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  • 2021-05-26 发布

2020版高中物理 第二章 机械波试卷 教科版选修3-4

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第二章 机械波 章末检测试卷 ‎(时间:90分钟 满分:100分)‎ 一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分)‎ ‎1.以下对机械波的认识正确的是(  )‎ A.形成机械波一定要有波源和介质 B.波源做简谐运动形成的波中,各质点的运动情况完全相同 C.横波向右传播时,处于波峰的质点也向右迁移 D.机械波向右传播时,右方的质点比左方的质点早一些振动 答案 A 解析 波源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件,故A正确.简谐运动形成的波在介质中传播时,介质中各质点都做简谐运动,沿波的传播方向上,后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动,但质点本身并不随波的传播而发生迁移,而且各质点的振动步调不一致,故B、C、D均错误.‎ ‎2.(多选)下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图A、B)或障碍物(图C、D),其中能发生明显衍射现象的有(  )‎ 答案 BD 解析 图B中小孔与波长相差不多,能发生明显衍射现象,图D中障碍物与波长相差不多,能发生明显衍射现象,图A中小孔比波长大得多,不能发生明显衍射现象,图C中障碍物比波长大得多,不能发生明显衍射现象.‎ ‎3.下列物理现象:(1)在春天里一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)“闻其声而不见其人”;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)‎ 9‎ 当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.这些物理现象分别属于波的(  )‎ A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应 答案 A 解析 在春天里一次闪电过后,雷声轰鸣不绝,属于声波的反射;“闻其声而不见其人”属于声波的衍射;学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应.‎ ‎4.取一条较长的软绳,用手握住一端(O点)连续上下抖动,在绳上形成一列简谐横波.已知O点完成一次全振动所用的时间为T,某一时刻的波形如图1所示,绳上a、b两点均处于平衡位置.下列说法正确的是(  )‎ 图1‎ A.a、b两点间的距离等于一个波长 B.a、b两点振动方向相同 C.再经,b质点将运动到波峰位置 D.再经,a质点将运动到b质点位置 答案 C 解析 由题图可知,a、b两点间的距离一定小于一个波长,故A错误;根据波的传播规律利用带动法可知,a点向下运动,而b点向上运动,故B错误;b在平衡位置向上运动,所以再经,b质点将运动到波峰位置,故C正确;质点只在平衡位置上下振动,不会随波迁移,故D错误.‎ ‎5.一列沿x轴传播的简谐横波,波速为‎10m/s,在t=0时刻的波形图线如图2所示,此时x=‎1.0m处的质点正在向y轴负方向运动,则(  )‎ 图2‎ 9‎ A.此波一定沿x轴正方向传播 B.x=‎1.0m处的质点做简谐运动的周期为0.20s C.t=0时刻x=‎1.5m处的质点具有最大速度 D.再经1.0s,x=‎1.5m处的质点通过的路程为‎10m 答案 B 解析 此时x=‎1.0 m处的质点正在向y轴负方向运动,则该波向x轴负方向传播,故A错误;在波的传播方向上,各点的运动周期是相等的,由题图知波长是‎2.0 m,则T== s=0.20 s,故B正确;t=0时刻x=‎1.5 m处的质点处在负方向的最大位移处,所以速度是0,故C错误;再经1.0 s,经历了n===5个周期,质点在一个周期内的路程等于4个振幅,x=‎1.5 m处的质点通过的路程为s=5×‎4A=20×‎0.02 m=‎0.4 m,故D错误.‎ ‎6.在学校运动场上‎50m直跑道的两端,分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器.两个扬声器连续发出波长为‎5m的声波.一同学从该跑道的中点出发,向某一端点缓慢行进‎10m.