2017-2018学年度高二物理人教版选修3-4第十二章机械波单元练习

1、2019-2019 学年度高二物理人教版选修3-4 第十二章机械波单元练习一、单选题1.一列简谐横波沿x 轴正方向传播， 在 t =0s 时波形如图所示， 已知波速为10m/ s，则 t =0.1 s 时正确的波形是图中的（）A.B.C.D.2. 手持较长软绳端点 O以周期 T 在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图绳上有另一质点P，且 O、P 的平衡位置间距为Lt =0 时， O位于最高点， P 的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是（）A. 该简谐波是纵波B. 该简谐波的最大波长为2LC. t = 时， P 在平衡位置上方D. t = 时

2、， P的速度方向竖直向上3. 如图是沿x轴正向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为2.0/，下列说法正确的是（）m sA.B.这列波的周期为2.0 s这列波的振幅为10cmC.D.此时刻质点P 的振动方向沿y 轴正方向此时刻质点Q的加速度为零4.某弹簧振子沿x 轴的简谐振动图象如图所示，下列描述正确的是（）A. t =1s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值第 1页B. t =2s 时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C. t =3s 时，振子的速度为负的最大值，加速度为零D. t =4s 时，振子的速度为正，加速度为负的最大值5.某一列简谐横波中的质点a 的振动图象如图甲所示，这列简

3、谐横波在则（）t =1.0 s时的波形图如图乙所示，A.这列波沿x轴负方向传播，波度v=0.02m s/B. 这列波沿 x 轴负方向传播，波度v=0.5 m/ sC. t =0 至 t =1s 的时间内，质点 a的位移始终在增大D. t =4s 时刻， a 质点经平衡位置向下振动6.一列简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波的图象如图所示若波速为16m/ s，则波长和频率分别是（）A.8m， 2HzB.8m，0.5HzC.4m， 2HzD.4m， 0.5Hz7.关于多普勒效应，下列说法正确的是（）A. 发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化B. 发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C.

4、 当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应D. 只有声波才能发生多普勒效应8. 如图所示，表示的是产生机械波的波源 O正在做匀速直线运动的情况，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布为了使静止的频率传感器能接收到的波的频率最低，则应该把传感器放在（）A. A 点B. B 点C. C点D. D点9.如图所示， S1 和 S2 是两个相干波源，其振幅均为A，周期均为 T实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻，c 是波谷与波谷的相遇点，下列说法中正确的是（）A. a 处质点始终处于离平衡位置2A处B. 随着时间的推移，c 处的质点将向右移动C. 从该时刻起，经过T， c 处的质点将通过平衡位置

5、D. 若 S2 不动， S1 沿 S1b 连线向 b 运动，则 b 处质点仍然始终处于平衡位置10. 质点以坐标原点 O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1.0 /，起振后 0.3sm s此质点立即停止运动，再经过0.1 s 后的波形图为（）A.B.C.D.二、多选题11. 利用发波水槽观察波的衍射现象时，看到如图所示的图样。 为使衍射现象更明显，可采用的办法有（）A. 缩小挡板间距B. 增大挡板间距C. 减小波源频率D. 减小水波的振幅12.下列说法正确的是（）A. 声速与介质有关B. 电磁波只能传递信息，不能传递能量C.

6、 用肥皂膜做干涉实验时，呈现的是等间距竖直条纹D. 彩超可以检查心脏、大脑和血管的病变，它应用了多普勒效应13.图甲为一列简谐横波在t =0 时的波动图象，图乙为该波中x=2m处质点 P 的振动图象，下列说法正确的是（）A. 该波沿 x 轴负方向传播B. 波速为 4m/ sC. 再过 1.0 s，质点 P沿传播方向移动 4m第 3页D. t =2.5 s 时，质点 P恰好通过平衡位置E. 质点 P的振动方程为： y=0.2sin2 t （ cm）14.同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形如图所示，以下说法正确的是（）A. 声波在水中波长较大，b 是水中声波的波形曲线B. 声波在

