2021-2022学年新教材高中物理 第三章 机械波 测评（含解析）粤教版选择性必修第一册.docx

1、第三章测评(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.如图所示为入射波、反射波、折射波的波线,则()A.2与1的波长、频率相等,波速不等B.2与1的波速、频率相等,波长不等C.3与1的波速、频率、波长均相等D.3与1的频率相等,波速、波长不等答案D解析3与1的频率相等,波速、波长不等,2与1的波长、频率、波速均相等,故D正确,A、B、C错误.2.(2021山东模拟)无人驾驶技术已逐渐成熟,某控制系统可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动加速.汽车使用的传感器会发射和接收调制过的无线电波,

2、通过多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度.若该传感器发射的无线电波的频率为f,接收到的回波的频率为f,则()A.当f=f时,表明前车一定做匀速直线运动B.当f=f时,表明前车一定处于静止状态C.当ff时,表明无人车需要减速行驶D.当ff时,说明接收到的频率增大,说明两车距离减小,表明无人车需要减速行驶,故C正确;当ff时,说明接收到的频率减小,说明无人车需要加速行驶,故D错误.3.(2021河南中牟第一高级中学检测)如图所示,图中有一上下振动的波源S,频率为100 Hz,所激起的波向左右传播,波速为8.0 m/s.其振动先后传到A、B两个质点,当S通过平衡位置向上振动时,A、

3、B质点的位置是()A.A在波谷,B在波峰B.A、B都在波峰C.A在波峰,B在波谷D.A、B都在波谷答案C解析由v=f可知,波长为=vf=8.0100m=0.08m,BS=1.62m=20.25,AS=1.74m=21.75,当质点恰通过平衡位置向上运动时,A质点在波峰,B质点在波谷,故C正确,A、B、D错误.4.(2021天津红桥区高三一模)图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,Q是平衡位置x=4.0 m处的质点,图乙是质点Q的振动图像,则()A.t=0.10 s时,质点Q的速度为零B.t=0.10 s时,质点Q的速度最大且沿y轴负方向C.从t=0.10 s到t=0.20 s,该波沿x轴正方

4、向传播了2.0 mD.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点Q通过的路程为20 cm答案B解析由题图知,在t=0.10s时,质点Q正从平衡位置向波谷运动,沿y轴负方向运动,速度最大,故A错误,B正确;波速v=T=80.2m/s=40m/s,则从t=0.10s到t=0.20s,该波沿x轴正方向传播了x=vt=400.1m=4m,选项C错误;从t=0.10s到t=0.25s经过的时间为t=0.15s=34T,则从t=0.10s到t=0.25s质点Q通过的路程s=3A=310cm=30cm,故D错误.5.(2021山东潍坊高二期末)如图所示为某学校报告厅的平面图,AB是主席台,S1、S2是报告厅

5、墙壁上的两个喇叭.报告者的声音经喇叭放大后传回话筒,重复放大时可能会产生啸叫.为避免啸叫,话筒最好摆放在主席台上适当的位置,在这些位置上两个喇叭传来的声音强度因干涉而减弱.主席台上有四个位置a、b、c、d,到S1的距离分别为5 m、6 m、7 m、8 m,到S2的距离分别为8 m、6 m、5 m、4 m.已知空气中声速为340 m/s,假设报告人声音的频率为170 Hz,则话筒最好摆放在()A.aB.bC.cD.d答案A解析频率f=170Hz的声波的波长是=vf=340170m=2m,a到两波源的距离差为sa=3m=32,即在a点从两个喇叭传来的声波因干涉而减弱,同理sb=0,即在b点从两个喇

6、叭传来的声波因干涉而加强,sc=2m=,即在b点从两个喇叭传来的声波因干涉而加强,sd=4m=2,即在d点从两个喇叭传来的声波因干涉而加强,故选A.6.(2021上海崇明区考试)A、B两列简谐横波均沿x轴正方向传播,在某时刻的波形分别如图甲、乙所示,经过时间t(t小于A波的周期TA),这两列简谐横波的波形分别变为图丙、丁所示,则A、B两列波的波速vA、vB之比可能是()A.13B.23C.21D.31答案A解析由题图可知波长A=24cm,B=12cm,t=TA2,t=kTB,得TATB=2k1(k=0,1,2,),则由v=T得vAvB=1k,当k=1时vAvB=11,当k=2时vAvB=12,