在此过程中,他听到扬声器声音由强变弱的次数为(  )‎ A.2B‎.4C.6D.8‎ 答案 B 解析 当同学到两个声源的间距之差为波长整数倍时,振动加强,听到的声音是加强的,故该同学从中间向一侧移动0、2‎.5m、‎5.0m、‎7.5m、‎10m时,听到的声音强;当同学到两个声源的间距之差为半波长的奇数倍时,振动减弱,听到声音是减弱的,故该同学从中间向一侧移动‎1.25m、‎3.75m、‎6.25m、‎8.75m时,听到的声音弱.故该同学从中间向一侧移动过程听到扬声器声音由强变弱的次数为4次.‎ ‎7.(多选)两列简谐横波的振幅都是‎20cm,传播速度大小相同.实线波的频率为2Hz,沿x轴正方向传播,虚线波沿x轴负方向传播.某时刻两列波在如图3所示区域相遇.则(  )‎ 图3‎ A.在相遇区域会发生干涉现象 B.实线波和虚线波的频率之比为3∶2‎ C.平衡位置为x=‎6m处的质点此刻速度为零 9‎ D.平衡位置为x=‎8.5m处的质点此刻位移y>‎‎20cm E.从图示时刻起再经过0.25s,平衡位置为x=‎5m处的质点的位移y<0‎ 答案 BDE 解析 由题图可知λ实=‎4m,λ虚=‎6m,又v实=v虚,由v=λf,得==,B项正确;因两列波的频率不同,则在相遇区域不会发生干涉现象,A项错误;由题图可知平衡位置为x=‎6m处的质点此刻具有向上的最大速度,C项错误;由题图可知平衡位置为x=‎8.5m处的质点此刻位移y>‎20cm,D项正确;v实=v虚=λ实f实=‎8m/s,经0.25s波传播的距离s=8×‎0.25m=‎2m,再结合题图分析可知,E项正确.‎ ‎8.平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动,产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速均为‎100m/s.平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着,P、Q的x轴坐标分别为xP=‎3.5m、xQ=-‎3m.当S位移为负且向-y方向运动时,P、Q两质点的(  )‎ A.位移方向相同、速度方向相反 B.位移方向相同、速度方向相同 C.位移方向相反、速度方向相反 D.位移方向相反、速度方向相同 答案 D 解析 由题意可知,此波的波长为λ==m=‎2m,xP=‎3.5m=λ+λ,当波源位移为负且向-y方向运动时,P质点位移为负,速度沿+y方向;|xQ|=‎3m=λ+,故Q质点位移为正,速度沿+y方向,故D正确.‎ ‎9.(多选)一列波沿直线传播,在某一时刻的波形图如图4所示,坐标原点处质点位于波峰,质点A的位置与坐标原点相距‎0.5m,此时质点A沿y轴正方向运动,再经过0.02s第一次到达波峰,由此可见(  )‎ 图4‎ A.这列波的波长是‎2m B.这列波的频率是50Hz C.这列波的波速是‎25m/s 9‎ D.这列波的传播方向是沿x轴的负方向 答案 ACD 解析 质点A的位置距原点‎0.5m,即=‎0.5m,λ=‎2m,A对;质点A向y轴正方向振动经0.02s第一次到达波峰,即=0.02s,T=0.08s,波的频率f==12.5Hz,B错;波速v=λf=2×‎12.5m/s=‎25 m/s,C对;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,D对.‎ ‎10.质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动,其振动图像如图5所示,振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播,波速为‎1.0m/s.0.3s后,此质点立即停止运动,再经过0.1s后的波形图为(  )‎ 图5‎ 答案 C 解析 简谐横波沿x轴正方向传播,波源停止振动后,波将继续在介质中匀速传播,0.4 s内简谐横波在介质中传播的总距离为x=vt=‎0.4 m,即0.4 s时,x轴上‎0.4 m处的质点刚好起振,由振动图像可知其振动方向沿y轴正方向,故C选项描述的波形图正确.‎ ‎11.(多选)某横波在介质中沿x轴传播,图6甲为t=0.25s时的波形图,图乙为质点P(x=‎1.5m处的质点)的振动图像,那么下列说法正确的是(  )‎ 图6‎ A.该波向右传播,速度为‎2m/s 9‎ B.质点L与质点N的运动方向总是相反 C.t=0.75s时,质点M处于平衡位置,并正在向y轴正方向运动 D.t=1.25s时,质点K向右运动了‎2m 答案 ABC 解析 由题图可知波长为‎4m,周期为2s,该波向右传播,波速为‎2m/s,选项A正确;质点L与质点N相距半个波长,运动方向总相反,选项B正确;t=0.75s时,质点M处于平衡位置,并正在向y轴正方向运动,选项C正确;质点不随波迁移,选项D错误.‎ ‎12.