7、空气中波长较大，a 是空气中声波的波形曲线C. 两列波振动频率相同，b 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15.如图所示，一列简谐横波沿x 轴正方向传播，从波传到x=5m的 M点时开始计时，已知P 点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s，下面说法中正确的是（）A. 这列波的波长是 5mB. 这列波的传播速度是10m/ sC. 质点 Q（ x=9m）经过 0.7 s 才第一次到达波峰D. M点以后各质点开始振动时的方向都是向y 轴正方向E. 如图所示的 P 点振动的方向是向 y 轴负方向三、计算题16.如图所示一列简谐横波沿x 轴正方向恰好传播到Q（横

8、坐标为0.24 m），波速大小为v=0.6 m/ s质点 P 的横坐标为 x=0.96 m从图示时刻开始计时，求：质点 P 开始振动时振动的方向；经过多长时间质点 P第二次到达波峰？17. x=0 的质点在 t =0 时刻开始振动，产生的波沿 x 轴正方向传播， t 1=0.14 s 时刻波的图象如图所示，质点 A 刚好开始振动求波在介质中的传播速度；求 x=4m的质点在 0.14 s 内运动的路程答案和解析【答案】1.C2.8.B9.15. BCEC3.A4.C10.A11.A 5.AC 12.B6.A7.BAD13.BDE14.AC16. 解： 简谐横波沿 x 轴正方向传播， 图示时刻 x

9、=0.24 m处质点的振动方向向下， 则质点 P 开始振动时振动的方向也向下当第二个波峰传到P 点时，质点P 第二次到达波峰，图示时刻第二个波峰到P 点的距离为s=x+ 由 t = 得，代入数据t =1.9 s答：质点 P 开始振动时振动的方向向下；经过 1.9 s 时间质点P 第二次到达波峰17. 解：由题知，振动在t =0.14 s 时间内传播的距离为x=7m，则该波的传播速度v=代入数据得： v=50m/ s在 0.14 s 内， x=4m的质点只振动了个周期，该质点运动的过程： s=3A=15cm答：波在介质中的传播速度为50 /；m s=4的质点在0.14s内运动的路程为15 xmc

10、m【解析】1. 解：根据图象可知，波长 =4m，所以 T=所以 t =0.1 s 时，波形向右平移个波长，所以C正确故选 C先根据图象得到波长，根据波长和波速的关系求出周期，进而即可求解本题采用波形平移法研究波形图的，是经常运用的方法抓住波形经过一个周期向前平移一个波长2.解： A、该简谐波上质点振动方向为竖直方向，波的传播方向为水平方向，两者垂直，故为横波，故A错误；B、 t =0 时， O位于最高点， P 的位移恰好为零，速度方向竖直向上，故两者间的距离为，又有 O、 P的平衡位置间距为L，则，故 B错误；、=0 时，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，那么，t= 时，P在平衡位置上方，并

11、向上运动，故CC t正确；、=0 时，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，那么，t=时，P在平衡位置上方，并向下运动，故DD t错误；故选： C由横波、纵波的定义得到简谐波为横波；再由P的运动状态得到之间的距离与波长的关系，进而求得OP最大波长；根据P 的运动状态可得之后任意时刻P的位置及速度在波的传播过程中，波上的质点并不随波的传播而运动，质点只在平衡位置附近做简谐运动；随波传播的只是波的形式和能量3. 解： A、由图象可知，该波的波长为=4m，则周期为 T= = =2.0 s故 A 正确B、这列波的振幅等于 y 的最大值，为 5cm故 B 错误C、波沿 x 轴正方向传播，根据“上下坡”法知

