人教版高二物理第12章 机械波 单元综合试题及答案4 10页

第十二章 机械波 检测题 本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟．‎ 第Ⅰ卷(选择题　共40分)‎ 一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．要让放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处掷石子形成水波 B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员也能利用语言交流，是声波在液体中传播的应用 C．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁引起机械振动，不能在飞船体外形成波 D．以上说法全错 答案：BC 解析：在波的传播过程中，介质不随波迁移，A错；由于声波不仅能在气体中传播，也能在液体及固体中传播，B正确；太空为真空，因而飞船外不传播声波，C正确．‎ ‎2．某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图)．在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5 s开始振动，则(　　)‎ A．P先开始振动，震源距地震仪约36 km B．P先开始振动，震源距地震仪约25 km C．H先开始振动，震源距地震仪约36 km D．H先开始振动，震源距地震仪约25 km 答案：A 解析：由两种波的传播速率可知，纵波先传到地震仪，设所需时间为t，则横波传到地震仪的时间为t＋5.由位移关系可得4(t＋5)＝9t，t＝4 s，距离l＝vt＝36 km，故A正确．‎ 10‎ ‎3．(2010·泉州七中高二检测)如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷．设两列波的振幅均为5cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m.C点是BE连线的中点，下列说法不正确的是(　　)‎ A．C、E两点都保持静止不动 B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cm C．图示时刻C点正处在平衡位置且向水面运动 D．从图示的时刻起经0.25s后，B点通过的路程为20cm 答案：A ‎4．噪声会对人的心理、生理、生活与工作带来严重影响，通常用声强级L1＝10lg(单位为dB)来表示噪声的大小．式中I为声强，单位是W/m2；I0＝10－12W/m2是人刚好能听到的声音强度．我国规定工作环境的噪声一般应低于85dB，则以下最接近该标准的声强是(　　)‎ A．10－1W/m2　 B．10－2W/m2‎ C．10－4W/m2 D．10－6W/m2‎ 答案：C 解析：由题意85＝10 lg，则＝108.5，‎ 可得I＝10－3.5 W/m2，选C.‎ ‎5．(2009·沈阳高二检测)如图所示，虚线和实线分别为甲乙两个弹簧振子做简谐运动的图象，已知甲乙两个振子质量相等，则(　　)‎ A．甲乙两振子的振幅分别为2cm、1cm B．甲、乙两个振子的相位差总为π C．前2秒内甲乙两振子的加速度均为正值 D．第2秒末甲的速度最大，乙的加速度最大 答案：AD 10‎ 解析：两振子的振幅A甲＝2cm，A乙＝cm，A对；两振子的频率不相等，相位差为一变量，B错；前2秒内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，C错；第2s末甲在平衡位置，速度最大，乙在最大位移处，加速度最大，D对．‎ ‎6．(2010·浙江温州高二联考)一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速为v＝4 m/s.已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图象如图所示(a)，在下列4幅图中能够正确表示t＝0.15 s时的波形的图是(　　)‎ 答案：A 解析：λ＝vT＝1.6m 由振动图象知在t＝0.15s时刻，质点处于平衡位置上方且正在向下运动，结合机械波沿x负方向传播可得A选项正确．‎ ‎7．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图甲所示．一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图乙所示的波形，则该波的(　　)‎ A．