《第三章 機(jī)械波》試卷及答案-高中物理選擇性必修 第一冊(cè)-粵教版-2024-2025學(xué)年

《第三章機(jī)械波》試卷(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)A.機(jī)械波傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播B.波動(dòng)方程中的波速v與波的頻率f成正比，與波長(zhǎng)λ無(wú)關(guān)C.橫波和縱波都可以在固體、液體和氣體中傳播D.在波的傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移2、假設(shè)有一列簡(jiǎn)諧波沿繩子傳播，當(dāng)這列波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一A.波速增加，波長(zhǎng)變長(zhǎng)B.波速減小，頻率不變，波長(zhǎng)變短C.波速不變，頻率和波長(zhǎng)都變化D.波速減小，頻率變大，波長(zhǎng)變長(zhǎng)B.平行C.垂直且在同一平面內(nèi)D.平行且在同一平面內(nèi)A.機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳播，不能在真空中傳播B.所有類型的機(jī)械波都能在所有介質(zhì)中傳播C.機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)的密度有關(guān)D.機(jī)械波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)5、一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，波速為v=20m/s,波長(zhǎng)λ=4m。若在t=0時(shí)刻，坐標(biāo)原點(diǎn)0處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置并向上振動(dòng)，則下列哪個(gè)選項(xiàng)正確描述了x=2m處質(zhì)點(diǎn)在t=0.2s時(shí)的狀態(tài)?A.位于平衡位置上方，向下振動(dòng)B.位于平衡位置下方，向上振動(dòng)C.位于平衡位置上方，向上振動(dòng)D.位于平衡位置下方，向下振動(dòng)6、關(guān)于機(jī)械波的干涉現(xiàn)象，下面哪一項(xiàng)描述是正確的?B.只有當(dāng)兩列波的頻率完全相同的時(shí)候，才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。C.干涉現(xiàn)象只能發(fā)生在橫波中。D.在干涉加強(qiáng)區(qū)，質(zhì)點(diǎn)的振幅比單個(gè)波源單獨(dú)存在時(shí)更大。7、在波源振動(dòng)方向垂直于傳播方向的橫波中，下列說(shuō)法正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向總是與波的傳播方向相同B.波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度無(wú)關(guān)C.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直D.波峰是波傳播過(guò)程中能量最集中的地方A.機(jī)械波可以在真空中傳播。B.機(jī)械波的傳播速度與介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。C.在同一介質(zhì)中，不同頻率的機(jī)械波傳播速度相同。D.機(jī)械波傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移。2、當(dāng)一個(gè)波源向靜止觀察者靠近時(shí)，觀察者接收到的波的頻率會(huì)如何變化?A.頻率不變B.頻率增加C.頻率減少D.波長(zhǎng)增加3、在以下關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中，正確的是()B.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)不會(huì)離開其平衡位置。C.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，能量會(huì)隨著波向前傳遞，但質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移。50m/s),人以頻率(f=2Hz)振動(dòng)繩子的一端，形成一個(gè)駐波模式，其中相鄰兩個(gè)波節(jié)(2)若繩子上形成了3個(gè)波腹和2個(gè)波節(jié)(不包括兩端點(diǎn)),則繩子的長(zhǎng)度(L)是多少?(3)如果要在這根繩子上產(chǎn)生第四個(gè)諧波(即四次諧波),需要改變振動(dòng)頻率(f)到多少?波速、波長(zhǎng)、周期和頻率的關(guān)系題目：一列簡(jiǎn)諧波在空氣中的傳播速度為340m/s,如果該波的波長(zhǎng)為4m,那么該波的周期和頻率分別是多少?第三題一列機(jī)械波在均勻介質(zhì)中傳播，已知該波的波長(zhǎng)為(A=2m),頻率為(f=50Hz)。假設(shè)這列波以恒定速度(v)傳播，并且在同一介質(zhì)中遇到了一個(gè)障礙物，形成了駐波。設(shè)駐波的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)(即振動(dòng)最弱點(diǎn))距離障礙物(1.5m)。