2023-2024（上） 全品學練考 高中物理 選擇性必修第一冊第3章 機械波章末學業(yè)測評(三)練習冊含答案

2023-2024（上）全品學練考高中物理選擇性必修第一冊第3章機械波章末學業(yè)測評(三)建議用時:40分鐘一、選擇題1.高速公路上的雷達測試儀、測血管中血流的速度的彩超儀都是利用了波的 ()A.折射B.干涉C.衍射 D.多普勒效應2.[2022·石家莊一中月考]干涉和衍射都是波特有的現(xiàn)象.圖甲為水波的衍射實驗,擋板M是固定的,擋板N可以上下移動,相鄰弧線間為一個波長.圖乙為兩列頻率相同的橫波相遇時某一時刻的情況,實線表示波蜂,虛線表示波谷.下列說法正確的是 ()A.甲圖中P點為振動加強點B.甲圖中水波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C.乙圖中M點為振動加強點D.乙圖中N點為振動加強點3.[2022·合肥六中月考]圖表示的是產生機械波的波源O正在做勻速直線運動的情況,圖中的若干個圓環(huán)表示同一時刻的波峰分布.為了使靜止的頻率傳感器能接收到的波的頻率最低,則應該把傳感器放在()A.A點B.B點C.C點D.D點4.[2022·黑龍江哈九中月考]如圖甲所示為一列簡諧橫波在t=3s時的波形圖,圖乙是該列波中的質點P的振動圖像,由圖甲、乙中所提供的信息可知這列波的傳播速度v以及傳播方向分別是 ()A.v=25cm/s,向左傳播 B.v=50cm/s,向左傳播C.v=25cm/s,向右傳播 D.v=50cm/s,向右傳播5.[2022·合肥一中月考]位于坐標原點處的波源在t1=0時開始沿y軸正方向振動,如圖所示為t2=1.8s時沿波傳播方向上的波形圖,波剛好傳到平衡位置x=36m處,則0~4.2s內,x=30cm處的質點通過的路程是 ()A.0.9mB.1mC.1.4mD.1.5m6.(多選)[2022·湖南長沙一中月考]某介質中兩個波源A、B同時開始振動,它們的振動圖像如圖乙所示.已知A、B、C在一條直線上,AB=2m,BC=3m,兩波源引起的機械波在介質中傳播的速度均為10m/s.下列說法中正確的是()A.兩列波在介質中傳播的疊加區(qū)域內可能會發(fā)生干涉現(xiàn)象B.A波的波長為4mC.B波的波長為6mD.t=1.2s時在C位置的質點的位移為-3cm7.(多選)[2022·河南鄭州一中月考]介質中一列簡諧波沿P、Q所在直線傳播,P、Q兩質點相距x=2m.如圖所示,實線和虛線分別表示質點P、Q的振動圖像.則 ()A.波的傳播速度可能等于10m/sB.介質中質點速度大小均為10m/sC.P、Q兩質點相位差保持不變D.P、Q兩質點的位移始終相同8.(多選)[2022·吉林長春十一中月考]均勻介質中,波源位于O點的簡諧橫波在xOy水平面內傳播,t=0時刻,如圖甲所示,其中實線表示波峰,虛線表示相鄰的波谷,A處質點的振動圖像如圖乙所示,z軸正方向豎直向上,下列說法正確的是 ()A.該波從A點傳播到B點,所需時間為4sB.t=6s時,B處質點位于波谷C.t=8s時,C處質點振動速度方向豎直向下D.t=10s時,D處質點所受回復力方向豎直向上二、填空題9.[2022·山西大同一中月考]振動頻率均為4Hz的兩個波源S1和S2振動方向和初始相位均相同,分別置于均勻介質中x軸上的O、D兩點處,O點為坐標軸原點,D點的位置坐標xD=1.20m,兩波源產生的簡諧橫波沿直線x軸相向傳播,波速為4m/s.已知質點A、B、C的位置坐標分別為xA=0.10m、xB=0.35m、xC=0.60m,如圖所示.則這兩列波在介質中(選填“能”或“不能”)發(fā)生干涉現(xiàn)象;A、B、C三個質點中,質點是振幅最大的點,質點是振幅最小的點.

10.[2022·湖南岳陽一中期中]消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題.如圖所示的消聲器可以用來消除高速氣流產生的噪聲.波長為0.6m的噪聲聲波沿水平管道自左向右傳播,此聲波到達A處時,分成兩束波,這兩束波在B處相遇,若A、B兩點間彎管與直管的長度差為某些特定值時,消聲器對該聲波達到了良好的消聲效果,則這些特定值中的最小值為m,消聲器是波的現(xiàn)象在生產中的應用.