12、此时质点P沿 y 轴负方向运动故C错误、此时刻质点Q的位移为负向最大，由a=-知其加速度为正向最大故D错误D故选： A根据波动图象可读出波长和振幅，通过波长和波速求出波的周期；根据波的传播方向，运用“上下坡”法判断出质点P 的振动方向；根据质点的位移分析其加速度解决本题的关键会从波的图象中获取信息，知道波的传播方向与质点的振动方向的关系，常用“上下坡”第 5页法判断出质点的振动方向要知道质点做简谐运动时，加速度与位移的关系是a=-，位移最大时加速度最大4. 解： A、 t =1s 时，振子位于正向最大位移处，振子的速度为零，加速度的方向指向平衡位置，所以加速度为负的最大值，故A 正确；B、 t

13、 =2s 时，振子位于平衡位置正在向下运动，振子的速度最大，方向向下，加速度为0，故 B 错误；、 =3 时，振子位于负向最大位移处，振子的速度为零，加速度最大，故C错误；C t sD、 t =4s 时，振子位于平衡位置正在向上运动，振子的速度为正，加速度为0，故 D错误故选： A根据简谐运动的位移图象直接读出质点的位移与时间的关系当物体位移为零时，质点的速度最大，加速度为零；当位移为最大值时，速度为零，加速度最大加速度方向总是与位移方向相反，位移为负值，加速度为正值本题考查对简谐运动图象的理解能力，要抓住简谐运动中质点的速度与加速度的变化情况是相反5.解： A、 B、根据甲图得到质点a 的振

14、动周期为2 1s 时刻向下振动；运用波形平移法可知波向-x 方s，向传播；波长为 1m，故波速为： v=；故 A 错误， B正确；、从甲图可以看出，t=0 至=1的时间内，质点a的位移先增大后减小，故C错误；Ct sD、 x- t 图象的斜率表示速度，从甲图可以看出，t =4s 时刻， a 质点经平衡位置向上振动，故D错误；故选 B根据甲图得到质点 a 的振动情况和周期，根据乙图得到波长，运用波形平移法得到波形的平移方向本题关键是明确波动图象与振动图象的关系，波动图反映了不同质点同一时刻的运动情况，而振动图象反映一个质点各个不同时刻的运动情况6. 解：由图可知，波的波长为8m，根据 v= f

15、可知，波的频率为： f = = Hz=2Hz；故 A 正确， BCD错误，故选： A由图象可明确波长大小，再根据波长、频率和波速之间的关系可解得频率的大小本题考查波长、频率和波速之间的关系，要注意明确对图象的认识，明确根据图象可分析波长、振幅以及质点的振动方向7. 解：A、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时， 接收到的波频率会发生变化， 但波源的频率不变，故 A 错误， B 正确；C、多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，故C错误；D、多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，故D错误；故选： B1842 年奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家一天，他正

16、路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驰过，他发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低他对这个物理现象感到极大兴趣，并进行了研究发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象这就是频移现象因为，声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关这一比值越大，改变就越显著，后人把它称为“多普勒效应”对于多普勒效应，要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，而在

17、波源与观察者远离时接收频率变低；即高亢表示远离，低沉表示靠近8.解：根据波速、波长和频率的关系式v= ?f ，由于同一种介质中波速相同，A 点位置附件波长最短，B点位置附近波长最长，故传感器在A 点接受到波的频率最高，在B 点接受到波的频率最低；故选 B根据波速、波长和频率的关系式v= ?f 判断，其中波速由介质决定，波长等于相邻波峰间距本题关键明确：发生多普勒效应时，波速、波长和频率的关系式 v= ?f ；同一种介质中波速相同，波长等于相邻波峰间距9.解：A、 a 点是波峰和波峰叠加，由于两列波的振幅相等，其的振幅为2A，虽此时位移为 2A，但不是始终处于2A 处，故 A 错误；、振动的质点

18、只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，则c处的质点将向右移动，故B错B误；C、由图知 c 点是波谷和波谷叠加的位置，是振动加强点， 经过 T，c 处的质点将通过平衡位置，故 C正确；D、若 S2 不动， S1 沿 S1b 连线向 b 运动，则 b 处质点不一定始终处于平衡位置，原因是移动后，b 处不一定就是波峰与波谷相遇，故错误；D故选： C。由图知 b、c 是振动减弱的点，a 处于振动加强的点；在波的传播过程中，质点不会向前移动，振幅为质点离开平衡的位置的最大位移；振动加强点不一定是位移最大；只有满足路程差是波长的整数倍时，才出现振动加强，若满足路程差是半个波长的奇数倍，从而即可求

