第三章 机械波 章末检测 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析）

第三章章末检测试卷(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．1． 一列简谐横波在x轴上传播，某时刻其波形图如图所示，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．质点c正向上运动C．该时刻起，b比c先到达平衡位置D．该时刻起，b比c先到达最大位移处2． 如图甲所示，两列横波在同一水平面上传播，两列横波的波源沿竖直方向振动．横波1的波源B点的振动图像如图乙所示；横波2的波源C点的振动图像如图丙所示．两列波的波速都为20cm/s.两列波在P点相遇，P与B、C两点的距离均为40cm，则P点振幅为()A．70cm B．－10cm C．0 D．10cm3．一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔0.1m选取一个质点，如图甲所示，t＝0时刻波恰传到质点1，质点1立即开始向下振动，在t＝0.4s时，所选取的1到9号质点第一次出现如图乙所示的波形，则()A．t＝0.4s时刻，质点1向上运动B．t＝0.4s时刻，质点8向上运动C．t＝0至t＝0.4s内，质点3运动的时间为0.3sD．该波的周期为0.4s，波速为0.2m/s4. 沿x轴正方向传播的一列简谐横波t＝0时刻的波形如图所示，其波速为200m/s，下列说法正确的是()A．从t＝0时刻开始，质点b比质点a先到达平衡位置B．从t＝0时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为0.2mC．从t＝0时刻开始，经0.01s质点a沿x轴正方向传播了2mD．若该波传播过程中遇到宽约3m的障碍物，能发生明显的衍射现象二、多项选择题：本题共3小题，每小题10分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得10分，选对但不全的得6分，有选错的得0分．5. 如图所示，一列向右传播的简谐横波在t＝0时刻恰好传到A点，波速大小v＝0.6m/s，P质点的横坐标为x＝1.26m，则下列说法正确的是()A．该列波的振幅是20cm，波长是0.24mB．质点A的振动方程为y＝－10sin5πt(cm)C．再过一个周期，质点A向右传播的路程为40cmD．质点P第一次到达波峰的时刻是t＝2s6． 一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t时刻的波形图如图所示，已知该波的周期为T，a、b、c、d为沿波传播方向上的四个质点．则下列说法中正确的是()A．在t＋eq\f(T,4)时，质点c的速度达到最大值B．在t＋2T时，质点d的加速度达到最大值C．从t到t＋2T的时间间隔内，质点d通过的路程为4cmD．t时刻后，质点b比质点a先回到平衡位置7． 图(a)为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图(b)为介质中平衡位置在x＝1.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x＝2m的质点．下列说法正确的是()A．波速为0.5m/sB．0～2s时间内，P向y轴正方向运动C．0～2s时间内，P运动的路程为8cmD．当t＝7s时，P恰好回到平衡位置三．计算题（共38计分）8． (24分)一列横波t＝0时刻的波形如图甲所示，Q是x轴正方向上离原点5m处的质点(图中未画出)，图乙表示介质中P质点此后一段时间内的振动图像，求：(1) 此横波的波速多大；(2) 假设t＝0时刻此横波刚传到P点，从该时刻开始计时经过时间t＝8s，试确定质点Q所通过的路程大小；(3) 试画出t＝8s时刻的波形图．9． (14分)如图甲所示，在均匀介质中P、Q两质点相距d＝3m，质点P的振动图像如图乙所示，已知t＝0时刻，P、Q两质点都在平衡位置，且P、Q之间只有一个波峰．求：(1) 质点Q第一次出现在波谷的时间；(2) 波的传播速度．第三章章末检测试卷答案1． 答案C解析因a正向上运动，故可判断该波沿x轴正方向传播，A错误；此时b向上运动，c向下运动，所以b比c先到达平衡位置，c比b先到达最大位移处，C正确，B、D错误．