2021-2022学年高中人教版物理选修3-4作业：第十二章　机械波 测评 WORD版含解析.docx

1、第十二章测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10个小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第16题只有一项符合题目要求,第710题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.关于振动和波的关系,下列说法正确的是()A.有机械波必有振动B.有机械振动必有波C.离波源远的质点振动周期长D.波源停振时,介质中的波动立即停止解析一个质点的振动会带动邻近质点振动,使振动这种运动形式向外传播出去而形成机械波,但在缺少介质的情况下,波动现象就无法发生,故选项A正确,选项B错误;波动形成以后,各质点的振动都先后重复波源的振动,故各质点的振动周期

2、是一样的,故选项C错误;大量质点的振动所形成的波动不会因波源停振而立即消失,因为能量不会无缘无故地消失,故选项D错误。答案A2.如图所示,一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况,则()A.该波源正在移向A点B.该波源正在移向B点C.在A处观察波的频率变低D.在B处观察波的频率不变解析波源在某一位置产生一列波面后,该波面以该位置为球心,以波速作为传播速度向外传播,反之,由波面可确定出该波面的产生位置,即波源。波面半径大,表示产生时间早,传播时间长,对照题图,可确定出波源由右向左移动,故选项A正确,选项B错误;由于观察者不动,故波面经过观察者的速度等于波速,而在A处观察时,相邻波面间

3、距比波源不动时间距小,因而经过观察者时间间隔短,频率大,同理在B处时间间隔长,频率小,故选项C、D错误。答案A3.下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(、图)或障碍物(、图),其中能发生明显衍射现象的有()A.只有B.只有C.只有D.只有解析图中小孔与波长相差不多,能发生明显衍射,图中障碍物与波长相差不多,能发生明显衍射,图中障碍物比波长大得多,不能发生明显衍射。答案A4.一列简谐横波沿某一直线传播,A、B是该直线上相距1.2 m的两点,从波到达其中一点开始计时,4 s内A完成8次全振动,B完成10次全振动,则该波的传播方向及波速分别为()A.方向由A向B,v=0.3 m/sB.方向由B

4、向A,v=0.3 m/sC.方向由B向A,v=1.5 m/sD.方向由A向B,v=1.5 m/s解析由于4s内B完成的全振动次数大于A完成的全振动的次数,所以波由B向A传播。周期T=410s=0.4s,A,B在4s内完成的全振动相差2次,即A,B间相距两个波长,则2=1.2m,=0.6m,v=T=1.5m/s。答案C5.如图所示,在均匀介质中S1和S2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源,它们发出的简谐波相向传播。在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点,已知S1a=ab=bc=cS2=2(为波长),则下列说法正确的是()A.b点的振动总是最强,a、c两点的振动总是最弱

5、B.b点的振动总是最弱,a、c两点的振动总是最强C.a、b、c三点的振动都总是最强D.a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱解析根据加强点的条件可知当某点到两波源距离x=22n时,该点加强;当x=2(2n+1)时(n=0,1,2,),该点减弱。a点xa=,xb=0,xc=,所以a、b、c三点都加强。答案C6.在均匀介质中,一列沿x轴正向传播的横波,其波源O在第一个周期内的振动图象如图所示,则该波在第一个周期末的波形是()解析由波源的振动图象可知,第一个周期末,波源O的振动方向沿y轴负方向,故选项A、C错误。第一个周期末,振幅较大的波峰离波源较近,故选项D正确。答案D7.一列波沿直线传播,在某

6、一时刻的波形如图所示,质点A的位置与坐标原点相距0.5 m,此时质点A沿y轴正方向运动,再经过0.02 s将第一次到达波峰,由此可见()A.这列波波长是2 mB.这列波频率是50 HzC.这列波波速是25 m/sD.这列波的传播方向是沿x轴的负方向解析质点A的位置距原点0.5m,即4=0.5m,=2m;质点A向上振动经0.02s第一次到达波峰,即T4=0.02s,T=0.08s,波的频率f=1T=12.5Hz;波速v=f=212.5m/s=25m/s;质点A向上振动,根据上下坡法可以确定该波向x轴负方向传播。答案ACD8.(2016北京西城区期末)一列波源在x=0处的简谐波,沿x轴正方向传播,

7、周期为0.02 s,t0时刻的波形如图所示。此时x=12 cm处的质点P恰好开始振动,则()A.质点P开始振动时的方向沿y轴正方向B.波源开始振动时的方向沿y轴负方向C.此后一个周期内,质点P通过的路程为8 cmD.这列波的波速为4.00 m/s解析质点P开始振动时的方向沿y轴负方向,波源开始振动时的方向沿y轴负方向;此后一个周期内,质点P通过的路程为4个振幅,为45cm=20cm;这列波的波长8cm,波速v=T=4.00m/s。答案BD9.(2016温州八校联考)某横波在介质中沿x轴传播,图甲为t=0.25 s时的波形,图乙为P点(x=1.5 m处的质点)的振动图象,那么下列说法正确的是()

8、A.该波向右传播,速度为2 m/sB.质点L与质点N的运动方向总相反C.t=0.75 s时,质点M处于平衡位置,并正在往正方向运动D.t=1.25 s时,质点K向右运动了2 m解析波长为4m,周期2s,该波向右传播,波速为2m/s,故选项A正确;质点L与质点N相距半个波长,质点L与质点N的运动方向总相反,故选项B正确;t=0.75s时,质点M处于平衡位置,并正在往正方向运动,故选项C正确;t=1.25s时,质点K位于波谷,故选项D错误。答案ABC10.(2019湖北武汉二中高考模拟)如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图,此时a波上某质点P的运动方向如图所示,则下列说

