2019高中物理第十二章章末小结与测评讲义（含解析）新人教版 12页

章末小结与测评[高考真题体验]1．[多选](2016·全国乙卷)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。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15s。下列说法正确的是(　　)A．水面波是一种机械波B．该水面波的频率为6HzC．该水面波的波长为3mD．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移解析：选ACE　水面波是一种机械波，说法A正确。根据题意得周期T＝s＝s，频率f＝＝0.6Hz，说法B错误。波长λ＝＝m＝3m，说法C正确。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，说法D错误，说法E正确。2．[多选](2016·全国丙卷)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是(　　)A．P、Q两质点运动的方向始终相同B．P、Q两质点运动的方向始终相反C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰解析：选BDE　简谐横波的波长λ＝＝m＝0.8m。P、Q两质点距离波源S的距离PS＝15.8m＝19λ＋λ，SQ＝14.6m＝18λ＋λ。因此P、Q两质点运动的方向始终相反，A错误，B正确。当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置。当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置。C错误，D、E正确。3．(2015·北京高考)周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波(　　)nA．沿x轴正方向传播，波速v＝20m/sB．沿x轴正方向传播，波速v＝10m/sC．沿x轴负方向传播，波速v＝20m/sD．沿x轴负方向传播，波速v＝10m/s解析：选B　质点P沿y轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x轴正方向传播。由波的图象可知λ＝20m，根据v＝得波速v＝10m/s。选项B正确。4．[多选](2015·江苏高考)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比(　　)A．波速变大　　　　　　B．波速不变C．频率变高D．频率不变解析：选BC　渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，故选项B、C正确。5．(2015·天津高考)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa＝2m和xb＝6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是(　　)A．该波沿＋x方向传播，波速为1m/sB．质点a经4s振动的路程为4mC．此时刻质点a的速度沿＋y方向D．质点a在t＝2s时速度为零解析：选D　由题图乙可知，简谐横波的周期T＝8s，且t＝0时质点b沿＋y方向运动，根据振动和波动的关系，波沿－x方向传播，质点a沿－y方向运动，选项A、C错误；质点a经过4s振动的路程s＝·4A＝1m，选项B错误；质点a在t＝2s时，处于负向最大位移处，速度为零，选项D正确。6．[多选](2015·海南高考)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是(　　)nA．波速为4m/sB．波的频率为1.25HzC．x坐标为15m的质点在t＝0.6s时恰好位于波谷D．x坐标为22m的质点在t＝0.2s时恰好位于波峰E．当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷解析：选BDE　任意振动质点连续两次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，所以T＝0.4s，T＝0.8s，波传播周期与质点振动周期相同，所以简谐波的周期T＝0.8s，由图可得λ＝4m，可知v＝＝5m/s，A错误；f＝＝1.25Hz，B正确；x＝15m的质点与x＝3m处质点振动情况相同，经过0.6s＝T到达平衡位置，C错误；x＝22m的质点与x＝2m处质点振动情况相同，经过0.2s＝T到达波峰，D正确；x＝17m的质点与P点相差λ，振动情况完全相反，所以当P点位于波峰时，x＝17m处的质点位于波谷，E正确。7．[多选](2014·全国卷)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇。下列说法正确的是(　　)A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅解析：选AD　空间某一质点的位移等于两列波同时在该点引起位移的矢量和，对于相干波源在某一点是加强点，说明两列波在该点振动方向始终一致，但该质点的位移不是始终不变的，选项B错误；波峰和波谷相遇处的点是减弱点，两列波在该点振动方向始终相反，但其合位移不一定总小于加强点的位移，选项C错误；加强点处的质点的振幅为A1＋A2，减弱点处的质点的振幅为|A1－A2|，选项A、D正确。8．[多选](2014·山东高考)一列简谐横波沿直线传播，以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图象如图所示，已知O、A的平衡位置相距0.9m。