高中人教版物理選修3-4作業(yè)第十二章機(jī)械波測評

第十二章測評(時(shí)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(xiàng)中,第1~6題只有一項(xiàng)符合題目要求,第7~10題有多項(xiàng)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(guān)于振動和波的關(guān)系,下列說法正確的是()A.有機(jī)械波必有振動B.有機(jī)械振動必有波C.離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動周期長D.波源停振時(shí),介質(zhì)中的波動立即停止解析一個質(zhì)點(diǎn)的振動會帶動鄰近質(zhì)點(diǎn)振動,使振動這種運(yùn)動形式向外傳播出去而形成機(jī)械波,但在缺少介質(zhì)的情況下,波動現(xiàn)象就無法發(fā)生,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯誤;波動形成以后,各質(zhì)點(diǎn)的振動都先后重復(fù)波源的振動,故各質(zhì)點(diǎn)的振動周期是一樣的,故選項(xiàng)C錯誤;大量質(zhì)點(diǎn)的振動所形成的波動不會因波源停振而立即消失,因?yàn)槟芰坎粫o緣無故地消失,故選項(xiàng)D錯誤。答案A2.如圖所示,一波源O做勻速直線運(yùn)動時(shí)在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況,則()A.該波源正在移向A點(diǎn)B.該波源正在移向B點(diǎn)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(chǎn)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(chǎn)生位置,即波源。波面半徑大,表示產(chǎn)生時(shí)間早,傳播時(shí)間長,對照題圖,可確定出波源由右向左移動,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯誤;由于觀察者不動,故波面經(jīng)過觀察者的速度等于波速,而在A處觀察時(shí),相鄰波面間距比波源不動時(shí)間距小,因而經(jīng)過觀察者時(shí)間間隔短,頻率大,同理在B處時(shí)間間隔長,頻率小,故選項(xiàng)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(diǎn),從波到達(dá)其中一點(diǎn)開始計(jì)時(shí),4s內(nèi)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(nèi)B完成的全振動次數(shù)大于A完成的全振動的次數(shù),所以波由B向A傳播。周期T=410s=0.4s,A,B在4s內(nèi)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(zhì)中S1和S2是同時(shí)起振(起振方向相同)、頻率相同的兩個機(jī)械波源,它們發(fā)出的簡諧波相向傳播。在介質(zhì)中S1和S2平衡位置的連線上有a、b、c三點(diǎn),已知S1a=ab=bc=cS2=λ2(λ為波長),則下列說法正確的是(A.b點(diǎn)的振動總是最強(qiáng),a、c兩點(diǎn)的振動總是最弱B.b點(diǎn)的振動總是最弱,a、c兩點(diǎn)的振動總是最強(qiáng)C.a、b、c三點(diǎn)的振動都總是最強(qiáng)D.a、b、c三點(diǎn)的振動都是有時(shí)最強(qiáng)有時(shí)最弱解析根據(jù)加強(qiáng)點(diǎn)的條件可知當(dāng)某點(diǎn)到兩波源距離Δx=λ2×2n時(shí),該點(diǎn)加強(qiáng);當(dāng)Δx=λ2(2n+1)時(shí)(n=0,1,2,…),該點(diǎn)減弱。a點(diǎn)Δxa=λ,Δxb=0,Δxc=λ,所以a、b、答案C6.在均勻介質(zhì)中,一列沿x軸正向傳播的橫波,其波源O在第一個周期內(nèi)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(fù)方向,故選項(xiàng)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(xiàng)D正確。答案D7.一列波沿直線傳播,在某一時(shí)刻的波形如圖所示,質(zhì)點(diǎn)A的位置與坐標(biāo)原點(diǎn)相距0.5m,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A沿y軸正方向運(yùn)動,再經(jīng)過0.02s將第一次到達(dá)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(fù)方向解析質(zhì)點(diǎn)A的位置距原點(diǎn)0.5m,即λ4=0.5m,λ=2m;質(zhì)點(diǎn)A向上振動經(jīng)0.02s第一次到達(dá)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(zhì)點(diǎn)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(shí)刻的波形如圖所示。此時(shí)x=12cm處的質(zhì)點(diǎn)P恰好開始振動,則()A.質(zhì)點(diǎn)P開始振動時(shí)的方向沿y軸正方向B.波源開始振動時(shí)的方向沿y軸負(fù)方向C.此后一個周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為8cmD.這列波的波速為4.00m/s解析質(zhì)點(diǎn)P開始振動時(shí)的方向沿y軸負(fù)方向,波源開始振動時(shí)的方向沿y軸負(fù)方向;此后一個周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)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(zhì)中沿x軸傳播,圖甲為t=0.25s時(shí)的波形,圖乙為P點(diǎn)(x=1.5m處的質(zhì)點(diǎn))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(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動方向總相反C.t=0.75s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置,并正在往正方向運(yùn)動D.t=1.25s時(shí),質(zhì)點(diǎn)K向右運(yùn)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(xiàng)A正確;質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N相距半個波長,質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動方向總相反,故選項(xiàng)B正確;t=0.75s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置,并正在往正方向運(yùn)動,故選項(xiàng)C正確;t=1.25s時(shí),質(zhì)點(diǎn)K位于波谷,故選項(xiàng)D錯誤。