周期为Δt，波长为8L B．周期为Δt，波长为8L C．周期为Δt，波速为 10‎ D．周期为Δt，波速为 答案：BC 解析：因质点开始振动方向向下，故经Δt时间第一次出现图示波形时，质点1和质点9之间恰好是一个波长，说明波由质点1传播到质点9需要一个周期的时间，但质点9刚开始振动的方向是向下振动，而波形图中质点9是向上振动的，说明波传播到质点9后又振动了半个周期，故有T＝Δt，T＝Δt，由图知，λ＝8L，由v＝得，v＝，故BC正确．‎ ‎8．一列简谐横波沿直线传播，该直线上的a、b两点相距4.42 m，图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线．从图示可知(　　)‎ A．此列波的频率一定是10 Hz B．此列波的波长一定是0.1 m C．此列波的传播速度可能是34 m/s D．a点一定比b点距波源近 答案：AC 解析：由振动曲线知T＝0.1 s，故f＝＝10 Hz，A正确．若波经a→b，则Δt1＝0.1k＋0.03.若波经b→a，则Δt2＝0.1k＋0.07.由v1·Δt1＝sab和v2·Δt2＝sab，取k＝0,1,2……可知C正确，B、D错．‎ ‎9．(2008广东模拟)如下图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，下列说法中正确的是(　　)‎ A．从图示时刻开始质点a的加速度将减小 B．从图示时刻开始，经过0.01 s，质点a通过的路程为0.4 m 10‎ C．若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50 Hz D．若该波传播过程中遇到宽约4 m的障碍物，则会发生明显的衍射现象 答案：ABCD 解析：a点在最大位移处，下个时刻向平衡位置运动，位移减小，所以加速度将减小，A正确；由波的图象可知波长λ＝4 m，T＝＝ s＝0.02 s,0.01 s为半个周期，所以经过0.01 s，a点经过的路程为2A＝0.4 m，B正确；发生稳定干涉，所以另一列波的频率与该波频率相同，为50 Hz，C正确；障碍物的尺寸与该波波长相同，能发生明显衍射，D也正确．‎ ‎10．(2008辽宁大连模拟)一列简谐横波以1 m/s的速率沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离x＝3 m，如图甲所示．若t＝0时，质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动图如图乙所示．则B点的振动图象为下面四个图中的(　　)‎ 答案：B 解析：该波由A传到B所需时间为t＝＝3 s，所以质点B在t＝3 s时才开始振动，且振动情况重复质点A的振动，即振动方向为由平衡位置向上振动．故选B.‎ 第Ⅱ卷(非选择题　共60分)‎ 二、填空题(共4小题，共20分．把答案直接填在横线上)‎ ‎11．(4分)在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振子振动频率为5Hz，水波在水槽中传播速度为0.05m/s，为使实验效果更明显，使用小孔直径d应________m.‎ 答案：≤0.01‎ 解析：由发生明显衍射现象的条件知，当d≤λ时满足要求，由v＝λf得λ＝＝m，因为d≤λ，所以d≤0.01m.‎ ‎12．(5分)如图是一列沿x正向传播的简谐横波在传播方向上相距3m的两质点P和Q的振动图象，其实线是P点的振动图象，虚线是Q点的振动图象，若P质点离波源比Q 10‎ 质点近，则该波的最大波长为________m，若Q质点离波源比P点近，则该波的最大波长是________m.‎ 答案：4m　12m 解析：由同一时刻P、Q两点的位移，画出P、Q间的波形图．由图可知t＝0时，P在正向最大位移处，Q在平衡位置且向负向运动．若P质点离波源近，则P、Q间的波形如图1所示，有λ＝3，λ＝4m；若Q质点离波源近，则P、Q间的波形如图2所示，则有λ＝3，λ＝12m.‎ ‎13．(5分)一列间谐横波，沿x轴正向传播．位于原点的质点的振动图象如图甲所示．①该振动的振幅是________cm；②振动的周期是________s；③在t等于周期时，位于原点的质点离开平衡位置的位移是________cm.图乙为该波的某一时刻的波形图，A点位于x＝0.5 m处．④该波的传播速度为________m/s；⑤经过周期后，A点离开平衡位置的位移是________cm.‎ 答案：①8　②0.2　③0　④10　⑤－8‎ ‎14．(6分)如右图所示，在y轴上的Q、P两点的位置上有两个频率相同，振动方向相同的振源，它们激起的机械波的波长为2 m，Q、P两点的纵坐标为：yQ＝6 m，yP＝1 m，那么在x轴上，从正无穷到负无穷的位置上，会出现振动减弱的区域有________个．