3 80 cm 可 以推知这列波的波长为 100 cm 即 1 m 所以根据v 可知波速v 2 m s P1的振动传到 T P2的时间t 0 10 s C 正确 P1P2 v 答案 C 9 一列波长大于 1 m 的横波沿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 十二 7 所示 由此可知 A 波长为 m 4 3 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点的振动速度大于B点的振动速度 解析 由A B两质点的振动图象及传播可画出t 0 时刻的波动图象如图 由此可得 m A 选项正确 由振动图象得周期T 4 s 故v m s m s B 选项 4 3 T 4 3 4 1 3 错误 由振动图象 3 s 末A点位移为 2 cm B点位移为 0 故 C 选项错误 由振动图象知 1 s 末A点处于波峰 振动速度为零 1 s 末B点处于平衡位置 振动速度最大 故 D 选项 错误 用心 爱心 专心6 答案 A 10 如图 十二 8 所示 实线和虚线分别为某种波在t时刻和t t时刻的波形曲 线 B和C是横坐标分别为d和 3d的两个质点 下列说法中正确的是 A 任一时刻 如果质点B向上运动 则质点C一定向下运动 B 任一时刻 如果质点B的速度为零 则质点C的速度也为零 C 如果波是向右传播的 则波的周期可能是 t 6 7 D 如果波是向左传播的 则波的周期可能为 t 6 13 解析 由波动图象可判定B C两质点振动方向不一定同时改变 故 A B 错 该波的 波长为 3d 当波向右传播时 有v t 3nd 其中v 所以周期T 当 d 2 T 6 t 6n 1 n 1 时 T t C 对 同理 波向左传播时 T 故 D 错 6 7 6 t 6n 5 答案 C 第 卷 非选择题 共 80 分 二 填空题 本大题共 4 小题 每小题 6 分 共 24 分 将答案填在题目中的横线上 11 6 分 如图 十二 9 所示 在公路的十字路口东侧路边 甲以速度v1向东行走 在路口北侧 乙站在路边 一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛 已知汽车笛声的 频率为f0 车速v2 v1 设甲听到的笛声频率为f1 乙听到的笛声频率为f2 司机自己听 到的笛声频率为f3 则此三人听到笛声的频率由高至低依次为 解析 由于v2 v1 所以汽车和甲的相对距离减小 甲听到的频率变大 即f1 f0 用心 爱心 专心7 由于乙静止不动 则汽车和乙的相对距离增大 乙听到的频率变小 即f2 f0 由于司机 和声源相对静止 所以司机听到的频率不变 即f3 f0 综上所述 三人听到笛声的频率 由高至低依次为 f1 f3 f2 答案 f1 f3 f2 12 6 分 声波从甲介质进入乙介质中 已知入射角为 30 折射角为 37 声波在 甲介质中速度为 300 m s 声波在乙介质中速度为 m s 解析 如图所示 由折射定律知 sin 1 sin 2 v1 v2 则v2 v1sin 2 sin 1 m s 360 m s 300 3 5 1 2 答案 360 13 6 分 如图 十二 10 所示 图 a 是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意 图 测速仪发出并接收超声波脉冲信号 根据发出和接收的信号间的时间差 测出被测物 体的速度 图 b 中P1 P2是测速仪发出的超声波信号 n1 n2分别是P1 P2由汽车反射回 来的信号 设测速仪匀速扫描 P1 P2之间的时间间隔 t 1 0 s 超声波在空气中传播 速度是v 340 m s 若汽车是匀速行驶时 则根据图 b 可知 汽车在接收到P1 P2两个 信号之间的时间内前进的距离是 m 汽车的速度是 m s 解析 设汽车在接收到P1 P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1 s2 则有 2s1 2s2 v t 其中 t s 0 1 s 汽车在接收到 3 5 0 5 4 4 1 7 3 5 0 5 用心 爱心 专心8 P1 P2两个信号的时间间隔内前进的距离为 s1 s2 m 17 m v t 2 340 0 1 2 已知测速仪匀速扫描 由图 b 记录的数据可求出汽车前进 s1 s2 这段距离所用时间 为 t t 1 0 s 0 95 s 汽车运动的速度v t 2 0 1 2 s1 s2 t 17 0 95 m s 17 9 m s 答案 17 17 9 14 6 分 如图 十二 11 所示 