2021年新教材高中物理 第三章 机械波 质量评估（B）（含解析）新人教版选择性必修第一册.docx

1、第三章质量评估(B)(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.某同学漂浮在海面上,水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确的是()A.该同学能靠水面波向海滩靠近B.水面波不能将该同学推向岸边,因为波传播时能量不会传递出去C.该水面波的频率为6 HzD.该水面波的波长为3 m解析:波传播过程中,传播的是振动形式,能量可以传递出去,但质点并不随波迁移,选项A、B错误.根据题意得周期T=159 s=53 s,频率f=

2、1T=0.6 Hz,选项C错误.波长=vf=1.80.6 m=3 m,选项D正确.答案:D2.下列说法正确的是()A.只要波源运动就能发生多普勒效应B.若声波波源向观察者靠近,则观察者接收到的声波频率减小C.声波击碎玻璃杯的实验原理是共振D.“只闻其声不见其人”是声波的干涉现象解析:多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而发生的,选项A错误;若声波波源向观察者靠近,则接收到的声波频率增大,选项B错误;声波击碎玻璃杯是因为声波频率与玻璃杯的固有频率相同,发生共振,选项C正确;“只闻其声不见其人”是声波的衍射现象,选项D错误.答案:C3.两个静止的声源,发出声波1和声波2,在同种介质中传播,下

3、图为某时刻这两列波的图像,则下列说法不正确的是()A.声波1与声波2的波速之比为12B.声波1与声波2的频率之比为12C.相对于同一障碍物,声波1比声波2更容易发生明显的衍射现象D.这两列波相遇时,不会发生干涉现象解析:由题图可知两声波的波长之比12=21,因在同种介质中传播,波速相等,由v=f得频率之比f1f2=21=12,选项A说法错误,选项B说法正确;波长越长,越容易发生明显的衍射现象,选项C说法正确;因为两列波的频率不同,所以这两列波相遇时不会发生干涉现象,选项D说法正确.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

4、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4 s内B完成的全振动次数大于A完成的全振动的次数,波由B向A传播.周期T=410 s=0.4 s,A、B在4 s内完成的全振动相差2次,则A、B间相距两个波长,即2=1.2 m,=0.6 m,所以v=T=1.5 m/s,选项C正确.答案:C5.一列简谐波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,此时质点P正沿y轴负方向运动,其振动图像如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是(

5、) 甲 乙A.沿x轴负方向,60 m/sB.沿x轴正方向,60 m/sC.沿x轴负方向,30 m/sD.沿x轴正方向,30 m/s解析:题图甲中,根据“上下坡”法可知波沿x轴负方向传播,选项B、D错误.由题图甲可知波长=24 m,由题图乙可知周期T=0.4 s,则波速v=T=240.4 m/s= 60 m/s,选项A正确.答案:A6.如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.15 m.当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是()A.0.60 mB.0.30 m C.0.20 mD.0.15 m解析:由题意知,P、Q两点之间的间距为2+n=0

6、.15 m(n=0,1,2,).n=0时,=0.3 m;n=1时,=0.1 m.选项B正确.答案:B7.如图所示,均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上 x1=0、x2=14 m处,质点P位于x轴上xP=4 m 处.t=0时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动,振动周期均为T=0.1 s,传播速度均为v=40 m/s,波源S1的振幅为A1=2 cm,波源S2的振幅为A2=3 cm,则从t=0至t=0.35 s内质点P通过的路程为()A.12 cmB.16 cmC.24 cmD.32 cm解析:t=0.1 s前,质点P静止;t=0.1 s时,S1的振动传到质点P;t=0.25 s时,S2

7、的振动传到质点P,此时S1的振动在质点P的振动方向向下,S2的振动在质点P的振动方向向上.在t=0.1 s到t=0.25 s时间内,t1=0.15 s=32T,P通过的路程为6A1=12 cm.t=0.25 s 后两列波叠加,振幅为A=|A1-A2|=1 cm,周期不变,到t=0.35 s时,t2=0.35 s-0.25 s=T,质点P通过的路程为4A=4 cm,从t=0到t=0.35 s时间内质点P通过的路程总共为16 cm,选项B正确.答案:B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

8、分.8.一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图甲所示,图甲中某质点的振动图像如图乙所示.下列说法正确的是() 甲 乙A.该波的波速为2 m/sB.图乙表示质点S的振动图像C.t=16 s时质点R的位移最大D.质点Q经过1 s沿x轴正方向移动2 m解析:由题图甲读出波长=8 m,由题图乙读出周期T=4 s,则该波的波速v=T=2 m/s,选项A正确;如果图乙是质点S的振动图像,由题图乙知,t=0时刻质点S经过平衡位置向上振动,但由题图甲知,t=0时刻质点S经过平衡位置向下振动,选项B错误;t=16 s=4T,所以t=16 s时质点R的位移与t=0时的位移相同,为负的最大值,选项C正

9、确;各质点不随波迁移,选项D错误.答案:AC9.如图所示,波源O垂直于纸面做简谐运动,所激发的横波在均匀介质中向四周传播,图中虚线表示两个波面.t=0时,离O点5 m的A点开始振动;t=1 s 时,离O点 10 m 的B点也开始振动,此时A点第五次回到平衡位置,则()A.波的周期为0.4 sB.波的波长为2 mC.波速为53 m/sD.t=1 s时,A、B连线上有4个点处于最大位移处解析:1 s时间内,A点第五次回到平衡位置,则1 s=2.5T,解得周期T=0.4 s,故选项A正确.分析题意可知,1 s时间内,波传播了5 m的距离,波速v=xt=5 m/s,故选项C错误.根据波长、波速和周期的