7、当k=3时vAvB=13,故A正确,B、C、D错误.7.(2021上海华师大二附中期中)如图所示为一横波发生器的显示屏,可以显示出波从左向右传播的图像,屏上每一小格长度为1 cm.在t=0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示,因为显示屏的局部故障,从水平位置A到B之间的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内的传播),此后的时间内,观察者看到波形相继传经B、C处,在t=5 s时,观察者看到C处恰好第三次(C振动0.5T时算第一次)出现平衡位置,则该波的波速不可能是()A.3.6 cm/sB.4.8 cm/sC.6 cm/sD.7.2 cm/s答案A解析由题图可知波长=12cm.若图示时刻波刚好

8、传到A点,则波传到C的时间为1.5T,质点C再经过1.5T恰好第三次出现平衡位置,则t=5s=1.5T+1.5T,得T=53s,波速v=T=7.2cm/s;若图示时刻波刚好传到x=12cm处,波传到C的时间为T,质点C再经过1.5T恰好第三次出现平衡位置,则t=5s=1.5T+T,得T=2s,波速v=T=6cm/s;若图示时刻波刚好传到B点,波传到C的时间为0.5T,质点C再经过1.5T恰好第三次出现平衡位置,则t=5s=1.5T+0.5T,得T=2.5s,波速v=T=4.8cm/s,波速不可能是3.6cm/s,故选A.二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项

9、中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(2021天津实验中学检测)如图所示,两位学生课外研究简谐绳波的特点,P1、P2是处于绳两端的两个波源,波源的振动频率均为f,振幅均为Y,某时刻P1发出的波恰好传到c,P2发出的波恰好传到a,图中只画出了此时刻两列波在ac部分的叠加波形,下列说法正确的是()A.a、b、c三点是振动减弱点B.a、c是振动减弱点,b是振动加强点,振幅为2YC.再经过12f时间,b处质点距离平衡位置最远D.再经过14f时间,ac间的波形是一条直线答案AD解析两列波的频率均为f,相遇后发生稳定的干涉,a、b、c三点始终处于平衡位置,是振

10、动减弱点,故A正确,B、C错误;再经过14f时间,即经过四分之一个周期,两列绳波相互叠加,恰好抵消,ac间的波形是一条直线,故D正确.9.(2021湖北宜昌高二期末)如图所示为在x轴上传播的一列简谐横波,实线表示t=0时刻的波形图,虚线表示在t=0.2 s时刻的波形图.已知该波的波速是80 m/s,则下列说法正确的是()A.波长是10 mB.周期是0.15 sC.波可能沿x轴负方向传播D.t=0.3 s时,x=6 m处质点的速度沿y轴负方向答案BD解析由题图可得波长为12m,故A错误;由波速计算公式可得T=v=1280s=0.15s,故B正确;0.2s内波传递了x=vt=16m=54,故波沿x

11、轴正方向传播,故C错误;t=0.3s=2T时,x=6m处的质点仍在平衡位置,速度方向沿y轴负方向,故D正确.10.(2021安徽太和第一中学高三开学考试)一振动片以50 Hz的频率做简谐运动时,固定在振动片上的一根细杆同步周期性地触动水面上O点,发出的波在水面上向四周传播,假设该波为简谐横波,波速为20 m/s,如图所示,在水面上的P、Q两点分别有一片可看作质点的小树叶,它们到水波中心的距离分别为OP=1.0 m,OQ=0.8 m,则下列说法正确的是()A.Q、P的起振方向相同B.P的起振时刻比Q的晚半个周期C.当Q在最高点时,P恰好到平衡位置D.当P通过平衡位置时,Q也恰好通过平衡位置答案A

12、BD解析机械波传播过程中,介质中的每个质点的起振方向均与振源相同,选项A正确;波由O传到P用时tP=OPv=0.05s,波由O传到Q用时tQ=OQv=0.04s,由于T=1f=0.02s,故tP-tQ=0.01s=T2,即P比Q晚半个周期开始振动,B正确;由于P比Q的振动晚半个周期,故两点的振动步调总是相反,当Q位于波峰时,P一定位于波谷,两者总是同时到达最大位移(一正方向,一负方向),并同时通过平衡位置(但运动方向相反),C错误,D正确.三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(7分)(2021上海宝山区模拟)如图所示,在发波水槽中产生一列水波,将一支圆珠笔插入水中,可以观察到圆珠笔对波

