2019-2020学年高中物理 第二章 机械波 单元测试（含解析）教科版选修3-4

章末过关检测(二)(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1下列关于声波的判断中，错误的是()a夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的干涉现象b闻其声而不见其人，是声波的衍射现象c围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的干涉现象d在较大的空房子里的讲话，有时会余音缭绕，是声波的反射现象解析：选a夏日雷声不绝，是声波经过云层的多次反射的结果闻声不见人，是声波的衍射现象音叉周围声音有强弱之分是声波干涉形成声音加强和减弱的稳定区域在大房子里，余音缭绕，是声音的反射现象，因而b、c、d正确，a错误2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()aa、b点振动加强，c、d点振动减弱ba、c点振动加强，b、d点振动减弱ca、d点振动加强，b、c点振动减弱da、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且平行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3同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图，以下说法正确的是()a声波在水中波长较长，b是水中声波的波形曲线b声波在空气中波长较长，b是空气中声波的波形曲线c水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线d空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线解析：选a因声波的波速在水中较空气中快，而波的频率等于振源的振动频率，则声波在水和空气中传播的频率相同，再由vf知，声波在水中传播的波长长4如图所示，在均匀介质中s1和s2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源，它们发出的简谐波相向传播在介质中s1和s2平衡位置的连线上有a、b、c三点，已知s1aabbccs2/2(为波长)，则下列说法中正确的是()a b点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱b b点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强c a、b、c三点的振动都是最强d a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱解析：选c由题意可知a、b、c三点均为振动加强点，可得c对5在水波的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 hz，水波在水槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为()a10 cmb5 mcd1 cm dd1 cm解析：选d本题考查波发生明显衍射的条件，一般直接比较孔的直径d与水波波长的关系即可，当d时肯定发生明显的衍射，由题知水波的波长 m0.01 m1 cm.即孔直径d应与1 cm差不多或比它还小故选项d正确6一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为0.5 m/s，在某时刻波形如图中实线所示，经过一段时间后波形如图中虚线所示，在这段时间里，图中p点处的质点通过的路程可能是()a0.4 m b0.5 mc0.6 m d0.7 m解析：选c根据题意分析可知，p点处的质点开始振动的方向沿y轴的正方向，由于它在一个周期内通过的路程为振幅的4倍(即4a，a0.2 m)，所以图中p点处的质点通过的路程可能是s4 na3a0.60.8n(n0，1，2，3，)，所以答案为c二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7如图是一列向右传播的横波在某个时刻的波形图线，由图线可知()a质点a此时的速度是零b质点b此时向y轴正方向运动c质点c的加速度为正d质点d的振幅小于2 cm解析：选abca点在最大位移处，故a对；根据上下坡法可知，b点振动方向向上，b对；c的加速度指向平衡位置，c对；每个质点的振幅都为2 cm.8沿x轴正向传播的一列简谐横波在t0时刻的波形如图所示，m为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，则t s时()a质点m对平衡位置的位移一定为负值b质点m的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同c质点m的加速度方向与速度方向一定相同d质点m的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反解析：选cd由题图知，4 m，由v解得t0.1 s，当t s时，即时，m点振动方向为向负方向靠近平衡位置，故a错误；速度方向与相对平衡位置位移方向相反，b错误；加速度沿负方向，速度负方向，故相同，c正确；加速度方向为负方向，位移正方向，二者相反，故d正确9一列平面简谐波，波速为20 m/s，沿x轴正方向传播，在某一时刻这列波的图像如图所示由图可知()a这列波的周期是0.2 sb质点p、q此时刻的运动方向都沿y轴正方向c质点p、r在任意时刻的位移都相同d质点p、s在任意时刻的速度都相同解析：选abd由波动图像可知波长为4 m，由vt得波的周期t/v0.2 