(多选)如图7所示,一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距‎4.2m,b点在a点的右方,一列简谐波沿水平绳向右传播,波速为‎20m/s,波长大于‎2m.某时刻b点达到波峰位置,而a点正处于平衡位置且向上运动,则这列波的周期可能是(  )‎ 图7‎ A.0.12‎sB.0.28sC.0.168sD.0.84s 答案 AB 解析 a点向上运动,b点达到波峰且在a点的右方,满足这一条件的关系式为Δx=λ(n=0,1,2,…),则λ=m(n=0,1,2,…).当n=0时,λ1=‎5.6m,当n=1时,λ2=‎2.4m.波长只有这两个数值能满足大于‎2m的条件.由T=,解得T1=0.28s,T2=0.12s.‎ 二、填空题(本题共2小题,共20分)‎ ‎13.(10分)图8为某一简谐横波在t=0时刻的波形图,由此可知该波沿________传播,该时刻a、b、c三点中加速度最大的是________点,若从这一时刻开始,第一次最快回到平衡位置的是________点,若t=0.02s时,质点c第一次到达波谷处,则此波的波速为________m/s.‎ 图8‎ 答案 x轴正方向 c c 100‎ 9‎ ‎14.(10分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图9甲是波传播到x=‎5m处的M点时的波形图,图乙是质点N(x=‎3m)从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于x=‎10m处的质点,则Q点开始振动时,振动方向沿y轴________方向(填“正”或“负”);经过________s,Q点第一次到达波峰.‎ 图9‎ 答案 负 8‎ 解析 题图甲所示的波形为波刚传到M点的波形,由题图甲可知,此时质点M的振动方向沿y轴负方向,故Q点开始振动的方向沿y轴负方向.由题图甲可知波长λ=‎4m,由题图乙可知周期T=4s,所以波速v==‎1m/s.由题图甲可知,最前面的波峰距Q点的距离Δx=‎8m,故最前面的波峰传播到Q点,也就是Q点第一次出现波峰的时间,则t==8s.‎ 三、计算题(本题共3小题,共32分)‎ ‎15.(10分)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轴正方向),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.‎ 答案 (1)‎133cm (2)‎‎125cm 解析 (1)由题意,O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP=λ=‎‎35cm 解得λ=‎‎28cm 波速为v==‎28cm/s 在5s的时间间隔内,波传播的距离为s=28×‎5cm=‎‎140cm 由题意有s=PQ+ 9‎ 解得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t′=5s+T=25× 波源从平衡位置开始运动,每经过,波源运动的路程为A.‎ 故t′时间内,波源运动的路程为s′=‎25A=‎125cm.‎ ‎16.(10分)如图10甲所示为某一列简谐波在t=t0时刻的图像,图乙是这列波上P质点从这一时刻起的振动图像,试讨论:‎ 图10‎ ‎(1)波的传播方向和波速大小;‎ ‎(2)画出经过2.3s后波的图像,并求出P质点的位移和运动的路程.‎ 答案 (1)沿x轴正方向传播 ‎5m/s (2)见解析图 位移为‎10cm 路程为‎2.3m 解析 (1)根据振动图像可以判断:P质点在t=t0时刻 在平衡位置且向负的最大位移处运动,由此可确定波沿x轴正方向传播.由题图甲知λ=‎2m,由题图乙知T=0.4s,则v==m/s=‎5 m/s.‎ ‎(2)由于T=0.4s,所以2.3s=5T,波形重复5次再沿x轴推进个波长,经过2.3s后的波的图像如图所示,P质点的位移为‎10cm,路程s=‎4A×5+‎3A=‎23A=‎2.3m.‎ ‎17.(12分)一列横波在x轴上传播,各质点在竖直方向上振动,a、b是x轴上相距sab=‎6m的两质点,t=0时,b质点正好到达最高点,且b质点到x轴的距离为‎4cm,而此时a质点恰好经过平衡位置向上运动.已知这列波的频率为25Hz.‎ ‎(1)求经过时间1s,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,求该波的波速大小.‎ 答案 见解析 9‎ 解析 (1)a质点一个周期内运动的路程s0=‎4A=‎0.16m,1s内的周期数是n==25,1s内运动的路程s=ns0=‎4m.‎ ‎(2)若波由a传向b,sab=λ,v=λf=m/s(n=1,2,3,…);‎ 若波由b传向a,sab=λ,v=λf=m/s(n=1,2,3,…).‎ 9‎