教科版物理选修3-4第二章机械波单元测试题

圆学子梦想 铸金字品牌温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。单元质量评估(二) (第二章)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)1.(2016泉州高二检测)对于波面和波线的说法中正确的是()A.波面一定是球面(形状)B.波线一定是平行直线C.波线有的与波面垂直,有的与波面平行D.不同波面上的各点振动周期相同【解析】选D。波面可以是球面(形状),也可以是平面(形状),A错。波线可以是平行直线,如平面波波线,也可以不是平行直线,如球面波波线,B错。波线总是与波面垂直,C错。不同波面上的各点振动周期相同,都等于波源的周期,D对。2.(多选)(2016潍坊高二检测)对于波的折射现象下列说法正确的是()A.当入射速度小于折射速度时,折射光线偏离法线B.当波垂直界面入射时,传播方向不改变,波速和波长都不改变C.在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变D.波发生折射时一定不会发生反射现象【解析】选A、C。当入射速度小于折射速度时,折射光线偏离法线,A对。当波垂直界面入射时,传播方向尽管不改变,但由于介质发生改变,波速和波长都改变,但周期、频率不变,B错,C对。波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象,D错。3.关于多普勒效应,以下说法正确的有()A.只有机械波才能产生多普勒效应B.当波源和观察者都运动时就产生多普勒效应C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D.产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化【解题指南】由于波源和观察者间存在相对运动,导致观察者接收到的频率与波源的频率不同,而波源的频率并没有发生变化。【解析】选D。多普勒效应是波动过程共有的特征,无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应。产生多普勒效应的原因是波源和观察者有相对运动,导致观察者接收到的波的频率发生了变化,而波源的频率不变。故选项D正确,A、B、C错误。4.(2016吉安高二检测)下列说法中正确的是()A.回复力就是振动物体受到的合外力B.振动物体回到平衡位置的过程中,回复力做正功,离开平衡位置的过程中,回复力做负功C.有机械振动必有机械波D.波源振动时的运动速度和波的传播速度始终相同【解析】选B。单摆在运动过程中,受到重力G与绳的拉力T作用,绳的拉力和重力的法向分力的合力提供圆周运动的向心力;指向平衡位置的合外力是重力的切向分力,它提供了单摆振动的回复力,故A错误;振动物体回到平衡位置的过程中,速度增大,回复力做正功,离开平衡位置的过程,速度变小,回复力做负功,故B正确;有机械振动,若没介质不会形成机械波,但有机械波必有机械振动,故C错误;横波中波源振动时的运动速度和波的传播速度垂直,故D错误。【补偿训练】(多选)(2016眉山高二检测)一列波由波源向周围扩展开去,下列说法正确的是()A.介质中各质点由近及远地传播开去B.介质中的振动形式由近及远传播开去C.介质中振动的能量由近及远传播开去D.介质中质点只是振动而没有迁移【解析】选B、C、D。波在传播时,介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动,它们并没有随波的传播而发生迁移,A错,D对。波传播的是振动形式,而振动由能量引起,也传播了能量,B、C对。5.(2016峨眉高二检测)一列简谐横波沿x轴正方向传播,O为波源,如图所示是波源开始振动后0.1s时的波形图,则下列判断正确的是()A.这列波的周期为0.4 s,振幅为20 cmB.这列波的波速为40 m/s,波长为4 mC.再经过0.15 s,x=6m处质点的位置坐标为(x=6m,y=0cm)D.再经过0.55s,x=24m处的质点第一次到达波谷【解析】选C。观察振动0.1s时的波形图可知周期为0.2 s,波长为8 m,振幅为10 cm,可算出波速为40 m/s,选项A、B错误。再经过0.15 s,波继续向前传播3/4周期,x=6m处的质点正经过平衡位置向下振动,选项C正确。0.1s时的波峰在2 m处,x=24m处的质点离它有22 m,这个波峰传播到x=24m处所需的时间为t=2240s=0.55 s,选项D错误。6.(2016莆田高二检测)在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从图中A点走到墙后的B点,在此过程中,如果从声波的衍射来考虑,则会听到()A.声音变响,男声比女声更响B.声音变响,女声比男声更响C.声音变弱,男声比女声更弱D.声音变弱,女声比男声更弱【解析】选D。由于MN很高大,故衍射现象比较弱,由于女声音调更高,波长更小,所以衍射更不明显。【补偿训练】在水波槽里放两块挡板,当中留一窄缝,已知窄缝的宽度为0.5cm,所用水波的波长为5cm,则如图所示的衍射图样中正确的是()【解析】选C。窄缝宽度0.5cm明显小于水波波长5cm,符合发生明显衍射的条件,且水波是以水中“某点”为中心的弧线,故只有选项C正确。7.(2016衡水高二检测)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【解析】选B。当两列波出现干涉现象时,要产生干涉图样,形成一条加强线、一条减弱线即加强线、减弱线彼此相间隔的稳定的干涉图样,在图中设定A、B、C、D四点,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,过A、C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。8.(多选)如图所示,S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源,振幅为A。a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上,且ab=bc。某时刻a是两列波的波峰相遇点,c点是两列波的波谷相遇点。则()A.a处质点的位移始终为2AB.c处质点的位移始终为-2AC.b处质点的振幅为2AD.c处质点的振幅为2A【解析】选C、D。因为a、b、c三点均在S1S2的中垂线上,则各点到S1S2的距离相等。则S1与S2到各点的波程差为零,S1与S2是相同的,在a、b、c各点都是同向相遇,振动加强,振动加强并不是位移不变,始终为2A,而是振幅为2A,则选项C、D正确。9.(多选)(2016扬州高二检测)如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6s时的波形图,波的周期T0.6s,则()A.