以下判断正确的是(　　)nA．波长为1.2mB．波源起振方向沿y轴正方向C．波速大小为0.4m/sD．质点A的动能在t＝4s时最大解析：选AB　以波源开始振动为计时零点，因此波传到A点需要的时间由题图可以看出为3s，已知O、A两点平衡位置的距离为0.9m，根据v＝可求得波的传播速度为0.3m/s，再根据波长公式λ＝vT可求得波长为1.2m，A正确，C错误；由于A点开始振动的方向沿y轴正方向，因此波源的起振方向也是沿y轴正方向，B正确；质点A在t＝4s时处在最大位移处，因此动能最小，D错误。9．(2016·全国甲卷)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5cm处的两个质点。t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4cm，质点A处于波峰位置；t＝s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1s时，质点A第一次回到平衡位置。求(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O的位移随时间变化的关系式。解析：(1)设振动周期为T。由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是个周期，由此可知T＝4s①由于质点O与A的距离5cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t＝s时回到平衡位置，而A在t＝1s时回到平衡位置，时间相差s。两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v＝7.5cm/s②利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长λ＝30cm。③(2)设质点O的位移随时间变化的关系为④n将①式及题给条件代入上式得⑤解得φ0＝，A＝8cm⑥质点O的位移随时间变化的关系式为答案：(1)4s　7.5cm/s　30cm(2)10．(2015·全国卷Ⅱ)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1s，振幅A＝5cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求：(1)P、Q间的距离；(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。解析：(1)由题意，O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP＝λ波速v与波长的关系为v＝在t＝5s的时间间隔内，波传播的路程为vt。由题意有vt＝PQ＋式中，PQ为P、Q间的距离。由以上各式和题给数据，得PQ＝133cm(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为nt1＝t＋T波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A。由题给条件得t1＝25×故t1时间内，波源运动的路程为s＝25A＝125cm答案：(1)133cm　(2)125cm[阶段质量检测二](时间：60分钟；满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．关于机械波的说法正确的是(　　)A．当波从一种介质进入另一种介质，保持不变的是波长B．两个振动情况完全相同的质点间的距离是一个波长C．波源振动一个周期，波就向前传播一个波长的距离D．在一个周期内，介质的质点所走过的路程等于波长解析：选C　当波由一种介质进入另一种介质时不变的只有频率，A错误；两个振动情况完全相同的质点间的距离是波长的整数倍，B错误；波源振动一个周期，波刚好向前传播一个波长的距离，C正确；在一个周期内，介质的质点走过的路程等于振幅的4倍，D错误。2．一简谐机械波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T。t＝0时刻的波形如图甲所示，a、b是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图象。下列说法正确的是(　　)A．t＝0时质点a的速度比质点b的大B．t＝0时质点a的加速度比质点b的小C．图乙可以表示质点a的振动D．图乙可以表示质点b的振动解析：选D　t＝0时刻，a在波峰，速度为零，加速度最大，b在平衡位置，速度最大，加速度为零，A、B错误；根据“上下坡法”可知，t＝0时刻a在上方最大位移处向下运动，b在平衡位置向下运动，C错误，D正确。3.一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ。若x＝0处质点的振动图象n如图所示，则该波在t＝时刻的波形图为选项图中的(　　)解析：选A　由振动图象知：在t＝0时刻，x＝0处的质点正在向y轴正方向运动，则知B图是该波在t＝0时刻的波形图，则该波在t＝时刻的波形与B图关于x轴对称，A正确，B、C、D错误。4．如图a所示为一列简谐横波在t＝20s时的波形图，图b是这列波中P点的振动图象，那么该波的传播速度和传播方向是(　　)A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播解析：选B　由振动图象b知周期T＝2s，由波形图象a知波长为100cm，由v＝得v＝50cm/s，A、C错误；由图b中知2s末P点向上运动，那么，20s末P点仍然向上运动，因而波向左传播，B正确。