2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章機(jī)械波單元檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修1

PAGE10-單元素養(yǎng)檢測(cè)(三)(第三章)(90分鐘100分)一、單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．下列說(shuō)法正確的是()A．由質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像可知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅和頻率B．兩列水波在水面上相遇疊加時(shí)，必定能形成干涉圖樣C．單擺的振動(dòng)周期與擺球質(zhì)量和振幅有關(guān)D．機(jī)械波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，頻率改變，速度改變【解析】選A。質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像是x-t圖像，位移的最大值等于振幅，位移單位時(shí)間內(nèi)周期性改變的次數(shù)是頻率，故A正確；兩列水波在水面上相遇疊加時(shí)，只有頻率相等，才能形成干涉圖樣，故B錯(cuò)誤；單擺的振動(dòng)周期T＝2πeq\r(\f(L,g))，與擺球質(zhì)量和振幅無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；機(jī)械波的波速由介質(zhì)確定，頻率由波源確定，故機(jī)械波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，波速改變，頻率不變，故D錯(cuò)誤。2．下列說(shuō)法正確的是()A．機(jī)械波的振幅與波源無(wú)關(guān)B．機(jī)械波的傳播速度僅由介質(zhì)本身的性質(zhì)確定C．機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率可能會(huì)發(fā)生改變D．機(jī)械波的傳播方向和振動(dòng)方向肯定垂直【解析】選B。機(jī)械波在介質(zhì)的傳播特點(diǎn)是波源的振動(dòng)帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)做受迫振動(dòng)，所以機(jī)械波的振幅等于波源的振幅，故A錯(cuò)誤；機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)確定，與波源無(wú)關(guān)，故B正確；機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中，傳播速度會(huì)發(fā)生改變，頻率由波源確定，頻率不變，C錯(cuò)誤；在縱波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相同或相反，并不垂直。只有橫波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向肯定垂直，故D錯(cuò)誤。3．一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧波，波速為4m/s，某時(shí)刻的波形圖像如圖所示。此時(shí)x＝8m處的質(zhì)點(diǎn)具有正向最大速度，再過(guò)4.5s，則()A．x＝0m處質(zhì)點(diǎn)具有負(fù)向最大加速度B．x＝2m處質(zhì)點(diǎn)具有負(fù)向最大位移C．x＝4m處質(zhì)點(diǎn)具有正向最大速度D．x＝6m處質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為20cm【解析】選A。圖示時(shí)刻x＝8m處的質(zhì)點(diǎn)具有正向最大速度，則波向x軸負(fù)方向傳播。由v＝eq\f(λ,T)，則該波的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(8,4)s＝2s，因?yàn)閚＝eq\f(t,T)＝eq\f(4.5s,2s)＝2eq\f(1,4)，所以再經(jīng)過(guò)4.5s，x＝0處質(zhì)點(diǎn)處于波峰位置，加速度為負(fù)向最大，A正確；x＝2m處質(zhì)點(diǎn)，處于平衡位置，B錯(cuò)誤；x＝4m處質(zhì)點(diǎn)處于波谷，則有正向最大加速度，速度為零，C錯(cuò)誤；x＝6m處質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為2×4×A＋A＝18cm，故D錯(cuò)誤。4.2024年6月17日，四川省長(zhǎng)寧縣發(fā)生地震，成都提前61秒收到預(yù)警，成都高新減災(zāi)探討所通過(guò)社區(qū)喇叭、手機(jī)短信、電視等途徑向社區(qū)居民發(fā)布預(yù)警信息，如圖所示是電視中正在播放的體育頻道插播從61秒到45秒倒計(jì)時(shí)的畫面。已知：地震發(fā)生時(shí)主要發(fā)出縱波和橫波，縱波振動(dòng)方向與波傳播方向一樣，而橫波振動(dòng)方向與波傳播方向垂直，縱波傳播速度約為8km/s，橫波傳播速度約為4km/s，一般來(lái)說(shuō)縱波的振幅比橫波小。依據(jù)以上信息，下列說(shuō)法正確的是()A．