波速为10 m/sB.经过0.4 s,P点经过的路程为4mC.在t=0.9s时,P点沿y轴负方向运动D.在t=0.5s时,Q点到达波峰位置【解析】选A、C、D,由于波沿着负方向传播,由图可知3T4=0.6s,解得T=0.8s,由v=T=80.8m/s=10 m/s,故选项A正确;0.4s为半个周期,P点经过的路程为2个振幅,即0.4m,选项B错误;0.9s=118T,由图可知0s时,P向下振动,则118T时依然向下振动,选项C正确;当10m处的波峰传播到Q点即5m处时,传播了5m,故t=xv=0.5s,故选项D正确。10.(2014天津高考)平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动,产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速均为100m/s。平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着,P、Q的x轴坐标分别为xP=3.5m、xQ=-3m。当S位移为负且向-y方向运动时,P、Q两质点的()A.位移方向相同、速度方向相反B.位移方向相同、速度方向相同C.位移方向相反、速度方向相反D.位移方向相反、速度方向相同【解析】选D。该波分别向两个方向传播,周期T=1f=0.02s,波长为=vT=2m,由波形图可确定质点P位移为负,速度向上,质点Q位移为正,速度向上,故D正确。11.(2014上海高考)一列横波沿水平放置的弹性绳向右传播,绳上两质点A、B的平衡位置相距34波长,B位于A右方。t时刻A位于平衡位置上方且向上运动,再经过14周期,B位于平衡位置()A.上方且向上运动B.上方且向下运动C.下方且向上运动D.下方且向下运动【解析】选D。两质点A、B的平衡位置相距34波长,则t时刻A位于平衡位置上方且向上运动,则此时B位于平衡位置上方且向下运动。再经过14周期,B位于平衡位置下方且向下运动,故选项D正确。12.(多选)(2016大庆高二检测)下列五幅图分别对应五种说法,其中正确的是()A.图中,若匀速拉动木板的速度较大,则由图像测得简谐运动的周期较大B.当小孔比波长越长时衍射现象越明显C.频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,这种现象叫作波的干涉D.若简谐波的波速为200 m/s,从图示时刻开始,质点a经0.01s通过的路程为0.4 mE.观察者在图中A点接收波的频率将小于波源的频率【解析】选C、D、E。演示简谐运动的图像实验中,若匀速拉动木板的速度较大,会导致图像的横坐标变大,但对应的时间仍不变,简谐运动的周期与单摆的固有周期相同,故A错误;当小孔比波长越小时衍射现象越明显,故B错误;频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,这种现象叫作波的干涉,故C正确;由图可知,该波的波长是4m,则周期:T=v=4200s=0.02s,从图示时刻开始,质点a经0.01s,即半个周期,a恰好到达负的最大位移处,通过的路程为0.4m,故D正确;从图中可以看出波源远离观察者,由多普勒效应可知选项E正确。二、计算题(本大题共4小题,共40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.(8分)(2015重庆高考)如图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图,质点P的振动周期为0.4s。求该波的波速并判断P点此时的振动方向。【解析】由题图可知,该波的波长=1.0 m;(2分)由于质点P的振动周期为0.4 s,故该波的传播周期T=0.4 s;所以该波的波速:v=T=1.00.4m/s=2.5 m/s。(3分)由于该波沿x轴正方向传播,故由规律“下坡上,上坡下”可知,P点此时的振动方向沿y轴正方向。(3分)答案:2.5 m/sy轴正方向14.(10分)(2016日照高二检测)甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿x轴相向传播,t=0时的波形图像如图所示,如果两列波的波速都是10m/s,求:(1)甲、乙两列波的频率各是多少?(2)第几秒末两列波相遇?相遇时C、D两点间有哪些点位移最大?【解析】(1)由图知:=4m,又因v=10m/s,(2分)所以由f=v得(1分)f=104Hz=2.5 Hz,故甲、乙两列波的频率均为2.5Hz。(1分)(2)设经t时间两波相遇,则2vt=4m,所以t=4210s=0.2 s,(2分)又因T=1f=12.5s=0.4 s,(2分)故波分别向前传播2相遇。此时两列波的图像如图中的虚线所示。故C、D间有x=5m和x=7m处的点位移最大。(2分)答案:(1)2.5Hz2.5 Hz(2)0.2 sx=5m与x=7m15.(10分)(2015全国卷)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与O的距离为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm。当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求:(1)P、Q间的距离。(2)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过的路程。【解析】(1)当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置,说明P与O的距离为54即54=35cm,(2分)=28cm,v=T=0.281m/s=0.28m/s(2分)Q与O之间的距离为6个波长,即1.68m,P、Q间的距离L=1.68m-0.35m=1.33m(2分)(2)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源振动614T,(2分)波源在振动过程中通过的路程s=4AtT=40.056m=1.25m(2分)答案:(1)1.33 m(2)1.25 m16.(12分)(2016石家庄高二检测)一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.05s时,其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示,求:(1)这列波可能具有的波速。(2)当波速为280m/s时,波的传播方向如何?以此波速传播时,x=8m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少?(保留两位有效数字)【解析】(1)若波向右传播,则有14T+nT=0.05s(2分)得T右=0.24n+1s(n=0,1,2,3)(2分)所以v右=T右=40(4n+1)m/s(n=0,1,2