(2)解釋為什么會(huì)在遇到障礙物后形成駐波。(3)計(jì)算從障礙物到第一個(gè)抗節(jié)點(diǎn)(即振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn))的距離。(4)如果介質(zhì)的特性發(fā)生變化，使得波速增加了一倍，問新的波長(zhǎng)將會(huì)是多少?假設(shè)題目：一列簡(jiǎn)諧波在空氣中傳播，波源頻率為500Hz,波速為350m/s。若某時(shí)刻在距離波源20m處的質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析以下情況：(1)描述質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)時(shí)波前的形狀；(2)說(shuō)明波傳播過(guò)程中，波前形狀如何變化；(3)計(jì)算從質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)到該點(diǎn)再次向上運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。第五題一個(gè)簡(jiǎn)諧波沿繩子傳播，其波動(dòng)方程為(x(x,t)=0.2sin(4πx-10nt+3))(m),其中(x)的單位是米(m),(t)的單位是秒(s)。求：1.波的振幅、波長(zhǎng)、頻率和波速。2.給定位置(x=0.5)m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)初相位?！兜谌聶C(jī)械波》試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)1、下列關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中正確的是：A.機(jī)械波傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播B.波動(dòng)方程中的波速v與波的頻率f成正比，與波長(zhǎng)λ無(wú)關(guān)C.橫波和縱波都可以在固體、液體和氣體中傳播D.在波的傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移解析：選項(xiàng)A錯(cuò)誤，因?yàn)闄C(jī)械波需要通過(guò)物質(zhì)介質(zhì)來(lái)傳遞能量，不能在真空中傳播；選項(xiàng)B錯(cuò)誤，根據(jù)波動(dòng)方程(v=fA),波速v與頻率f和波長(zhǎng)λ都有關(guān)系；選項(xiàng)C錯(cuò)誤，橫波只能在固體中傳播，而縱波可以在固體、液體和氣體中傳播；選項(xiàng)D正確，A.波速增加，波長(zhǎng)變長(zhǎng)B.波速減小，頻率不變，波長(zhǎng)變短C.波速不變，頻率和波長(zhǎng)都變化D.波速減小，頻率變大，波長(zhǎng)變長(zhǎng)解析：根據(jù)波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)的基本原理，當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，其頻率保持不變(因?yàn)轭l率是由波源決定的),而波速會(huì)因介質(zhì)的不同而改變。由于波速v等于波長(zhǎng)λ乘以頻率f((v=Af)),如果波速減小且頻率不變，則波長(zhǎng)必須相應(yīng)地變短。因此，選項(xiàng)B是正確的。選項(xiàng)A、C和D均不符合上述物理規(guī)律。A.垂直B.平行C.垂直且在同一平面內(nèi)D.平行且在同一平面內(nèi)解析：在橫波傳播過(guò)程中，波的振動(dòng)方向總是垂直于波的傳播方向。這是橫波與縱波的主要區(qū)別之一，縱波的振動(dòng)方向與傳播方向相同或相反。A.機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳播，不能在真空中傳播D.機(jī)械波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)解析：A選項(xiàng)正確，因?yàn)闄C(jī)械波需要介質(zhì)來(lái)傳播，真空中沒有介質(zhì)，所以機(jī)械波不能在真空中傳播。D選項(xiàng)正確，機(jī)械波的頻率由波源決定，不隨介質(zhì)的變化而變化。B選項(xiàng)錯(cuò)誤，因?yàn)椴煌愋偷臋C(jī)械波(如聲波、水波)可能在某些介質(zhì)中傳播而在其他介質(zhì)中不傳播。C選項(xiàng)錯(cuò)誤，機(jī)械波的傳播速度不僅與介質(zhì)的密度有關(guān)，還與介質(zhì)的彈性A.位于平衡位置上方，向下振動(dòng)C.位于平衡位置上方，向上振動(dòng)D.位于平衡位置下方，向下振動(dòng)/v=4m/20m/s=0.2s。因此，在t=0.2s時(shí)正好是經(jīng)過(guò)了一個(gè)完整的周期，即波形會(huì)重復(fù)在t=0時(shí)刻，坐標(biāo)原點(diǎn)0處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置并向上振動(dòng)，意味著這是一個(gè)正弦波，且此時(shí)波峰或波谷還未到達(dá)0點(diǎn)。因?yàn)椴ㄏ騲軸正方向傳播，所以對(duì)于x=2m的位置(即半個(gè)波長(zhǎng)),它會(huì)與0點(diǎn)相位相反。由于0點(diǎn)在t=0時(shí)向上振動(dòng)，那么x=2m處的質(zhì)點(diǎn)將處于平衡位置并向相反方向振動(dòng)，也就是向下振動(dòng)。