13、的传播几乎没有影响,这种现象叫作波的现象,明显产生这种现象的条件是.答案衍射障碍物(或狭缝、小孔)的尺寸与波长相差不多或比波长小解析水波绕过圆珠笔继续传播的现象是波的衍射;若要发生明显的衍射,需要障碍物(或狭缝、小孔)的尺寸与波长相差不多或比波长小.12.(9分)如图甲所示,在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的波源S1(0,4)和S2(0,-2).两波源的振动图像如图乙所示,两列波的波速为2 m/s,波长为m.两列波从波源传播到点A(8,-2),引起的振动相互(选填“加强”或“减弱”).答案4减弱解析两列波的波速均为2m/s,由题图可得T=2s,所以波长为=vT=22m=4m;两列波从波源传

14、播到点A(8,-2)处的路程差为s=82+62m-82+02m=2m,为半个波长,又因为两波源起振方向相同,所以振动减弱.13.(10分)(2021浙江湖州高二期末)一列振幅为A=42 cm的简谐横波沿x轴正方向传播,在t1=0.2 s时刻的波形如图所示,t2=0.7 s时,x=9 m处的质点Q处在波峰位置,试回答下列问题:(1)若该简谐横波的周期大于0.5 s,求这列波的波速大小;(2)若该简谐横波的周期大于0.3 s,且已知t2时刻x=18 m处的质点已经处于振动状态,试求x=12 m处的质点P在t1到t2时间内运动的路程s.答案(1)8 m/s(2)(162-4) cm解析(1)由题意,

15、波在0.5s内传播的距离小于一个波长,即x=5m处的振动情况传到了Q点,设波速为v,则v=xQ-x5t2-t1=8m/s(2)由题意,波在0.5s内传播的距离小于2个波长,即可能x=5m处的振动情况传到了Q点,x1=4m或可视为x=-3m处的振动情况传到了Q点,x2=12m由于x=18m处的质点已经处于振动状态,故x=12m可知x=0处的振动情况传到了P点,P点已振动78个周期,所以s=4A-4cm=(162-4)cm14.(12分)(2021福建永春第一中学高二月考)在同种均匀介质中有相距4 m的两个波源S1、S2,S1、S2分别发出一列朝质点S传播的简谐波,它们在垂直纸面方向振动的周期分别

16、为T1=0.8 s、T2=0.4 s,振幅分别为A1=3 cm、A2=2 cm,在介质中沿纸面方向传播的简谐波的波速v=5 m/s.S到S1的距离为3 m,且SS1S1S2,在t=0时刻,S1、S2同时开始垂直纸面向外振动(设此方向为正方向),求t=10 s时,质点S离开平衡位置的位移大小.答案3 cm解析两列波的波长分别为1=vT1=4m,2=vT2=2m由S1发出的波传到S的时间t1=SS1v=0.6s则在t=10s时刻S振动了9.4s=11.75T1,此时由S1引起的位移为-3cm;由S2发出的波传到S的时间t2=SS2v=32+425s=1s则在t=10s时刻S振动了9s=22.5T2

17、,此时由S2引起的位移为0;此时质点S离开平衡位置的位移大小等于由两列波引起的位移的矢量和,大小为3cm.15.(16分)(2021山东日照高二期中)图甲为一列简谐波在t=13 s时的波形,P、Q是介质中的两个质点.图乙是质点P的振动图像.求:(1)简谐波的波长和振动频率;(2)简谐波的波速和波的传播方向;(3)t=13 s时质点Q的坐标.答案(1)8 cm0.25 Hz(2)2 cm/s波沿x轴负方向传播(3)(9.33 cm,10 cm)解析(1)由题图甲可知=8cm由题图乙知T=4s由f=1T得f=14Hz=0.25Hz.(2)由v=T得v=84cm/s=2cm/s由题图乙知t=13s时,质点P向上运动,再根据题图甲可知,波沿x轴负方向传播.(3)设质点P、Q的平衡位置的x坐标分别为xP、xQ,由题图甲可知,t=13s时质点P有yP=A2=Asin30因此xP=230360=168cm=43cm由题图甲知xQ-xP=解得xQ=xP+=283cm=9.33cm由题图甲t=13s时质点Q的y坐标为yQ=10cm故质点Q的坐标为(9.33cm,10cm).