三、計算題11.一列沿-x方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,質點振動的振幅為10cm.P、Q兩點的坐標分別為-1,0和-9,0,已知t=(1)這列波的傳播速度為多大?(2)從t=0時刻起,經過多長時間,Q點第一次出現(xiàn)波峰?(3)當Q點第一次出現(xiàn)波峰時,P點通過的路程為多少?12.[2022·江蘇徐州一中月考]如圖所示是一列沿x軸方向傳播的機械波圖像,實線是t1=0時刻的波形,虛線是t2=1s時刻的波形.(1)求該列波可能的周期和波速.(2)若波速為5m/s,其傳播方向如何?請畫出質點P從t1時刻為計時起點的振動圖像.(至少畫出一個周期,并在圖中標上周期和振幅的數(shù)值)章末學業(yè)測評(三)1.D[解析]高速公路上的雷達測試儀、測血管中血流的速度的彩超儀都是利用了波的多普勒效應.2.C[解析]圖甲只有一列波,不存在振動加強或減弱的說法,故A錯誤;由圖甲可知,縫寬遠大于波長,沒有發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故B錯誤;圖乙中,M點為兩列波波峰交點,M點振動加強,C正確;圖乙中,N點為兩列波波峰和波谷交點,N點振動減弱,D錯誤.3.B[解析]根據(jù)波速、波長和頻率的關系式v=λf,由于同一種介質中波速相同,A點位置附近波長最短,B點位置附近波長最長,故傳感器在A點接收到波的頻率最高,在B點接收到波的頻率最低,故選項B正確.4.D[解析]由圖像可知,該波的波長λ=100cm,周期T=2s,則波速為v=λT=50cm/s,由振動圖像可知,t=3s時刻P的速度方向沿y軸負方向,由波動圖像可判斷出波的傳播方向向右,D正確5.A[解析]由題意有t2=1.8s=32T,則T=1.2s,由圖像可得波長λ=0.24m,波速為v=λT=0.2m/s,波傳到x=30cm處需要的時間為Δt=xv=1.5s,所以0~4.2s內,x=30cm處的質點振動的時間為Δt'=t-Δt=2.7s=94T,所以該質點通過的路程為s=94×46.BCD[解析]周期分別為TA=0.4s,TB=0.6s,波源振動周期不同,不會發(fā)生干涉,故A錯誤.λA=vTA=4m,λB=vTB=6m,故B、C正確.波源A引起的機械波經0.5s傳遞到C點,起振方向向上,振幅為3cm,再經過0.7s,即74TA,振動位移為-3cm;波源B引起的機械波經0.3s傳遞到C點,起振方向向下,振幅為4cm,再經過0.9s,即32TB,振動位移為0,兩列波疊加后C點振動位移為-7.AC[解析]由圖可知,質點振動的周期T=0.4s,P、Q兩點的振動情況相反,則P、Q兩點的距離為半波長的奇數(shù)倍,則有x=(2n+1)·λ2(n=0,1,2,3,…),可得λ=2x2n+1=42n+1m(n=0,1,2,3,…),則波速為v=λT=102n+1m/s(n=0,1,2,3,…),當n=0時,v=10m/s,故A正確;波在傳播的過程中,質點并不隨波遷移,只在平衡位置做振動,各個質點的振動情況并不都相同,故介質中質點速度并不都相同,也不一定為10m/s,故B錯誤;由圖可知,由于P8.AB[解析]由圖甲、乙可看出,該波的波長、周期分別為λ=10m,T=4s,則根據(jù)波速公式v=λT=2.A、B間距為一個波長,則該波從A點傳播到B點,所需時間為t=xv=102.5s=4s,A正確;由選項A可知,該波從A點傳播到B點,所需時間為4s,則在t=6s時,B點又運動了2s,即T2,則B點位于波谷,B正確;波從AE波面?zhèn)鞑サ紺的距離為x=(105-10)m,則波從AE波面?zhèn)鞑サ紺的時間為t=xv≈4.9s,則t=8s時,C點又振動了3.1s,則此時質點速度方向向上,C錯誤;波從AE波面?zhèn)鞑サ紻的距離為x=(102-10)m,則波從AE波面?zhèn)鞑サ紺的時間為t=xv≈1.7s,則t=10s時,9.能A和CB[解析]波源產生的兩列波頻率和初始相位相同,故在介質中相遇時能發(fā)生干涉現(xiàn)象.