當(dāng)時(shí)間過(guò)了一個(gè)周期后，即t=0.2s時(shí)，x=2m處的質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)會(huì)回到和t=0時(shí)刻相同的情況，但由于波的傳播，它現(xiàn)在應(yīng)該處于波峰之上，故而它會(huì)在平衡位置上方并且向下振動(dòng)。6、關(guān)于機(jī)械波的干涉現(xiàn)象，下面哪一項(xiàng)描述是正確的?A.當(dāng)兩列波相遇時(shí)，它們的振幅總是簡(jiǎn)單相加。B.只有當(dāng)兩列波的頻率完全相同的時(shí)候，才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。C.干涉現(xiàn)象只能發(fā)生在橫波中。D.在干涉加強(qiáng)區(qū)，質(zhì)點(diǎn)的振幅比單個(gè)波源單獨(dú)存在時(shí)更大。A項(xiàng)錯(cuò)誤，因?yàn)閮闪胁ㄏ嘤鰰r(shí)，它們?cè)诳臻g某一點(diǎn)的合振幅是由該點(diǎn)兩列波單獨(dú)產(chǎn)生的位移矢量疊加得到的結(jié)果，而不是簡(jiǎn)單的振幅相加；這涉及到波的相干性以及相位B項(xiàng)不準(zhǔn)確，雖然頻率相同是穩(wěn)定干涉圖案形成的一個(gè)必要條件，但并非唯一條件，還需要考慮相位差保持恒定等其他因素。C項(xiàng)錯(cuò)誤，干涉現(xiàn)象不僅限于橫波，縱波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，比如聲波就是一種縱D項(xiàng)正確，干涉加強(qiáng)區(qū)域指的是兩列波在該區(qū)域內(nèi)的相位差導(dǎo)致合成振幅最大，因7、在波源振動(dòng)方向垂直于傳播方向的橫波中，下列說(shuō)法正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向總是與波的傳播方向相同B.波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度無(wú)關(guān)C.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直D.波峰是波傳播過(guò)程中能量最集中的地方D錯(cuò)誤，因?yàn)椴ǚ迨遣▊鞑ミ^(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)烈的地方，但不是能量最集中的地方。二、多項(xiàng)選擇題(本大題有3小題，每小題6分，共18分)A.機(jī)械波可以在真空中傳播。C.在同一介質(zhì)中，不同頻率的機(jī)械波傳播速度相同。D.機(jī)械波傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移。速度依賴于介質(zhì)的性質(zhì)，如彈性模量和密度等，所以選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的。對(duì)于選項(xiàng)C,這與頻率無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C正確。選項(xiàng)D描述了機(jī)械波時(shí)，介質(zhì)中的粒子只在其平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波前進(jìn)，因此選項(xiàng)D也正確。2、當(dāng)一個(gè)波源向靜止觀察者靠近時(shí)，觀察者接收到的波A.頻率不變B.頻率增加C.頻率減少D.波長(zhǎng)增加相反，如果波源遠(yuǎn)離觀察者，則觀察者接收到的頻率會(huì)降低。因此，選項(xiàng)選項(xiàng)A表示頻率不變，這在波源和觀察者相對(duì)靜止或相互遠(yuǎn)離時(shí)才可能成立；選項(xiàng)C的是頻率的變化，而波長(zhǎng)變化通常與頻率變化成反比關(guān)系(假設(shè)波速不變)。3、在以下關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中，正確的是()A.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相同。B.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)的質(zhì)C.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，能量會(huì)隨著波向前傳遞，但質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移。D.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)的溫度無(wú)關(guān)。解析：選項(xiàng)A錯(cuò)誤，因?yàn)樵跈M波中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直；選項(xiàng)B正確，機(jī)械波傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)僅在其平衡位置附近振動(dòng)，不會(huì)隨波遷移；選項(xiàng)C正確，機(jī)械波傳播的是能量，而非介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)本身；選項(xiàng)D錯(cuò)誤，機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的溫度有關(guān)，通常情況下，溫度越高，波速越快。