沿波的传播方向上有间距为 1 m 的 13 个质点 a b c d e f g h i j k l m 它们均静止在各自的平衡位置 一列横波以 1 m s 的速度水平向右传播 在t 0 时刻到达质点a 且a开始由平衡位置向上振动 在 t 1 s 时刻 质点a第一次到达最高点 求 1 这列波的波长为 周期为 2 在图中画出g点第一次向下达到最大位移时的波形图象 解析 1 由题意知波长 vT 4 m 周期T 4 s 2 当g第一次到达最低点时波 形如图所示 答案 1 4 m 4 s 2 见解析 三 计算论述题 本题共 6 小题 共 56 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重 要演算步骤 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 15 8 分 S为波源 振动频率f 100 Hz 产生的简谐波向右传播 波速v 80 m s 在传播过程中经P点 已知SP 4 2 m 在某一时刻t波源S经平衡位置向上运动 若取t时刻为时间起点 画出P点的振动图象 解析 先求出波长 判定SP包括几个波长 再画出简单的波的图象 并在此基础上画 出P点的振动图象 根据题意得 0 8 m 所以SP 4 2 m 5 4 据题意知 在t时刻S经平衡位置向上运动 这时P点恰好 处在波谷且其周期T 1 f 0 01 s 故取t时刻为时间的起 用心 爱心 专心9 点时 质点P的振动图象如图所示 答案 见解析 16 10 分 如图 十二 12 所示 S是水面波的波源 x y是挡板 S1 S2是两个狭 缝 SS1 SS2 狭缝的尺寸比波长小得多 试回答以下问题 1 若闭上S1 只打开S2会看到什么现象 2 若S1 S2都打开 会发生什么现象 3 若实线和虚线分别表示波峰和波谷 那么在A B C D各点中 哪些点向上振动 最强 哪些点向下振动最强 哪些点振动最弱 解析 1 只打开S2时 波源S产生的波传播到狭缝S2时 由于狭缝的尺寸比波长小 于是水面波在狭缝S2处发生衍射现象 水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来 2 由于SS1 SS2 所以从波源发出的水波传播到S1 S2处时它们的振动情况完全相同 当 S1 S2都打开时产生相干波 它们在空间相遇时产生干涉现象 一些地方振动加强 一些 地方振动减弱 加强区与减弱区相互间隔开 发生明显的干涉现象 3 质点D是波峰与波 峰相遇处 是振动最强点 质点B是波谷与波谷相遇处 也是振动最强点 质点A C是波 峰与波谷相遇的地方 这两点振动最弱 答案 1 水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来 2 发生明显的干涉现象 3 D B振动最强 A C振动最弱 17 8 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 0 105 Hz 某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图 十二 13 所示 1 从该时刻开始计时 画出x 7 5 10 3 m 处质点做简谐运动的振动图象 至少一 个周期 用心 爱心 专心10 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 该波的周期为T 1 10 5 s 由波动图象知 此时x 7 5 10 3 m 处 1 f 的质点位于负的最大位移处 所以 从该时刻开始计时 该质点的振动图象 如图所示 2 由波形图读出波长 15 10 3 m 由波速公式得 v f 鱼群与渔船的距离为x vt 1 2 联立 式 代入数据得x 3 000 m 答案 1 图见解析 2 3 000 m 18 10 分 如图 十二 14 所示为沿x轴向右传播的简谐横波在t 1 2 s 时的波形 位于坐标原点处的观察者观测到在 4 s 内有 10 个完整的波经过该点 图 十二 14 1 求该波的振幅 频率 周期和波速 2 画出平衡位置在x轴上P点处的质点在 0 0 6 s 内的振动图象 解析 1 依题意及图可知A 0 1 m f Hz 2 5 Hz T 0 4 s 10 4 1 f v f 5 m s 2 如图所示 用心 爱心 专心11 答案 1 0 1 m 2 5 Hz 0 4 s 5 m s 2 如图所示 19 10 分 一列横波在x轴上传播 t1 0 和t2 0 005 s 时的波形分别为如图 十二 15 所示的实线和虚线 图 十二 15 1 设周期大于 t2 t1 求波速