人教版江苏专用高中物理选择性必修第一册章末综合测评3机械波含答案

这是一份人教版江苏专用高中物理选择性必修第一册章末综合测评3机械波含答案，共10页。
章末综合测评(三)　机械波一、单选题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 mD　[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＝eq \f(15,9) s＝eq \f(5,3) s，频率f＝eq \f(1,T)＝0.6 Hz，选项C错误；波长λ＝eq \f(v,f)＝eq \f(1.8,0.6) m＝3 m，选项D正确。]2．水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，可(　　)A．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率B．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率C．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率D．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率D　[根据观察到明显衍射的条件是缝、小孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多，或小于波长，因此应缩小小孔的尺寸或增大波的波长，选项A、B错误；根据公式v＝λf及水波的波速由介质决定，即水波的波速不变，则减小频率可以使波长增大，故选项C错误，D正确。]3．一列简谐波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形如图所示，质点B恰好在波谷，且经过0.1 s 第一次回到平衡位置，质点A在B的左侧。则(　　)A．图示时刻质点A正在向下运动B．图示时刻质点B正在向上运动C．t＝0.5 s时，质点A在向上运动D．t＝0.5 s时，质点B在向下运动C　[根据波向右传播，由“上下坡法”或平移法可得质点A向上振动，A错误；质点B在波谷位置，速度为零，B错误；根据质点B经过0.1 s第一次回到平衡位置可得周期T＝0.4 s，那么，t＝0.5 s＝eq \f(5,4)T，由题图可得t＝0.5 s时，质点A位移为正，向上振动，质点B在平衡位置向上振动，C正确，D错误。]4．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来减弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播。当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到减弱噪声的目的。若Δr＝r2－r1，则Δr等于(　　)A．波长λ的整数倍　　 B．波长λ的奇数倍C．半波长eq \f(λ,2)的奇数倍 D．半波长eq \f(λ,2)的偶数倍C　[根据干涉特点知，距离差为波长的整数倍时，此点为振动加强点，故A、B、D错误；距离差为半波长的奇数倍时，此点为减弱点，故C正确。]5．利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则(　　)　图a　　　　　　　　　图bA．图a、b均显示了波的干涉现象B．图a、b均显示了波的衍射现象C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象D　[波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象，故图a说明发生了明显的衍射现象。频率相同的两列波相遇时，当波程差为波长的整数倍时振动加强，当波程差为半个波长的奇数倍时振动减弱，使有的地方振动加强有的地方振动减弱，且加强和减弱的区域交替出现，故图b是发生了干涉现象。故D正确。]6．(2022·福建福州期末)如图所示，横波1沿BP方向传播，B点的振动图像如图甲所示，横波2沿CP方向传播，C点的振动图像如图乙所示，P与B相距40 cm，P与C相距50 cm，波速都为20 cm/s，两横波在P处相遇，两横波振动方向相同，P点振幅为(　　)甲　　　　　　　　　　乙A．70 cm B．50 cmC．10 cm D．35 cmA　[两波的周期T＝1 s，波速为v＝0.2 m/s，故波长λ＝vT＝0.2 m/s×1 s＝0.2 m，PC－PB＝50 cm－40 cm＝10 cm＝0.1 m＝0.5λ，而t＝0时刻两波的振动方向相反，则P是振动加强的点，振幅等于两波振幅之和，即为70 cm，选项A正确。]7．如图所示，在坐标原点的波源S产生了一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝40 m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，在x＝800 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是(　　)A．波源S开始振动的方向为y轴正方向B．该波的波长为25 m，周期为0.5 sC．x＝400 m处的质点在t＝9.375 s时处于波谷位置D．