‎ 10‎ 答案：5个 解析：因为两波源的波程差为半波长的奇数倍时，是减弱点，在正下方相遇波程差最大，－＝6－1＝5＝2.5λ 即坐标为(0,0)处有一个减弱点．越向x轴的左右两侧Δx越小，－＝1.5λ，有两个减弱点：－＝0.5λ.又有两个减弱点，故答案为5个点．‎ 三、论述·计算题(共4小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎15．(9分)(2010·辽师大附中高二检测)图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线．经0.2s后，其波形如图中虚线所示．设该波的周期T大于0.2s，求：‎ ‎(1)由图中读出波的振幅和波长；‎ ‎(2)如果波向右传播，波速是多大？波的周期是多大？‎ ‎(3)如果波向左传播，波速是多大、波的周期是多大？‎ 答案：(1)10cm；0.24cm　(2)0.9m/s；0.27s ‎(3)0.3m/s；0.8s 解析：(1)振幅A＝10cm；波长λ＝0.24cm ‎(2)波向右传播：波速v1＝＝m/s＝0.9m/s T1＝t，周期T1＝t＝×0.2s≈0.27s ‎(3)波向左传播：速度v2＝＝m/s＝0.3m/s T2＝t，周期T2＝4t＝4×0.2s＝0.8s ‎16．(9分)某实验室中悬挂着一弹簧振子A和一单摆B，弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上．某次有感地震中观察到静止的振子A开始振动4.0‎ 10‎ ‎ s后，单摆B才开始摆动．此次地球中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 km和5.0 km，频率为1.0 Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离．‎ 答案：40 km 解析：设地震纵波和横波的传播速度分别为vp和vS，则vp＝fλp①‎ vS＝fλS②‎ 式中，f为地震波的频率，λp和λS分别表示地震纵波和横波的波长．设震源离实验室的距离为s，纵波从震源传播到实验室所需时间为t，则 s＝vpt③‎ s＝vS(t＋Δt)④‎ 式中，Δt为摆B开始摆动的时刻与振子A开始振动的时刻之差．由①②③④式得s＝⑤‎ 代入数据得 s＝40km⑥‎ ‎17．(10分)(2009·山东)下图为一简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为y＝Asin5πt，求该波的速度，并画出t＝0.3s时的波形图(至少画出一个波长)‎ 答案：10 m/s　波形图见解析 解析：由简谐运动表达式可知ω＝5π，t＝0时刻质点P向上运动，故波沿x轴正方向传播．由波形图读出波长λ＝4m，T＝①‎ 由波速公式v＝②‎ 联立①②式，代入数据可得v＝10 m/s③‎ t＝0.3 s时的波形图如图所示．‎ 10‎ ‎18．(12分)有两列简谐横波a、b在同一媒质中沿x轴正方向传播，波速均为v＝2.5m/s.在t＝0时，两列波的波峰正好在x＝2.5m处重合，如图所示．‎ ‎(1)求两列波的周期Ta和Tb.‎ ‎(2)求t＝0时，两列波的波峰重合处的所有位置．‎ ‎(3)辨析题：分析并判断在t＝0时是否存在两列波的波谷重合处．‎ 某同学分析如下：既然两列波的波峰存在重合处，那么波谷与波谷重合处也一定存在．只要找到这两列波半波长的最小公倍数，……，即可得到波谷与波谷重合处的所有位置．‎ 你认为该同学的分析正确吗？若正确，求出这些点的位置．若不正确，指出错误处并通过计算说明理由．‎ 答案：(1)1 s；1.6 s　(2)x＝(2.5±20k) m，k＝0,1,2,3……　(3)不正确 解析：(1)从图中可以看出两列波的波长分别为λa＝2.5 m，λb＝4.0 m，因此它们的周期分别为 Ta＝＝ s＝1 s　Tb＝＝s＝1.6s ‎(2)两列波的最小公倍数为S＝20 m，t＝0时，两列波的波峰重合处的所有位置为 x＝(2.5±20k) m，k＝0,1,2,3，……‎ ‎(3)该同学的分析不正确．要找两列波的波谷与波谷重合处，必须从波峰重合处出发，找到这两列波半波长的奇数倍恰好相等的位置．设距离x＝2.5 m的L处两列波的波谷与波谷相遇，并设 L＝(2m－1)　L＝(2n－1)式中m、n均为正整数 只要找到相应的m、n即可 将λa＝2.5 m，λb＝4.0 m代入并整理，得 10‎ ＝＝＝ 由于上式中，m、n在整数范围内无解，所以不存在波谷与波谷重合处．‎ ‎ ‎ 10‎