9、法正确的是()A.两列波具有相同的波速B.此时b波上的质点Q正沿y轴正方向运动C.a波和b波在空间相遇处会产生稳定的干涉图样D.一个周期内,Q质点沿x轴前进的距离是P质点的1.5倍解析两简谐横波在同一介质中的波速相等,故A正确;由质点P向下振动可得a波向左传播,故根据两波传播方向一致可得b波向左传播,故质点Q向上振动,故B正确;由图可得两波波长不等,故频率不等,那么,不能产生稳定的干涉图样,故C错误;简谐横波上质点在波的传播方向上位移为零,故质点在x轴方向位移为零,故D错误。答案AB二、填空题(本题共2个小题,共10分)11.(5分)如图为某一简谐横波在t=0时刻的波形,此时质点a向上振动,由

10、此可知该波沿传播,若从t=0时刻开始算,t=0.02 s时,质点b第一次到达波谷处,则此波的波速为 m/s。答案x轴正方向10012.(5分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻的完整波形如图所示。当t=0.7 s时,A点第4次位于波峰位置,B点首次位于波谷位置,则再经过 s,A、B又再次回到平衡位置,此时A、B相距 m。解析当t=0.7s时,A点第4次位于波峰位置,即3个半周期,由此可知,波的周期T=0.2s,再经T4,即0.05s,A、B又再次回到平衡位置。由波动图象可知,波长为20m,当B点首次到达波谷时,可认为A点的振动通过3个半周期恰好传到B点,故A、B相距的距离为3个半波长,

11、即70m。答案0.0570三、计算题(本题共4个小题,共50分)13.(10分)右图为沿x轴向右传播的简谐横波在t=1.2 s时的波形,位于坐标原点处的观察者观测到在4 s内有10个完整的波经过该点。(1)求该波的波幅、频率、周期和波速;(2)画出平衡位置在x轴上x=2 m处的质点在00.6 s内的振动图象。解析(1)该波的波幅A=0.1m,频率f=nt=2.5Hz,周期T=1f=0.4s,波速v=f=5m/s。(2)如图所示答案(1)0.1 m2.5 Hz0.4 s5 m/s(2)见解析14.(10分)取一根柔软的弹性绳,将绳的右端固定在竖直墙壁上,绳的左端自由,使绳处于水平伸直状态,从绳的

12、端点开始用彩笔每隔0.50 m标记一个点,依次记为A、B、C、D如图所示。现用振动装置拉着绳子的端点A沿竖直方向做简谐运动,若A点起振方向向上,经0.1 s第一次达正向最大位移,此时C点恰好开始起振,则(1)绳子形成的波是横波还是纵波?简要说明判断依据,并求波速为多大;(2)从A开始振动,经多长时间J点第一次向下达到最大位移?(3)画出当J点第一次向下达到最大位移时的波形。解析(1)绳子形成的波是横波,因为质点振动方向与波的传播方向垂直。由题意知,波的周期T=0.4s,波长为=4m,所以波速v=T=10m/s。(2)从A开始振动,设J点开始起振经过时间t1,则t1=XAJv=4.5m10m/s

13、=0.45s,设J点向上起振后经t2时间第一次到负向最大位移,则t2=34T=0.3s,所以t=t1+t2=0.75s。(3)波形如图所示。答案(1)横波质点振动方向与波的传播方向垂直10 m/s(2)0.75 s(3)见解析15.(14分)图甲为某一列简谐波t=t0时刻的图象,图乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象,试讨论:(1)波的传播方向和波速大小;(2)画出经过2.3 s后波的图象,P质点的位移和P质点运动的路程。解析(1)根据振动图象可以判断P质点在t=t0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动,由此可确定波沿x轴正向传播。由t=t0时该波的图象可知=2.0m,根据v=f,波传播的频率

14、与波源振动频率相同,而波源振动的频率与介质中各质点振动频率相同,由P质点的振动图象可知,f=1T=10.4Hz=2.5Hz,所以v=2.02.5m/s=5.0m/s。(2)由于T=0.4s,所以2.3s=534T,波形重复5次再沿x轴推进34个波长,经过2.3s后的波的图象如图所示,P质点的位移为10cm,路程s=4A5+3A=23A=2.3m。答案(1)波沿x轴正向传播5.0 m/s(2)图象见解析,位移为10 cm,路程为2.3 m16.(16分)一列横波在x轴上传播,a、b是x轴上相距sab=6 m的两质点,t=0时,b点正好到达最高点,且b点到x轴的距离为4 cm,而此时a点恰好经过平衡位置向上运动。已知这列波的频率为25 Hz。(1)求经过时间1 s,a质点运动的路程;(2)若a、b在x轴上的距离大于一个波长,求该波的波速。解析(1)质点a一个周期运动的路程s0=4A=0.16m,1s内的周期数是n=1T=25,1s内运动的路程s=ns0=4m。(2)波由a传向b,则sab=n+34,v=f=6004n+3m/s(n=1,2,3,);波由b传向a,则sab=n+14,v=f=6004n+1m/s(n=1,2,3,)。答案(1)4 m(2)6004n+3 m/s或6004n+1 m/s(n=1,2,3,)