一般來(lái)說(shuō)，縱波造成的危害比橫波大B．在震源中心地區(qū)的人們先感受到上下振動(dòng)過(guò)一小會(huì)兒再感受到水平晃動(dòng)C．依據(jù)以上信息可以推斷長(zhǎng)寧縣距離成都市不足200kmD．該新聞?wù)f明人類已經(jīng)駕馭了在地震發(fā)生前提前“預(yù)料地震”技術(shù)了【解析】選B。地震波分為縱波和橫波，縱波傳播快，破壞性弱；橫波傳播慢，破壞性強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；地震波從深處傳到地表，縱波傳播速度快，在震源中心地區(qū)的人們先感受到上下晃動(dòng)，故B正確；依據(jù)s＝vt＝4km/s×61s＝244km，故長(zhǎng)寧縣距離成都市超過(guò)了200km，故C錯(cuò)誤；監(jiān)測(cè)到地震時(shí)地震已經(jīng)發(fā)生，說(shuō)明不行預(yù)料，故D錯(cuò)誤。5．如圖甲所示，波源S從平衡位置起先上、下(沿y軸方向)振動(dòng)，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，經(jīng)過(guò)0.1s后，沿波的傳播方向上距S為2m的P點(diǎn)起先振動(dòng)。若以P點(diǎn)起先振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，P點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示。則下列說(shuō)法中正確的是()A．波源S最初是向上振動(dòng)的B．該簡(jiǎn)諧波的波速為20m/sC．該波的波長(zhǎng)為eq\f(8,4n＋1)m(n＝0，1，2…)D．該波通過(guò)寬度約為1m的縫隙時(shí)，不能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象【解析】選B。由振動(dòng)圖像可知，起先振動(dòng)的下一刻，P點(diǎn)在下方，故起先時(shí)P點(diǎn)向下振動(dòng)，波源S最初是向下振動(dòng)的，A錯(cuò)誤。簡(jiǎn)諧波的速度v＝eq\f(s,t)＝eq\f(2,0.1)m/s＝20m/s，故B正確。依據(jù)振動(dòng)圖像可知振動(dòng)周期為0.4s，依據(jù)v＝eq\f(λ,T)，可知波長(zhǎng)λ＝vT＝8m，故C錯(cuò)誤。產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象時(shí)，障礙物或狹縫的直徑小于或等于波長(zhǎng)，故該波通過(guò)寬度約為1m的縫隙時(shí)，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。6．一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，某時(shí)刻的波形如圖所示。P為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從該時(shí)刻起先的一段極短時(shí)間內(nèi)，P的速度v和加速度a的大小改變狀況是()A.v變小，a變大 B．v變小，a變小C．v變大，a變大 D．v變大，a變小【解析】選D。由波的傳播方向及P質(zhì)點(diǎn)位置，可知P質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正向平衡位置振動(dòng)，速度增大，加速度減小。7．如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，圖中實(shí)線是t＝0s時(shí)刻的波形圖，圖中虛線為t＝2s時(shí)刻的波形圖。由此可知，這列橫波的波速可能為()A．eq\f(1,3)m/s B．eq\f(5,12)m/sC．1m/s D．eq\f(5,3)m/s【解析】選B。由題圖可知，2s內(nèi)波傳播的距離為s＝nλ＋eq\f(5,12)λ＝2n＋eq\f(5,6)(m)，則波速v＝eq\f(s,t)＝n＋eq\f(5,12)(m/s)(n＝0、1、2、3…)，當(dāng)n＝0時(shí)，v＝eq\f(5,12)m/s，故B正確。8．某一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在t＝eq\f(T,4)時(shí)刻的波形圖如圖所示，P、Q為介質(zhì)中的兩質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)P正在向動(dòng)能增大的方向運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A．波沿x軸正方向傳播B．t＝eq\f(T,4)時(shí)刻，Q比P的速度大C．t＝eq\f(3T,4)時(shí)刻，Q到達(dá)平衡位置D．t＝eq\f(3T,4)時(shí)刻，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)【解析】選D。質(zhì)點(diǎn)P向動(dòng)能增大的方向運(yùn)動(dòng)，即t＝eq\f(T,4)時(shí)刻P向平衡位置運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)動(dòng)方向向下，可得該波沿x軸負(fù)方向傳播，故A錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻，Q處在波谷，速度為0，小于P的速度，故B錯(cuò)誤；t＝eq\f(3T,4)時(shí)刻，移動(dòng)波形圖如圖所示，則由圖虛線部分可知，Q位于波峰，P在平衡位置下方向y軸正方向振動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。