若波源S向x轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率不等于2 HzD　[波沿x轴正方向传播，运用波形平移法可知，题图中x＝40 m处质点的起振方向为y轴负方向，可知波源开始振动时方向沿y轴负方向，A错误；由题图读出波长为λ＝20 m，则周期为T＝eq \f(λ,v)＝eq \f(20,40) s＝0.5 s，B错误；波传到x＝400 m处历时eq \f(400－40,40) s＝9 s，此时x＝400 m处的质点在平衡位置处向下运动，再经过0.375 s，即eq \f(3,4)T，则质点处于波峰位置，C错误；该波的频率为f＝eq \f(1,T)＝2 Hz，若波源向x轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，根据多普勒效应可知，接收器接收到波的频率减小，D正确。]8．一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅为2 cm，周期为T，如图所示，在t＝0时刻波上相距50 cm的两质点a、b的位移大小都是eq \r(3) cm，运动方向相同，沿y轴负方向运动，下列说法正确的是(　　)A．该列波的波长可能为75 cmB．该列波的波长可能为45 cmC．当质点b的位移为＋2 cm时，质点a的位移为－2 cmD．在t＝eq \f(2,3)T时刻，质点b的速度最大A　[根据x＝Asin ωt可知对a有eq \r(3)＝2sin ωta，则ωta＝eq \f(π,3)，同理对b有ωtb＝eq \f(5π,3)，结合ω＝eq \f(2π,T)，可知Δt＝tb－ta＝eq \f(4π,3ω)＝eq \f(2,3)T，则50 cm＝eq \f(2,3)λ＋nλ(n＝0，1，2，…)，变形得λ＝eq \f(150,3n＋2) cm(n＝0，1，2，…)，当n＝0时，波长λ＝75 cm，当波长为45 cm时，n不为整数，A正确，B错误；根据波形平移可知，当质点b的位移为＋2 cm时，质点a的位移不为－2 cm，C错误；波形图的平衡位置传播至质点b处时，质点b的速度最大，当t＝eq \f(2,3)T时，质点b不在平衡位置，D错误。]9．如图甲所示为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点。图乙为质点Q的振动图像，则(　　)甲　　　　　　　　　　乙　　A．t＝0.15 s时，质点Q的加速度达到负向最大B．t＝0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 mD．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程等于30 cmB　[由题图乙知t＝0.15 s时，质点Q位于负向最大位移处，又因加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时质点Q的加速度达到正向最大，A错误；由题图乙可知，该波的周期T＝0.20 s，且在t＝0.10 s时质点Q在平衡位置沿y轴负方向运动，可以推知该波沿x轴负方向传播，波速为v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(8,0.2) m/s＝40 m/s，从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播的距离为x＝40×0.15 m＝6 m，在t＝0.10 s到t＝0.15 s时间内，质点P先从题图甲所示位置向正最大位移处运动，再由正最大位移处向平衡位置运动，当t＝0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向，故B正确，C错误；质点在一个周期内运动的路程为4A，从t＝0.10 s到t＝0.25 s，经历的时间为Δt＝0.15 s＝eq \f(3,4)T，由于t＝0.10 s时刻质点P不在平衡位置处或最大位移处，故从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程不等于30 cm，D错误。]10．B超成像的基本原理就是向人体发射一组超声波，而遇到人体组织会产生不同程度的反射(类似回声)，通过探头发送和接收超声波信号，经过计算机的处理，形成B超图像(如图甲所示)。图乙为沿x轴正方向发送的超声波图像，已知超声波在人体内传播速度约为1 500 m/s，下列说法正确的是(　　)甲　　　　　　　　　　乙A．根据题意可知此超声波的频率约为1.25×105HzB．图乙中质点A在此后的1 s内运动的路程为1 500 mC．图乙中质点B此时沿y轴正方向运动D．图乙中质点A、B两点加速度相同A　[根据图像读出波长λ＝12 mm＝1.2×10－2m，由v＝λf得频率为f＝eq \f(v,λ)＝eq \f(1 500,1.2×10－2)＝1.25×105Hz，故A正确；质点A只会上下振动，所以质点A在1 s内运动的路程为s＝1.25×105×4A＝1.25×105×4×0.004 m＝2 000 m，故B错误；“由上下坡法”知，此时质点B正向y轴负方向运动，故C错误；质点A、B两点位移大小相同，方向相反，则加速度方向相反，大小相同，故D错误。]11．在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是(　　)A．此时P、Q两点运动方向相反B．再经过0.5 s质点N刚好在(－5 m，20 cm)位置C．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 HzD．波的频率与波源的振动频率无关B　[P、Q两点关于波源O对称，此时P、Q两点运动方向相同，选项A错误；该波波长为2 m，周期为T＝eq \f(λ,v)＝0.4 s，再经过0.5 s质点N刚好在(－5 m，20 cm)位置，选项B正确；根据波发生干涉的条件，能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5 Hz，选项C错误；波的频率与波源的振动频率相同，选项D错误。]