根據(jù)v=λf,可得λ=1m,質點C和質點A到兩個波源的路程差均等于半波長的偶數(shù)倍,故均為振動加強點,質點B到兩個波源的路程差等于0.5m,即λ2,等于半波長的奇數(shù)倍,故B質點為振動減弱點10.0.3干涉[解析]根據(jù)干涉特點知,兩相干波的距離差為半波長的奇數(shù)倍時,此點為振動減弱點,則為消除噪聲,A、B兩點間彎管與直管的長度差的最小值為半波長的1倍,即0.3m;消聲器是波的干涉現(xiàn)象在生產中的應用.11.(1)10m/s(2)1.1s(3)0.9m[解析](1)該波的波長為λ=4m,P點與最近波峰的水平距離為3m,距離下一個波峰的水平距離為7m,所以v=st=10m/s(2)Q點與最近波峰的水平距離為11m,故Q點第一次出現(xiàn)波峰的時間為t1=s1v=1.(3)該波中各質點振動的周期為T=λv=0.4s,P點開始振動時所用時間t'=0.2s,Q第一次出現(xiàn)波峰時質點P振動了t2=t1-t'=0.則t2=2T+14T=9從平衡位置開始,質點每振動14周期經過的路程為10cm,當Q點第一次出現(xiàn)波峰時,P點通過的路程s'=0.9m12.(1)44n+1s(n=0,1,2,3,…)或44n+3s(n=0,1,2,3,…)(4n+1)m/s((2)沿x軸正方向傳播如圖所示[解析](1)由圖像可知,波長為λ=4m若波沿x軸正方向傳播,則在Δt=t2-t1=1s內傳播的距離為x=n+1有Δt=n+解得周期T=4Δt4n+1波速v=λT=4n若波沿x軸負方向傳播,則在Δt=t2-t1=1s內傳播的距離為x=n+3有Δt=n+解得周期T=4Δt4n+3波速v=λT=4n(2)若波速為5m/s,則在Δt=1s內傳播的距離為x=vΔt=5m=54由波的平移法可知,波沿x軸正方向傳播,且波的周期為T=45s=0.8s,質點P從t1時刻為計時起點的振動圖像如圖所示專題課:振動圖像和波的圖像綜合應用(A)建議用時:40分鐘◆知識點一波的多解1.(多選)如圖所示,一根張緊的水平彈性長繩上的a、b兩點相距4.2m,b點在a點的右方,一列簡諧波沿水平繩向右傳播,波速為20m/s,波長大于2m.某時刻b點到達波峰位置,而a點正處于平衡位置且向上運動,則這列波的周期可能是 ()A.0.12sB.0.28sC.0.168sD.0.84s2.(多選)如圖是某橫波的波形圖,實線表示某時刻的波形,虛線表示0.2s后的波形圖,則下列說法中正確的是 ()A.若波向左傳播,它傳播的距離可能是1mB.若波向左傳播,它傳播的距離可能是3mC.若波向右傳播,它的周期可能是0.8sD.若波向右傳播,它的周期可能是1.6s3.(多選)[2022·浙江余杭高級中學月考]簡諧橫波在均勻介質中沿直線傳播,P、Q是傳播方向上相距10m的兩個質點,波先傳到質點P,當波傳到質點Q開始計時,P、Q兩個質點的振動圖像如圖所示.下列說法正確的是 ()A.質點Q開始振動的方向沿y軸正方向B.該波從質點P傳到Q的時間可能為8sC.該波的傳播速度大小可能為1m/sD.該波的波長可能為7.5m4.(多選)[2022·浙江桐鄉(xiāng)一中月考]一列橫波沿x軸正方向傳播,在t與(t+0.4)s兩時刻的波形正好重合,如圖所示.則 ()A.該波的波長為3mB.質點的振動周期可能為0.3sC.該波的波速可能為10m/sD.在(t+0.1)s時刻,x=-2m處的質點位移可能為-am5.(多選)在波的傳播方向上有A、B兩質點,相距1.8m,它們的振動圖像如圖所示,波的傳播速度的大小可能是()A.18m/s B.12m/sC.6m/s D.3.6m/s◆知識點二波動與振動的綜合6.(多選)關于振動圖像和波的圖像,下列說法正確的是 ()A.波的圖像反映出很多質點在同一時刻的位移B.通過波的圖像可以找出任一質點在任一時刻的位移C.振動圖像的橫軸是時間軸D.兩圖像中的縱軸都表示質點離開平衡位置的位移7.圖甲為一列波在t=2s時的波形圖,圖乙為媒質中平衡位置在x=1.5m處的質點P的振動圖像,下列說法正確的是 ()A.波沿x軸正向傳播B.波在媒介中的傳播速度為2m/sC.t=4s時,P向y軸正方向運動D.當t=7s時,P恰好回到平衡位置8.圖甲為一列簡諧橫波在t=0.1s時刻的波形圖,P是平衡位置在x=1m處的質點,Q是平衡位置在x=4m處的質點,圖乙為質點Q的振動圖像.下列說法中正確的是 ()A.在t=0.1s時,質點Q向y軸正方向運動B.在t=0.25s時,質點P的加速度方向與y軸正方向相同C.