s，选项a正确；由波沿x轴正方向传播可知p、q此时刻的运动方向都沿y轴正方向，选项b正确；由波动图像可知p、s两点是相同点，在任意时刻的位移、速度都相同，选项c错误、d正确10如图所示，沿x轴正方向传播的一列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，经过0.01 s质点a通过的路程为0.4 mb从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置c若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹，则另一列波的频率为50 hzd若该波在传播中遇到宽约3.999 m的障碍物能发生明显的衍射现象解析：选acd由题图可判断出4 mt/v0.02 s，经过0.01 s质点a通过的路程为2个振幅即0.4 m故选项a是正确的质点b先向下振动，再向上振动，而质点a直接向下振动，所以质点b比质点a后到平衡位置，故选项b是错误的若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹，则它们的频率必相等，为50 hz，故选项c是正确的宽度3.999 m与4 m相差不多，所以能发生明显的衍射现象，故选项d是正确的三、非选择题(本题共6小题，共52分，按题目要求作答计算题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)11(6分)一列简谐横波沿直线传播的速度是2 m/s，在传播方向上有a、b两点，从波刚好传到某质点时开始计时，已知5 s内a点完成了6次全振动，b点完成了10次全振动，则此波的传播方向为_(填“ab”或“ba”)，波长为_，a、b两点间的距离为_m.解析：因为在波的传播过程中总是离振源近的质点先振动，而质点b振动的次数较a多，所以说质点b离振源较近，即波是从b质点传到a质点，传播方向是“ba”，而在计算波长时因为在b质点振动的过程中a质点并不是一直在振动，所以应以b点作为求周期的依据点，所以其振动周期为：t s0.5 s，又因为v，所以其波长为：vt20.5 m1 m，因为a点完成了6次全振动，b点完成了10次全振动，所以波从b点传播到a点用了四个周期，用时为t4t2 s，所以a、b间的距离为：dvt22 m4 m.答案：ba1 m412(2分)一列沿x轴正方向传播的简谐波，周期为0.5 s，某一时刻，离开平衡位置的位移相等的各质点依次为p1、p2、p3、p4、p5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所需时间为 _ .解析：题设p1、p2、p3为依次相邻的质点，且由svt知t234t12、(t12、t23分别是波动从p1传到p2、从p2传到p3所经历的时间)则p1、p3为相邻相同点，即波长20 cm80 cm100 cm，由v得v2 m/s，则 t12 s0.10 s.答案：0.10 s13. (10分)如图所示，o是位于平静湖面上的波源，它发出的波在水面上以v20 m/s的速度向外传播已知波源到堤岸的距离为20 m，湖面上p点到堤岸的距离为30 m，堤岸上ab两点之间的距离为40 m，求波源o发出的波经堤岸反射后到达p点所用的时间为多少？解析：如图所示，机械波的入射角与反射角相等，o与o关于ab对称由几何知识可得，occpoccp op.而op m64 m.即s64 m，所以，波源o发出的波经堤岸反射后到达p点所用的时间t s3.2 s.答案：3.2 s14(10分)一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t0时刻的波的图像如图所示已知这列波在p点出现两次波峰的最短时间是0.4 s，求：(1)这列波的波速是多少？(2)经过多少时间质点r才能第一次到达波峰？(3)这段时间里质点r通过的路程是多少？解析：p点出现两次波峰最短时间显然是1个周期，即t0.4 s，r第1次到波峰即波峰传到r的时间(1)由波速公式得v/t m/s10 m/s.(2)由t0时刻到r第1次出现波峰，波传播的距离s(92) m7 m，则t s0.7 s.(3)波传到r点所用时间t s0.4 s，r实际振动时间t1(0.70.4) s0.3 s，因此r通过的路程为s路42 cm6 cm.答案：(1)10 m/s(2)0.7 s(3)6 cm15(12分)一列简谐波在x轴上传播，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示已知tt2t10.1 s，问：(1)若波沿x轴正方向传播，且tt，这列波的传播速度是多大？(2)若波沿x轴正方向传播，但t无约束条件，波速是多大？(3)若波速v340 m/s，则波向哪个方向传播？解析：(1)因tt，则传播距离x，则波传播x2 m，故波的传播速度v m/s20 m/s.(2)波沿x轴正方向传播，传播距离xk(8k2) m(k0，1，2，3)则波速v m/s20(4k1) m/s(k0，1，2，3)(3)波在t时间内传播的距离xvt3400.1 m34 m4，运用去整留零的方法即可判断出波向x轴正方向传播答案：见解析16(12分)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35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间已知波源自t0时由平衡位置开始向上振动，周期t1 s，振幅a5 cm.当波传到p点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，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t0开始到平衡位置在q处的质点第一次处于波峰位置时