二、非选择题12．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x＝2 m、x＝4 m处。从t＝0时刻开始计时，当t＝15 s时质点Q刚好第4次到达波峰。(1)求波速；(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。[解析]　(1)设简谐横波的速度为v，波长为λ，周期为T，由图像知，λ＝4 m，由题意知t＝3T＋eq \f(3,4)T， ①v＝eq \f(λ,T)， ②联立①②式，代入数据得v＝1 m/s。(2)质点P做简谐运动的表达式为y＝0.2sin(0.5πt)m。[答案]　(1)1 m/s　(2)y＝0.2sin(0.5πt)m13．在某介质中形成一列简谐波，t＝0时刻的波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，求：(1)该列波的周期T为多少？(2)从t＝0时起到P点第一次达到波峰时止，O点相对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少？[解析]　(1)由图像可知，λ＝2 m，A＝2 cm，波速v＝eq \f(x,Δt1)＝eq \f(6,0.6) m/s＝10 m/s，由v＝eq \f(λ,T)，得T＝eq \f(λ,v)＝0.2 s。(2)由t＝0至P点第一次到达波峰为止，波要向前平移3.75个波长，经历的时间Δt2＝Δt1＋eq \f(3,4)T＝0.75 s＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3＋\f(3,4)))T，而t＝0时O点的振动方向竖直向上(沿y轴正方向)，故经Δt2时间，O点振动到波谷，即y0＝－2 cm，O点经过的路程s0＝n·4A＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3＋\f(3,4)))·4A＝0.3 m。[答案]　(1)0.2 s　(2)－2 cm　0.3 m14．甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿x轴相向传播，t＝0时的波形图像如图所示，如果两列波的波速都是10 m/s，求：(1)甲、乙两列波的频率各是多少？(2)第几秒末两列波相遇？相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？[解析]　(1)由图知λ＝4 m，又因v＝10 m/s，所以由f＝eq \f(v,λ)得f＝eq \f(10,4)Hz＝2.5 Hz，故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz。(2)设经t时间两波相遇，则2vt＝4 m，所以t＝eq \f(4,2×10) s＝0.2 s，又因T＝eq \f(1,f)＝eq \f(1,2.5) s＝0.4 s，故波分别向前传播eq \f(λ,2)相遇。此时两列波的图像如图中的虚线所示。故C、D间有x＝5 m和x＝7 m处的点位移最大。[答案]　(1)2.5 Hz　2.5 Hz(2)0.2 s　x＝5 m和x＝7 m处位移最大15．(2020·全国卷Ⅰ)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为eq \f(3,8)l。求：(1)波的波长；(2)波的传播速度。[解析]　(1)如图，设距c点最近的振幅极大的点为d点，a与d的距离为r1，b与d的距离为r2，d与c的距离为s，波长为λ。则r2－r1＝λ　①由几何关系有r1＝l－s　②req \o\al( 2,2)＝(r1sin 60°)2＋(l－r1cos 60°)2　③联立①②③式并代入题给数据得λ＝eq \f(1,4)l。　④(2)波的频率为f，设波的传播速度为v，有v＝fλ　⑤联立④⑤式得v＝eq \f(fl,4)。　⑥[答案]　(1)eq \f(1,4)l　(2)eq \f(fl,4)16． (2021·全国甲卷)均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB＝16 cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20 cm/s，波长大于20 cm，振幅为y0＝1 cm，且传播时无衰减。t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6 s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻(t1>0)，质点A位于波峰。求：(1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；(2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。[解析]　(1)由题意，周期T＝2Δt＝1.2 s波长λ＝vT＝24 cm，xAB＝eq \f(2,3)λ故振动状态从A传到B需要t＝eq \f(2,3)T的时间，故B最少经过t＝eq \f(2,3)T＝0.8 s位于波峰。(2)从t1时刻开始，质点A的振动方程为yA＝y0cos eq \f(2π,T)t，质点B的振动落后质点Aeq \f(2T,3)的时间，故yB＝y0coseq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t－\f(T,3)))))，t1时刻t＝0，此时yB＝－0.5 cm。[答案]　(1)0.8 s　(2)－0.5 cm