9．一列波由波源向四周擴(kuò)綻開去，下列說(shuō)法正確的是()A．介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)地傳播開去B．介質(zhì)中的振動(dòng)形式由近及遠(yuǎn)傳播開去C．介質(zhì)中振動(dòng)的能量由近及遠(yuǎn)傳播開去D．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)只是振動(dòng)而沒有遷移【解析】選B、C、D。波在傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置旁邊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它們并沒有隨波的傳播而發(fā)生遷移，A錯(cuò)，D對(duì)。波傳播的是振動(dòng)形式，而振動(dòng)由能量引起，即也傳播了能量，B、C對(duì)。10．如圖甲，介質(zhì)中兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A和B的平衡位置距波源O的距離分別為1m和5m；圖乙是波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像。波源振動(dòng)形成的機(jī)械橫波可沿圖甲中x軸傳播。已知t＝5s時(shí)刻，A質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸負(fù)方向最大位移處。下列推斷正確的是()A．A質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上B．該列機(jī)械波的波速為0.2m/sC．該列機(jī)械波的波長(zhǎng)為2mD．t＝11.5s時(shí)刻，B質(zhì)點(diǎn)的速度方向沿y軸正方向【解析】選A、C。由波源的振動(dòng)圖像可知，波源起振的方向?yàn)橄蛏?，則A質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上，故A正確；由圖像乙可知周期T＝4s，已知t＝5s時(shí)刻，A質(zhì)點(diǎn)起先振動(dòng)到第一次運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸負(fù)方向最大位移處用時(shí)eq\f(3,4)T＝3s，則機(jī)械波從O點(diǎn)傳到A點(diǎn)用時(shí)為2s，則該列機(jī)械波的波速為v＝eq\f(x,t)＝eq\f(1,2)m/s＝0.5m/s，故B錯(cuò)誤；該列機(jī)械波的波長(zhǎng)為λ＝vT＝0.5×4m＝2m，故C正確；振動(dòng)傳到B點(diǎn)的時(shí)間為t1＝eq\f(5,0.5)s＝10s，則t＝11.5s時(shí)刻，B質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)1.5s＝eq\f(3,8)T，此時(shí)的速度沿y軸負(fù)方向，故D錯(cuò)誤。11.如圖所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來(lái)回?fù)u擺，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說(shuō)法正確的是()A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)變低【解析】選A、D。女同學(xué)蕩秋千的過(guò)程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢(shì)，依據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她都感到音調(diào)變低，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。12．一列橫波在x軸上傳播，在x＝0與x＝1cm的兩點(diǎn)的振動(dòng)圖線分別如圖中實(shí)線與虛線所示，由此可以得出()A．波長(zhǎng)肯定是4cmB．波的周期肯定是4sC．波的振幅肯定是2cmD．波的傳播速度肯定是1cm/s【解析】選B、C。由振動(dòng)圖線可知T＝4s，B對(duì)；振幅A＝2cm，C對(duì)；由振動(dòng)周期性可知，x＝0和x＝1cm的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)波沿x軸正向傳播時(shí)相差eq\f(1,4)λ＋nλ＝1m，λ＝eq\f(4,4n＋1)m(n＝0，1，2…)，當(dāng)波沿x軸負(fù)向傳播時(shí)則相差eq\f(3,4)λ＋nλ＝1m，λ＝eq\f(4,4n＋3)m(n＝0，1，2…)，故A錯(cuò)；由波速v＝eq\f(λ,T)知，D錯(cuò)。三、計(jì)算題：本題共4小題，共60分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位。13．