答案ABC10.(2019·湖北武漢二中高考模擬)如圖所示為某時(shí)刻的兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形圖,此時(shí)a波上某質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)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(shí)b波上的質(zhì)點(diǎn)Q正沿y軸正方向運(yùn)動C.a波和b波在空間相遇處會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣D.一個周期內(nèi),Q質(zhì)點(diǎn)沿x軸前進(jìn)的距離是P質(zhì)點(diǎn)的1.5倍解析兩簡諧橫波在同一介質(zhì)中的波速相等,故A正確;由質(zhì)點(diǎn)P向下振動可得a波向左傳播,故根據(jù)兩波傳播方向一致可得b波向左傳播,故質(zhì)點(diǎn)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(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,故C錯誤;簡諧橫波上質(zhì)點(diǎn)在波的傳播方向上位移為零,故質(zhì)點(diǎn)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(shí)刻的波形,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a向上振動,由此可知該波沿傳播,若從t=0時(shí)刻開始算,t=0.02s時(shí),質(zhì)點(diǎn)b第一次到達(dá)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(shí)刻的完整波形如圖所示。當(dāng)t=0.7s時(shí),A點(diǎn)第4次位于波峰位置,B點(diǎn)首次位于波谷位置,則再經(jīng)過s,A、B又再次回到平衡位置,此時(shí)A、B相距m。

解析當(dāng)t=0.7s時(shí),A點(diǎn)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(jīng)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(dāng)B點(diǎn)首次到達(dá)波谷時(shí),可認(rèn)為A點(diǎn)的振動通過3個半周期恰好傳到B點(diǎn),故A、B相距的距離為3個半波長,即70m答案0.0570三、計(jì)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(shí)的波形,位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的觀察者觀測到在4s內(nèi)有10個完整的波經(jīng)過該點(diǎn)。(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(zhì)點(diǎn)在0~0.6s內(nèi)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(diǎn)開始用彩筆每隔0.50m標(biāo)記一個點(diǎn),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(diǎn)A沿豎直方向做簡諧運(yùn)動,若A點(diǎn)起振方向向上,經(jīng)0.1s第一次達(dá)正向最大位移,此時(shí)C點(diǎn)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(jù),并求波速為多大;(2)從A開始振動,經(jīng)多長時(shí)間J點(diǎn)第一次向下達(dá)到最大位移?(3)畫出當(dāng)J點(diǎn)第一次向下達(dá)到最大位移時(shí)的波形。解析(1)繩子形成的波是橫波,因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)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(shè)J點(diǎn)開始起振經(jīng)過時(shí)間t1,則t1=XAJv=4.5m10m/s=0.45s,設(shè)J點(diǎn)向上起振后經(jīng)t2時(shí)間第一次到負(fù)向最大位移,則t2=34T=0.3s,(3)波形如圖所示。答案(1)橫波質(zhì)點(diǎn)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(shí)刻的圖象,圖乙是這列波上P點(diǎn)從這一時(shí)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(jīng)過2.3s后波的圖象,P質(zhì)點(diǎn)的位移和P質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的路程。解析(1)根據(jù)振動圖象可以判斷P質(zhì)點(diǎn)在t=t0時(shí)刻在平衡位置且向負(fù)的最大位移運(yùn)動,由此可確定波沿x軸正向傳播。由t=t0時(shí)該波的圖象可知λ=2.0m,根據(jù)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(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動頻率相同,由P質(zhì)點(diǎn)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(fù)5次再沿x軸推進(jìn)34個波長,經(jīng)過2.3s后的波的圖象如圖所示,P質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn),t=0時(shí),b點(diǎn)正好到達(dá)最高點(diǎn),且b點(diǎn)到x軸的距離為4cm,而此時(shí)a點(diǎn)恰好經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動