5.用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是(　　)A．a、b两点之间的距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期nC．b点完全振动次数比a点多一次D．b点完全振动次数比a点少一次解析：选D　相邻波峰间距离为一个波长，选项A错误；波由波源向外传播，相距一个波长的两点开始振动的时刻相差一个周期，a点开始振动后一个周期b点才开始振动，b点完全振动次数比a点少一次，B、C错误，D正确。二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分)6．(2016·信阳高二检测)下列说法正确的是(　　)A．在机械波中，沿波的传播方向上某个质点的振动速度就是波的传播速度B．“闻其声，不见其人”是声波发生衍射产生的一种现象C．多普勒效应实质上是由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生了变化D．在完全相同的两列水波相遇而叠加的区域，某时刻介质中的P点是两列波的波峰相遇点，此时P点位移最大；经过周期，P点的位移变为零，这说明P点的振动时而加强，时而减弱解析：选BC　沿波的传播方向上某个质点的振动速度与波的传播速度是不同的速度，故A错误；“闻其声，不见其人”是声波发生衍射产生的一种现象，故B正确；产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动，从而使观察者接收到的波的频率发生了变化，故C正确；在完全相同的两列水波相遇而叠加的区域，振动加强点振动始终加强，故D错误。7．如图所示为A、B两列声波在同一介质中传播的波形图，则(　　)A．两列波传播波速关系vB＞vAB．两列波传播波速关系vB＝vAC．两列波的频率关系fB＞fAD．两列波的频率关系fB＝fA解析：选BC　机械波在介质中的传播速度与介质有关，而与波长、频率无关，A项错误，B项正确；由图象可知两波波长λA＞λB，再由v＝λf知两波频率fB>fA，C项正确，D项错误。8．(2016·三门峡高二检测)如图所示，甲、乙、丙、丁为用频闪照相机连续拍摄的四张在x轴上0～6m区间段简谐波的照片。已知波沿x轴传播，照相机频闪时间间隔相等且小于波的周期，第一张照片与第四张照片间隔为1s，则由照片可知(　　)nA．波的波长为4mB．波一定是沿x轴正方向传播C．波速一定是4m/sD．波可能是沿x轴负方向传播，且波速是9m/s解析：选AD　由图知，波长为λ＝4m，故A正确；由于无法确定图中质点的振动方向，也就无法判断波的传播方向，故B错误；若波沿x轴正方向传播，则得t＝1s＝T，波速v＝，联立得v＝(4n＋3)m/s(n＝0,1,2，…)，当n＝0时，v＝3m/s；同理得，若波沿x轴负方向传播，v＝(4n＋1)m/s(n＝0,1,2，…)，当n＝2时，v＝9m/s，故C错误，D正确。三、非选择题(本题共4小题，共52分)9．(10分)甲、乙两人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24m。一列水波在湖面上传播开来，使船每分钟上下振动20次。当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有另一个波峰，求这列水波的波长和波速。解析：根据题意知，甲、乙之间的距离是1.5个波长。则水波的波长λ＝＝m＝16m这列波的周期T＝s＝3s由v＝得波速v＝m/s≈5.3m/s答案：16m　5.3m/s10．(12分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。已知某超声波频率为1.0×105Hz，某时刻该超声波在水中传播的波形图如图所示。n(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)；(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s，求鱼群与渔船的距离(忽略船和鱼群的运动)。解析：(1)超声波的周期T＝＝1.0×10－5s，其振动图象如图所示。(2)由波形图读出波长λ＝15×10－3m由波速公式得v＝λf鱼群与渔船的距离为x＝vt联立以上两式，代入数据得x＝3000m答案：(1)见解析图　(2)3000m11．(14分)一列简谐横波沿直线传播，在这条直线上相距d＝1.5m的A、B两点，其振动图象分别如图甲、乙所示。已知波长λ＞1m，求这列波的速度v。解析：由A、B两点振动图象可知，该波的振动周期T＝4×10－3s。若波由A向B传播d＝nλ1＋λ1＝1.5m(n＝0,1,2，…)又λ＞1m所以λ1＝m＝2m传播速度v1＝＝m/s＝500m/s若波由B向A传播d＝nλ2＋λ2＝1.5m(n＝0,1,2，…)又λ＞1mn所以λ2＝＝6m或λ′2＝1.2m传播速度v2＝＝1500m/s或v′2＝＝300m/s答案：若波由A向B传播，波速为500m/s；若波由B向A传播，波速为1500m/s或300m/s12．(16分)如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.06s时刻的波形图。已知在t＝0时刻，x＝1.5m处的质点向y轴正方向运动。(1)判断该波的传播方向；(2)求该波的最小频率；(3)若3T<0.06s<4T，求该波的波速大小。解析：(1)由题可知该波向右传播。(2)因波的传播具有周期性，设该波的周期为T，当t＝0.06s时刻，则有(下列各式中n＝0,1,2…)T＝0.06s得T＝s则f＝＝Hz当n＝0时f最小，为fmin＝Hz＝12.5Hz(3)若3T