2． 答案D解析由题图可知，两列波的周期都是T＝1s，由v＝eq\f(λ,T)得，波长λ＝vT＝0.2×1m＝0.2m．因PC＝PB＝40cm，即两波源到P点的距离差为波长的整数倍，而t＝0时刻两波的振动方向相反，则P点是振动减弱的点，振幅等于两列波振幅之差，即为A＝40cm－30cm＝10cm，故A、B、C错误，D正确．3． 答案C解析由题意可知质点振动周期和波传播周期为0.4s，t＝0.4s时，质点1已经振动了一个周期正在平衡位置向下运动，故A错误；质点8在t＝0.4s时向下运动，B错误；波传播速度v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(0.8,0.4)m/s＝2m/s，故D错误；振动由质点1传到质点3的时间t1＝eq\f(0.2,2)s＝0.1s，则质点3运动的时间t2＝(0.4－0.1)s＝0.3s，故C正确．4. 答案D解析由题图可知，t＝0时刻质点b正向下运动，故a比b先到达平衡位置，A错误；根据题图知波长λ＝4m，则波的周期为T＝eq\f(λ,v)＝0.02s，经过0.01s恰好为半个周期，质点a运动的路程为振幅的2倍，即路程为0.4m，B错误；波在传播过程中质点不随波迁移，C错误；发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸接近或小于波长，D正确．5. 答案BD解析由题图可知，振幅A＝10cm，波长λ＝0.24m，故A错误；由v＝λf得f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(0.6,0.24)Hz＝2.5Hz，t＝0时刻质点A正通过平衡位置向下起振，则质点A的振动方程为y＝－Asin2πft＝－10sin5πt(cm)，故B正确；简谐横波向右传播时，质点A只上下振动，并不向右移动，故C错误；由题图可知，当t＝0时x＝0.06m处的波峰传到P点时，质点P第一次到达波峰，用时t′＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(1.26－0.06,0.6)s＝2s，故D正确．6． 答案ABD解析在t＋eq\f(T,4)时，质点c回到平衡位置，速度达到最大值，故A正确；由题图可知，此时刻波离d点的距离等于1eq\f(1,4)个波长，则波传到d点需要1eq\f(1,4)个周期，传到d后d向下起振，在t＋2T时，d点到达波峰，加速度达到最大值，从t到t＋2T的时间间隔内，质点d运动了eq\f(3,4)T，因此通过的路程为s＝eq\f(3,4)×4A＝3A＝6cm，故B正确，C错误；简谐波沿x轴正方向传播，t时刻a、b两点的速度方向均向上，则从t时刻起，质点b比质点a先回到平衡位置，故D正确．7． 答案ACD解析由题图(a)可知，波长λ＝2m，由题图(b)可知，周期T＝4s，则波速v＝eq\f(λ,T)＝0.5m/s，A项正确；由题图(b)可知，t＝2s时，x＝1.5m处的质点振动方向向下，则波向左传播，0～2s时间内P质点向y轴负方向运动，B项错误；0～2s时间内P质点运动的路程s＝2A＝8cm，C项正确；t＝0时P质点位于正向最大位移处，故P质点到达平衡位置的时刻为t＝(2n＋1)eq\f(T,4)(n＝0,1,2…)，则t＝7s时，n＝3，P恰好回到平衡位置，D项正确．8． 答案见解析解析(1)根据题图可知，横波的周期以及波长分别为T＝4s，λ＝2m则横波的波速为：v＝eq\f(λ,T)＝0.5m/s(2分)(2)因为波是匀速传播，所以此横波从该时刻传到Q点经历的时间为：t1＝eq\f(Δx,v)＝6s则t＝8s时，Q质点振动了2s，即半个周期所以Q质点通过的路程为2A＝8cm(4分)(3)t＝8s时刻的波形图如图所示(4分)9． 答案(1)0.45s或0.15s(2)见解析解析(1)由题图乙可得该波的周期T＝0.6s，Q在平衡位置，有向上、向下运动两种可能；当Q在平衡位置向上运动时，Q下一次出现在波谷的时间是t＝eq\f(3,4)T＝0.45s，(2分)当Q在平衡位置向下运动时，Q下一次出现在波谷的时间是t＝eq\f(1,4)T＝0.15s．(2分)(2)若P、Q间没有波谷，P、Q间距离等于半个波长，(1分)即λ＝