10、关系可知=vT=2 m,故选项B正确.A、B所在波面间距x=5 m=2.5,t=1 s时,A点在平衡位置,则A、B连线上有5个点处于最大位移处,故选项D错误.答案:AB10.甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点开始沿x轴相向传播,波速为2 m/s,振幅相同.某时刻的波形如图所示.则()A.甲、乙两波波源的起振方向相反B.甲、乙两波的频率之比为32C.再经过3 s,平衡位置在x=7 m处的质点振动方向向下D.再经过3 s,两波源间(不含波源)有5个质点位移为0解析:根据题意,甲波向右传播,起振方向向下;乙波向左传播,起振方向向上,选项A正确.据题图可知甲波波长为4 m,甲波周期为T=v

11、=2 s,频率f=12 Hz;乙波波长为6 m,周期为T=v=3 s,频率为f=13 Hz,选项B正确.再经过3 s,甲波x=7 m处的质点到达波谷,乙波x=7 m处的质点处于平衡位置与波峰之间某一位置处,所以该质点应该向上振动,选项C错误.再过3 s,除了波源还有x=9 m处、x=78 m 处、x=6 m处、x=45 m处、x=23 m处共5个质点位移为0,选项D正确.答案:ABD三、非选择题:共54分.11.(8分)如图所示,波源S不动,每秒发出30个完全波,两相邻实线间距离为一个波长.如果观察者1 s 内由位置A移到位置B,则 1 s内将接收到个完全波;如果观察者1 s内由位置C移到位置

12、D,则1 s内将接收到个完全波.解析:如果观察者在A点不动,观察者每秒将接收到30个完全波,由于观察者1 s内由位置A移到位置B(恰好为一个波长)将多接收一个完全波,1 s内观察者将接收到31个完全波.同理,如果观察者 1 s 内由位置C移到位置D,每秒将少接收到2个完全波,接收到28个完全波.答案:312812.(10分)声波在空气中的传播速度为340 m/s,在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s.(1)桥的长度为多少?(2)若该声波在空气中的波长为,则它在钢铁中的波长为多少?解析:

13、(1)设声波在钢铁和空气中的传播时间分别为t1、t2,声速分别为v1、v2.由题意知桥长l=v1t1=v2t2,且t2-t1=1.00 s,代入数据解得桥长l=365 m.(2)声波在传播过程中频率不变,根据v=f知=v1v2,声波在钢铁中的波长=4 900340=24517.答案:(1)365 m(2)2451713.(10分)如图甲所示,一根水平拉直的足够长的绳子,一端系于墙上,人拉住另一端P,从t=0时刻开始,沿竖直向下的方向使绳端P在竖直方向做简谐运动,经过t=5.75 s形成如图乙所示的部分波形,Q是距P端2 m的质点,此时刻Q质点第6次到达波谷位置,求:(1)绳波的波速;(2)写出

14、Q质点做简谐运动的表达式(从Q质点开始运动计时,不要求推导).甲乙解析:(1)由题图可知,绳波的波长=4 m设其周期为T,波速为v,则有T2+5T+T4=t,代入数据解得T=1 s,由v=T知v=4 m/s.(2)由题知A=0.1 m,=,=2T=2 rad/s,Q质点做简谐运动的表达式y=-0.1sin 2t(m).答案:(1)4 m/s(2)y=-0.1sin 2t(m)14.(12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.从绳的左端点开始用彩笔每隔0.5 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

15、做简谐运动,A点起振方向向上,经 0.1 s 第一次到达正向最大位移,此时C点恰好开始起振.(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.(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图.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=0.4 s,波长=4 m,所以波速v=T=10 m/s.(2)设从A开始振动,到J点开始起振经过时间t1,则t1=xAJv=4.510 s=0.45 s,设J点向上起振后经t2时间第一次到达负向最大位移,则t2=34T=0.3 s,则所求时间t=t

16、1+t2=0.75 s.(3)波形图如图所示.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)见解析图.15.(14分)一列简谐横波t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知t=t2-t1=0.5 s.(1)这列波的传播速度是多少?(2)若波向左传播,且3Tt4T,波速是多大?(3)若波速等于68 m/s,则波向哪个方向传播?解析:(1)若波向右传播,传播距离s=n+14,v右=st=(n+14)80.5 m/s=(16n+4) m/s(n=0,1,2,),若波向左传播,传播距离s=n+34,v左=st=(n+34)80.5 m/s=(16n+12) m/s(n=0,1,2,).(2)因为波向左传播,且3Tt4T,所以必有3s4,即3n+344,解得n=3,所以v左=(163+12) m/s=60 m/s.(3)因为波速v=68 m/s,所以s=vt=680.5 m=34 m=4+14,波向右传播.答案:(1)若波向右传播,v右=(16n+4) m/s(n=0,1,2,),若波向左传播,v左=(16n+12) m/s(n=0,1,2,),(2)60 m/s(3)向右传播