高中人教版物理選修3-4作業(yè)第十二章機械波測評

第十二章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10個小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~6題只有一項符合題目要求,第7~10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)1.關于振動和波的關系,下列說法正確的是()A.有機械波必有振動B.有機械振動必有波C.離波源遠的質點振動周期長D.波源停振時,介質中的波動立即停止解析一個質點的振動會帶動鄰近質點振動,使振動這種運動形式向外傳播出去而形成機械波,但在缺少介質的情況下,波動現(xiàn)象就無法發(fā)生,故選項A正確,選項B錯誤;波動形成以后,各質點的振動都先后重復波源的振動,故各質點的振動周期是一樣的,故選項C錯誤;大量質點的振動所形成的波動不會因波源停振而立即消失,因為能量不會無緣無故地消失,故選項D錯誤。答案A2.如圖所示,一波源O做勻速直線運動時在均勻介質中產生球面波的情況,則()A.該波源正在移向A點B.該波源正在移向B點C.在A處觀察波的頻率變低D.在B處觀察波的頻率不變解析波源在某一位置產生一列波面后,該波面以該位置為球心,以波速作為傳播速度向外傳播,反之,由波面可確定出該波面的產生位置,即波源。波面半徑大,表示產生時間早,傳播時間長,對照題圖,可確定出波源由右向左移動,故選項A正確,選項B錯誤;由于觀察者不動,故波面經過觀察者的速度等于波速,而在A處觀察時,相鄰波面間距比波源不動時間距小,因而經過觀察者時間間隔短,頻率大,同理在B處時間間隔長,頻率小,故選項C、D錯誤。答案A3.下圖分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(①、②圖)或障礙物(③、④圖),其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有()A.只有①②④ B.只有①④C.只有②③ D.只有①③解析圖①②中小孔與波長相差不多,能發(fā)生明顯衍射,圖④中障礙物與波長相差不多,能發(fā)生明顯衍射,圖③中障礙物比波長大得多,不能發(fā)生明顯衍射。答案A4.一列簡諧橫波沿某一直線傳播,A、B是該直線上相距1.2m的兩點,從波到達其中一點開始計時,4s內A完成8次全振動,B完成10次全振動,則該波的傳播方向及波速分別為()A.方向由A向B,v=0.3m/s B.方向由B向A,v=0.3m/sC.方向由B向A,v=1.5m/s D.方向由A向B,v=1.5m/s解析由于4s內B完成的全振動次數大于A完成的全振動的次數,所以波由B向A傳播。周期T=410s=0.4s,A,B在4s內完成的全振動相差2次,即A,B間相距兩個波長,則2λ=1.2m,λ=0.6m,v=λT=1.答案C5.如圖所示,在均勻介質中S1和S2是同時起振(起振方向相同)、頻率相同的兩個機械波源,它們發(fā)出的簡諧波相向傳播。在介質中S1和S2平衡位置的連線上有a、b、c三點,已知S1a=ab=bc=cS2=λ2(λ為波長),則下列說法正確的是(A.b點的振動總是最強,a、c兩點的振動總是最弱B.b點的振動總是最弱,a、c兩點的振動總是最強C.a、b、c三點的振動都總是最強D.a、b、c三點的振動都是有時最強有時最弱解析根據加強點的條件可知當某點到兩波源距離Δx=λ2×2n時,該點加強;當Δx=λ2(2n+1)時(n=0,1,2,…),該點減弱。a點Δxa=λ,Δxb=0,Δxc=λ,所以a、b、答案C6.在均勻介質中,一列沿x軸正向傳播的橫波,其波源O在第一個周期內的振動圖象如圖所示,則該波在第一個周期末的波形是()解析由波源的振動圖象可知,第一個周期末,波源O的振動方向沿y軸負方向,故選項A、C錯誤。第一個周期末,振幅較大的波峰離波源較近,故選項D正確。答案D7.一列波沿直線傳播,在某一時刻的波形如圖所示,質點A的位置與坐標原點相距0.5m,此時質點A沿y軸正方向運動,再經過0.02s將第一次到達波峰,由此可見()A.這列波波長是2mB.這列波頻率是50HzC.這列波波速是25m/sD.這列波的傳播方向是沿x軸的負方向解析質點A的位置距原點0.5m,即λ4=0.5m,λ=2m;質點A向上振動經0.02s第一次到達波峰,即T4=0.02s,T=0.08s,波的頻率f=1T=12.5Hz;波速v=λf=2×12.5m/s=25m/s;質點A向上振動,答案ACD8.(2016·北京西城區(qū)期末)一列波源在x=0處的簡諧波,沿x軸正方向傳播,周期為0.02s,t0時刻的波形如圖所示。此時x=12cm處的質點P恰好開始振動,則()A.質點P開始振動時的方向沿y軸正方向B.波源開始振動時的方向沿y軸負方向C.此后一個周期內,質點P通過的路程為8cmD.這列波的波速為4.00m/s解析質點P開始振動時的方向沿y軸負方向,波源開始振動時的方向沿y軸負方向;此后一個周期內,質點P通過的路程為4個振幅,為4×5cm=20cm;這列波的波長8cm,波速v=λT=4.00m/s答案BD9.(2016·溫州八校聯(lián)考)某橫波在介質中沿x軸傳播,圖甲為t=0.25s時的波形,圖乙為P點(x=1.5m處的質點)的振動圖象,那么下列說法正確的是()A.該波向右傳播,速度為2m/sB.質點L與質點N的運動方向總相反C.t=0.75s時,質點M處于平衡位置,并正在往正方向運動D.t=1.25s時,質點K向右運動了2m解析波長為4m,周期2s,該波向右傳播,波速為2m/s,故選項A正確;質點L與質點N相距半個波長,質點L與質點N的運動方向總相反,故選項B正確;t=0.75s時,質點M處于平衡位置,并正在往正方向運動,故選項C正確;t=1.25s時,質點K位于波谷,故選項D錯誤。答案ABC10.(2019·湖北武漢二中高考模擬)如圖所示為某時刻的兩列簡諧橫波在同一介質中沿相同方向傳播的波形圖,此時a波上某質點P的運動方向如圖所示,則下列說法正確的是()A.兩列波具有相同的波速B.此時b波上的質點Q正沿y軸正方向運動C.a波和b波在空間相遇處會產生穩(wěn)定的干涉圖樣D.一個周期內,Q質點沿x軸前進的距離是P質點的1.5倍解析兩簡諧橫波在同一介質中的波速相等,故A正確;由質點P向下振動可得a波向左傳播,故根據兩波傳播方向一致可得b波向左傳播,故質點Q向上振動,故B正確;由圖可得兩波波長不等,故頻率不等,那么,不能產生穩(wěn)定的干涉圖樣,故C錯誤;簡諧橫波上質點在波的傳播方向上位移為零,故質點在x軸方向位移為零,故D錯誤。答案AB二、填空題(本題共2個小題,共10分)11.(5分)如圖為某一簡諧橫波在t=0時刻的波形,此時質點a向上振動,由此可知該波沿傳播,若從t=0時刻開始算,t=0.02s時,質點b第一次到達波谷處,則此波的波速為m/s。