(15分)由波源O形成的簡(jiǎn)諧橫波在勻稱介質(zhì)中向左、右傳播，如圖所示，介質(zhì)中兩質(zhì)點(diǎn)A、B位于波源O兩側(cè)，且A、O、B的平衡位置在一條水平直線上，A、B的平衡位置到O的平衡位置之間的距離分別為10m、6m。波源O從t＝0時(shí)刻起先在豎直方向上下振動(dòng)，其位移隨時(shí)間改變的振動(dòng)方程為y＝20sin5πt(cm)，規(guī)定豎直向上為y軸正方向。當(dāng)波源O第一次運(yùn)動(dòng)到波谷時(shí)，波剛好傳播到質(zhì)點(diǎn)B，求：(1)該橫波各質(zhì)點(diǎn)的起振方向；(2)該橫波的波長(zhǎng)和波速；(3)從t＝0時(shí)刻到質(zhì)點(diǎn)A第一次到波峰的過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)的路程?！窘馕觥?1)依據(jù)波源的振動(dòng)方程可知波源O從t＝0時(shí)刻起先在豎直方向向上振動(dòng)，所以該橫波各質(zhì)點(diǎn)起振方向均沿y軸正方向；(2)依據(jù)波源O的振動(dòng)方程y＝20sin5πt(cm)可知：eq\f(2π,T)＝5π可得該橫波的周期為T＝0.4s波源O第一次運(yùn)動(dòng)到波谷所需時(shí)間為t＝eq\f(3,4)T＝eq\f(3,4)×0.4s＝0.3s該時(shí)間即為波傳播到B點(diǎn)所需時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)eq\f(3,4)T時(shí)間內(nèi)，波傳播eq\f(3,4)λ因此波源O與質(zhì)點(diǎn)B的距離為xOB＝eq\f(3,4)λ解得：λ＝8m該波的波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(8,0.4)m/s＝20m/s；(3)機(jī)械波傳播到A質(zhì)點(diǎn)所需時(shí)間為t1＝eq\f(xOA,v)＝eq\f(10,20)s＝0.5sA質(zhì)點(diǎn)從起振到運(yùn)動(dòng)到第一次運(yùn)動(dòng)到波峰所需時(shí)間為t2＝eq\f(1,4)T＝0.1s從t＝0時(shí)刻到A質(zhì)點(diǎn)第一次到波峰這個(gè)過(guò)程中，O質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tO＝t1＋t2＝0.6s＝eq\f(3,2)T因此O質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路程s＝eq\f(3,2)×4A＝eq\f(3,2)×4×20cm＝120cm。答案：(1)均沿y軸正方向(2)8m20m/s(3)120cm14．(10分)如圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的圖像，圖乙為平衡位置在1m處的質(zhì)點(diǎn)P從該時(shí)刻起先計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像，則(1)波沿x軸________(選填“正”或“負(fù)”)方向傳播。(2)求波速?！窘馕觥?1)由乙圖知，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)方向向下；在甲圖上，由波形平移法可知，波沿x軸的負(fù)方向傳播；(2)由甲、乙圖分別讀出λ＝4m，T＝0.4s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝10m/s。答案：(1)負(fù)(2)10m/s15．(20分)一列橫波在x軸上傳播，在t1＝0時(shí)刻波形如圖中實(shí)線所示，t2＝0.05s時(shí)刻波形如圖中虛線所示。(1)由波形曲線讀出這列波的振幅和波長(zhǎng)；(2)若周期大于eq\f(1,2)(t2－t1)，則最小波速是多少？方向如何？最大波速是多少？方向如何？【解析】(1)A＝0.2m；λ＝8m(2)由于T>eq\f(1,2)(t2－t1)，即Δt<2T當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí)，可能的周期為Δt＝nT＋eq\f(T,4)，且n＝0或1當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，可能的周期為Δt＝nT＋eq\f(3T,4)，且n＝0或1由波速公式v＝eq\f(λ,T)可知，當(dāng)速度v最小時(shí)，周期T最大。分析上面兩類狀況可知，當(dāng)周期最大時(shí)，波沿x軸正方向傳播，且在Δt＝nT＋eq\f(T,4)中，取n＝0，即Δt＝eq\f(T,4)，則T大＝0.2s，最小速度v小＝eq\f(λ,T大)＝40m/s，方向?yàn)檠豿軸正方向。當(dāng)速度v最大時(shí)，周期T最小。分析上面兩類狀況可知，當(dāng)周期最小時(shí)，波沿x軸負(fù)方向傳播，且在Δt＝nT＋eq\f(3T,4)中，取n＝1，即Δt＝T＋eq\f(3T,4)，則T?。絜q\f(1,35)s最大速度v大＝eq\f(λ,T小)＝280m/s，方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向。答案：(1)0.2m8m(2)40m/s方向沿x軸正方向280m/s方向沿x軸負(fù)方向16．(15分)一根長(zhǎng)20m的軟繩拉直后放置在光滑水平地板上，兩人在繩兩端P、Q沿y軸方向不斷有節(jié)奏地抖動(dòng)，形成兩列振幅分別為10cm