19、解。介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰。在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。10. 解：根据振动图象得知，t =0 时刻质点沿y 轴正方向振动，即波源的起振方向沿y 轴正方向，则介质中各质点的起振方向均沿y 轴正方向，与波最前头的质点振动方向相同起振后0.3 s 此质点立即停止运动，形成波长的波形由振动图象读出周期T=0.4 s，波长 =vT=0.4 m，则再经过0.1 s 后，即 t =0.4 s 时波总共传播的距离为S=vt =0.4 m，传到 x=0.4 x 处，故 A正确， BCD错误故选： A根据振动图象t =0 时刻质

20、点的振动方向确定波传播时各质点起振的方向由振动图象读出周期，求出波长，分析再经过0.1 s 后，即总共经过0.4 s 时波传播的距离，确定波形图本题要抓住质点的振动与波动之间关系的理解根据时间与周期的关系、波传播距离与波长的关系分析11. 解： AB、在相同条件下，波长越长的波越容易发生衍射现象，本题水波波长不变，适当缩小挡板间距相当于增大了波长，衍射现象更明显，故A正确， B 错误；C、在同一介质中v 一定，适当减小波源的频率，能增大波长，使衍射现象更明显，故C正确；D、衍射现象明不明显与振幅无关，故D错误。故选： AC。波长越长越容易发生衍射现象， 与波的频率和振幅没有关系， 在波长无法改

21、变的情况下可以减小挡板间距。本题考查了衍射现象发生的条件：当障碍物或孔的尺寸与波长相差不大时发生衍射现象，难度较小，可以通过看书多积累。12.解： 、声速与介质及其温度有关，故A正确；AB、电磁波既能传递信息，又能传递能量，故B错误；C、肥皂膜做干涉实验时，因同一高度，膜的厚度相等，因此呈现的是水平条纹，再依据干涉条纹间距公式，可知，条纹是等间距，故C错误；D、彩超工作利用的是超声波的多普勒效应，故D正确；故选： AD。声速与介质及其温度有关；电磁波本身就是物质，能传递能量；依据干涉条纹间距公式，即可判定条纹间距，再由膜的厚度，即可判定条纹是否水平；彩超应用了多普勒效应。第 7页考查影响机械波

22、传播的速度，理解电磁波作用，掌握干涉条纹的水平等距，认识多普勒效应的原理。13. 解： A、 t =0 时刻，从图乙可知质点P的速度沿 +y 方向，甲图中采用波形平移的方法可知波沿x 轴正方向传播，故 A 错误；、由甲图得到波长为 =4 ，由乙图得到周期为=1.0s，故波速：v= =4/，故B正确；BmTm s、质点P只上下振动，不向前移动，故C错误；CD、根据周期性知，t =2.5 s 时与 t =0.5 s 时质点 P的振动情况相同，恰好通过平衡位置，故D正确；E、质点 P的振动方程为 y=Asin t =0.2sin t =0.2sin2 t （ cm），故 E正确。故选： BDE。根据图乙得到质点P在 t =0 时刻的振动方向，在图甲上，运用波形平移法得到波的传播方向。由甲图读出波长，由乙图读出周期，根据公式v= 求解波速；质点P 不随波向前移动。根据此时P 点的位置和状态，写出质点P的振动方程。本题要把握住振动图象与波动图象的内在联系，要能根据质点的初始位置确定初相位，再写出振动方程。要注意介质中质点并不“随波逐流”。14. 解： ABCD、同一音叉发出的声波，声源相同，频率f相同、周期T 相同；又因为声波在水中传播的传播速度比在空气中快、速度V大，根据波长 = 可知声波在水中波长较大；VT由图波形曲线可知 b 比 a 的波长长， 故