從t=0.1s到t=0.25s,質點P通過的路程為30cmD.質點Q簡諧運動的表達式為y=10sin(10πt)m9.(多選)一簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=T2時刻,該波的波形圖如圖甲所示,P、Q是介質中的兩個質點.圖乙表示介質中某質點的振動圖像.下列說法正確的是 (A.質點Q的振動圖像與圖乙相同B.在t=0時刻,質點P的速率比質點Q的大C.在t=0時刻,質點P的加速度的大小比質點Q的大D.平衡位置在坐標原點的質點的振動圖像如圖乙所示10.A、B兩列波在某時刻的波形如圖所示,經過t=TA時間(TA為波A的周期),兩波再次出現(xiàn)如圖波形,則兩波的波速之比vA∶vB不可能是 ()A.1∶3B.1∶2C.2∶1D.3∶111.(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t=0.20s時刻的波形圖,P點是平衡位置在x=1.0m處的質點,Q點是平衡位置在x=4.0m處的質點,M點是平衡位置在x=8.0m處的質點;圖乙為質點Q的振動圖像.下列說法正確的是 ()A.該波向左傳播,波速為40m/sB.質點M與質點Q的運動方向總是相反C.t=0.75s時,Q點的位移為10cmD.在0.50s時間內,質點M通過的路程為1.0m12.簡諧橫波沿x軸傳播,M、N是x軸上兩質點,如圖甲是質點N的振動圖像.圖乙中實線是t=3s時刻的波形圖像,質點M位于x=8m處,虛線是再過Δt時間后的波形圖像.圖中兩波峰間距離Δx=7.0m.求:(1)波速大小和方向;(2)時間Δt.專題課:振動圖像和波的圖像綜合應用(A)1.AB[解析]某時刻b點到達波峰位置,而a點正處于平衡位置且向上運動,則a、b間距滿足nλ+34λ=4.2m,因為波長大于2m,則當n=0時,λ1=5.6m,周期T1=λ1v=5.620s=0.28s,當n=1時,λ2=2.4m,周期T2=λ2v2.BC[解析]由圖可知,該機械波的波長為λ=4m,若波向左傳播,它傳播的距離可表示為Δx=34λ+nλ=3+4n(n=0,1,2,…),由此可知,若波向左傳播,它傳播的距離可能為3m、7m、11m、15m、…,不可能為1m,A錯誤,B正確;若波向右傳播,傳播的時間可以表示為Δt=14T+nT=0.2s(n=0,1,2,…),整理得T=0.81+4ns(n=0,1,2,…),若波向右傳播,它的周期可能是0.3.AC[解析]由圖線可知,質點Q開始起振的方向沿y軸正方向,故A正確;振動由P向Q傳播,由圖線可知T=6s,故振動從P傳到Q的時間可能為(nT+4)s=(6n+4)s(n=0,1,2,3,…),故不可能為8s,故B錯誤;根據(jù)(nT+4)v=10m可得v=106n+4m/s(n=0,1,2,3,…),故波速可能為1m/s,故C正確;根據(jù)λ=vT=606n+44.CD[解析]由圖可知該波的波長為4m,故A錯誤;根據(jù)題意得0.4s=nT,解得T=0.4snn=1,2,3,…,質點的振動周期不可能為0.3s,故B錯誤;根據(jù)公式v=λT=10nm/sn=1,2,3,…,當n=1時,該波的波速為10m/s,故C正確;t到(t+05.ACD[解析]由振動圖像可知,周期T=0.2s,A、B間的距離為半波長的奇數(shù)倍,Δx=(2n+1)λ2=1.8m(n=0,1,2,…),則λ=3.62n+1m(n=0,1,2,…),由v=λT得v=6.ACD[解析]波的圖像記錄的是大量質點在某一時刻離開平衡位置的位移,僅從波的圖像中不能找出任一質點在任一時刻的位移,選項A正確,選項B錯誤;依據(jù)振動圖像和波的圖像的畫法可知,選項C、D正確.7.C[解析]圖乙為平衡位置在x=1.5m處的質點P的振動圖像,則在t=2s時,振動方向為y軸負方向,則圖甲中,根據(jù)質點振動方向和傳播方向在圖像同一側可知波的傳播方向向左,故A錯誤;由圖甲可知,機械波的波長為λ=2m;圖乙可知振動周期為T=4s,則波速為v=λT=24m/s=0.5m/s,故B錯誤;由圖乙可知,在t=4s時P向y軸正方向運動,故C正確;由圖乙可知,在t=7s時,P在y8.B[解析]根據(jù)圖乙可知,在t=0.1s時,緊接下來的時刻,質點Q位移為負值,表明質點沿