第一題50m/s),人以頻率(f=2Hz)振動(dòng)繩子的一端，形成一個(gè)駐波模式，其中相鄰兩個(gè)波節(jié)(1)該駐波的波長(zhǎng)(A)是多少?(2)若繩子上形成了3個(gè)波腹和2個(gè)波節(jié)(不包括兩端點(diǎn)),則繩子的長(zhǎng)度(L)是多少?(3)如果要在這根繩子上產(chǎn)生第四個(gè)諧波(即四次諧波),需要改變振動(dòng)頻率(f)到多少?(1)根據(jù)駐波的特性，我們知道相鄰兩個(gè)波節(jié)之間的距離等于半個(gè)波長(zhǎng)。因此，波長(zhǎng)(A)可以通過(guò)下面的關(guān)系計(jì)算出來(lái)：(2)對(duì)于一個(gè)有3個(gè)波腹和2個(gè)波節(jié)(除了兩端點(diǎn)之外)的駐波來(lái)說(shuō)，這意味著存在三個(gè)完整的半波長(zhǎng)(每個(gè)波腹到相鄰波節(jié)代表半個(gè)波長(zhǎng))。因此，繩子的總長(zhǎng)度(L)將是這些半波長(zhǎng)的總和，即：(3)對(duì)于一個(gè)弦或類似系統(tǒng)中的第(n)個(gè)諧波，波長(zhǎng)與基本波長(zhǎng)的關(guān)系其中(A)是基頻對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，而(n)是諧波次數(shù)。由于波速(V)在給定介質(zhì)中保持不變，我們可以通過(guò)(v=fA)的關(guān)系來(lái)找到新的頻率(f)。對(duì)于第四諧波，(n=4),所以波長(zhǎng)變。因?yàn)椴ㄋ?V)不變，我們有：由題目給出的數(shù)據(jù)，我們知道(v=50m/s)和(A?=2.0m),所以：因此，為了產(chǎn)生第四諧波，振動(dòng)頻率(f)需要調(diào)整到(100Hz)。波速、波長(zhǎng)、周期和頻率的關(guān)系題目：一列簡(jiǎn)諧波在空氣中的傳播速度為340m/s,如果該波的波長(zhǎng)為4m,那么該波的周期和頻率分別是多少?周期T=1.18s頻率f=0.85Hz解析：根據(jù)波速、波長(zhǎng)、周期和頻率之間的關(guān)系公式：v=λf=Tλ,我們可以解出周期T和頻率f。340=4f解得頻率f=85Hz再代入公式v=Tλ,得：所以，該波的周期為1.18s,頻率為0.85Hz。題目：一列機(jī)械波在均勻介質(zhì)中傳播，已知該波的波長(zhǎng)為(A=2m),頻率為(f=50Hz)。設(shè)駐波的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)(即振動(dòng)最弱點(diǎn))距離障礙物(1.5m)。(1)求該波的傳播速度(v)。(2)解釋為什么會(huì)在遇到障礙物后形成駐波。(3)計(jì)算從障礙物到第一個(gè)抗節(jié)點(diǎn)(即振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn))的距離。(4)如果介質(zhì)的特性發(fā)生變化，使得波速增加了一倍，問新的波長(zhǎng)將會(huì)是多少?假設(shè)頻率不變。答案及解析：(1)求該波的傳播速度(v)根據(jù)波的速度公式(v=Af),我們可以計(jì)算出波的傳播速度。給定波長(zhǎng)(A=2m)適(例如，反射波相對(duì)于入射波有半波長(zhǎng)或其奇數(shù)倍的路徑差),它們就會(huì)在某些位置振幅最大(抗節(jié)點(diǎn))和最小(節(jié)點(diǎn))的點(diǎn)。在駐波中，相鄰的節(jié)點(diǎn)和抗節(jié)點(diǎn)之間的距離等于四分之一波中提到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)距離障礙物(1.5m),我們知道節(jié)點(diǎn)與障礙物之間正(4)如果介質(zhì)的特性發(fā)生變化，使得波速增加了一倍，問新的波長(zhǎng)將會(huì)是多少?假設(shè)根據(jù)波速公式(v=Af),如果我們保持頻率(f)不變而將波速(v)增加一倍，新的波題目：一列簡(jiǎn)諧波在空氣中傳播，波源頻率為500Hz,波速為350m/s。若某時(shí)刻在距離波源20m處的質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析以下情況：(1)描述質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)時(shí)波前的形狀；(2)說(shuō)明波傳播過(guò)程中，波前形狀如何變化；(3)計(jì)算從質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)到該點(diǎn)再次向上運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。(1)質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，波前的形狀是一個(gè)向右傳播的圓形波面，因?yàn)椴ㄔ串a(chǎn)生的波是球面波。(2)波傳播過(guò)程中，波前形狀始終保持圓形，但波面不斷擴(kuò)大，因?yàn)椴ㄊ窍蛲饩鶆騻鞑サ摹?3)計(jì)算從質(zhì)點(diǎn)P開始向上運(yùn)動(dòng)到該點(diǎn)再次向上運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，首先需要確定波長(zhǎng)的周期。由于波速v=λf,