答案x軸正方向10012.(5分)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0時刻的完整波形如圖所示。當t=0.7s時,A點第4次位于波峰位置,B點首次位于波谷位置,則再經過s,A、B又再次回到平衡位置,此時A、B相距m。

解析當t=0.7s時,A點第4次位于波峰位置,即3個半周期,由此可知,波的周期T=0.2s,再經T4,即0.05s,A、B又再次回到平衡位置。由波動圖象可知,波長為20m,當B點首次到達波谷時,可認為A點的振動通過3個半周期恰好傳到B點,故A、B相距的距離為3個半波長,即70m答案0.0570三、計算題(本題共4個小題,共50分)13.(10分)右圖為沿x軸向右傳播的簡諧橫波在t=1.2s時的波形,位于坐標原點處的觀察者觀測到在4s內有10個完整的波經過該點。(1)求該波的波幅、頻率、周期和波速;(2)畫出平衡位置在x軸上x=2m處的質點在0~0.6s內的振動圖象。解析(1)該波的波幅A=0.1m,頻率f=nt=2.5Hz,周期T=1f=0.4s,波速v=λf=(2)如圖所示答案(1)0.1m2.5Hz0.4s5m/s(2)見解析14.(10分)取一根柔軟的彈性繩,將繩的右端固定在豎直墻壁上,繩的左端自由,使繩處于水平伸直狀態(tài),從繩的端點開始用彩筆每隔0.50m標記一個點,依次記為A、B、C、D……如圖所示?，F(xiàn)用振動裝置拉著繩子的端點A沿豎直方向做簡諧運動,若A點起振方向向上,經0.1s第一次達正向最大位移,此時C點恰好開始起振,則(1)繩子形成的波是橫波還是縱波?簡要說明判斷依據,并求波速為多大;(2)從A開始振動,經多長時間J點第一次向下達到最大位移?(3)畫出當J點第一次向下達到最大位移時的波形。解析(1)繩子形成的波是橫波,因為質點振動方向與波的傳播方向垂直。由題意知,波的周期T=0.4s,波長為λ=4m,所以波速v=λT=10m/s(2)從A開始振動,設J點開始起振經過時間t1,則t1=XAJv=4.5m10m/s=0.45s,設J點向上起振后經t2時間第一次到負向最大位移,則t2=34T=0.3s,(3)波形如圖所示。答案(1)橫波質點振動方向與波的傳播方向垂直10m/s(2)0.75s(3)見解析15.(14分)圖甲為某一列簡諧波t=t0時刻的圖象,圖乙是這列波上P點從這一時刻起的振動圖象,試討論:(1)波的傳播方向和波速大小;(2)畫出經過2.3s后波的圖象,P質點的位移和P質點運動的路程。解析(1)根據振動圖象可以判斷P質點在t=t0時刻在平衡位置且向負的最大位移運動,由此可確定波沿x軸正向傳播。由t=t0時該波的圖象可知λ=2.0m,根據v=λf,波傳播的頻率與波源振動頻率相同,而波源振動的頻率與介質中各質點振動頻率相同,由P質點的振動圖象可知,f=1T=10.4Hz=2.5Hz,所以v=2.0×2.(2)由于T=0.4s,所以2.3s=534T,波形重復5次再沿x軸推進34個波長,經過2.3s后的波的圖象如圖所示,P質點的位移為10cm,路程s=4A×5+3A=23A=2.答案(1)波沿x軸正向傳播5.0m/s(2)圖象見解析,位移為10cm,路程為2.3m16.(16分)一列橫波在x軸上傳播,a、b是x軸上相距sab=6m的兩質點,t=0時,b點正好到達最高點,且b點到x軸的距離為4cm,而此時a點恰好經過平衡位置向上運動