教科版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

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章末综合测评(三)　机械波1.C　[该同学只会在平衡位置附近振动，不会随波迁移，A错误；该水波的周期为T＝eq \f(t,n－1)＝2 s，B错误；根据波长公式得λ＝vT＝6 m，C正确；该水波可以绕过石老人继续传播属于波的衍射现象，D错误。故选C。]2．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。]3.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．A　[频率和周期是由振源决定的，两列波频率相同，周期相同，又因为机械波在水中传播的速度比在空气中大，根据v＝eq \f(λ,T)可以知道机械波在水中波长较大，由波形图曲线可以知道b比a的波长长，故b是水中机械波的波形曲线，a是空气中声波的波形曲线，A正确，B错误；因频率和周期是由振源决定的，所以在两种介质中周期相同，C错误；机械波的传播需要介质，故它不能在真空中传播，D错误。故选A。]5.A　[由题知此时波刚刚传到Q点，由“上坡下振、下坡上振”可知此时Q点向下振动，即Q点的起振方向向下，由于每个质点的起振方向都相同，则P点的起振方向向下，A正确；由“上坡下振、下坡上振”可知此时P点向上振动，B错误；由题图可知，P、Q两点间距离等于3λ ＋ eq \f(1,2)λ，C错误；根据t＝eq \f(x,v)，v＝eq \f(λ,T)有t＝ 3.5T，D错误。故选A。]6.D　[由题意可知，质点P在竖直方向振动，波沿水平方向传播，则此波为横波，A错误；由题意L＝nλ＋eq \f(λ,4)，则λ＝eq \f(4L,4n＋1)(n＝0，1，2，3…)，当n＝0时，波长最大，则最大波长为4L，B错误；t＝eq \f(T,4)时，P点到达波峰位置，此时P的速度为零，回复力最大，C错误；t＝eq \f(3T,4)时，P点到达波谷位置，此时P的加速度方向竖直向上，D正确。故选D。]7.D　[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．B　[由图乙可知，横波中x＝2 m处质点A在t＝0时刻的振动方向沿y轴向上，再回到图甲中，根据横波的特征及“同侧法”：质点的振动方向和波的传播方向相互垂直，可知波的传播方向沿x轴正方向，故A错误；由图甲可知波长为8 m，由图乙可知周期T＝4 s，因此该简谐横波的传播速度大小为v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(8,4) m/s＝2 m/s，故B正确；在t＝0时刻，图甲中质点A在平衡位置，振动速度为最大，故C错误；从t＝0到t＝1 s，即经过四分之一周期，图甲中质点A运动到波峰位置，所以其位置坐标为(2 m，20 cm)，故D错误。]9.[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(eq \f(π,2)t)m。[答案]　(1)1 m/s　(2)y＝0.2sin(eq \f(π,2)t)m10．[解析]　(1)因波速v＝20 cm/s，波长大于20 cm，所以周期T>1 s，又由t＝0时刻后每隔0.6 s A、B两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，可知该波周期T＝1.2 s，该波波长λ＝vT＝24 cm，故A、B的平衡位置相距eq \f(2,3)λ，从t1时刻开始，质点B最少要经过eq \f(2,3)T＝0.8 s位于波峰。(2)在t1时刻(t1>0)，质点A位于波峰，A、B平衡位置相距eq \f(2,3)λ，可知质点B偏离平衡位置的位移yB＝ycoseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π×\f(2,3)))＝－0.5 cm。[答案]　(1)0.8 s　(2)－0.5 cm1．ABD　[利用光波的多普勒效应可以测定遥远天体相对于地球的运动速度，A正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，接收频率发生变化，由多普勒效应可求出运动物体的速度，B正确；铁路工人根据铁轨振动的强弱而非频率的高低来对列车的运动作出判断，C错误；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，D正确。]2． B　[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向最大位移处运动，再由正向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。]3．AC　[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正确；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。]4．AB　[P、Q两点关于波源O对称，此时P、Q两点运动方向相同，A正确；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，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，C错误；波的频率与波源的振动频率相同，D错误。]5．[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6.[解析]　(1)如图所示，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)7．[解析]　(1)由题知图(a)为波源的振动图像，则可知A＝ 4 cm，T＝ 4 s由于波的传播速度为0.5 m/s，根据波长与速度关系有λ＝vT＝ 2 m。(2)由(1)可知波源的振动周期为4 s，则4 s内波源通过的路程为s＝ 4A＝ 16 cm。(3)由题图可知在t＝0时波源的起振方向向上，由于波速为0.5 m/s，则在4 s时根据x＝vt＝2 m可知该波刚好传到位置为2 m的质点，且波源刚好回到平衡位置，且该波沿正方向传播，则根据“上、下坡”法可绘制出t＝ 4 s时刻的波形图如下图所示[答案]　(1)2　(2)16 cm　(3)如图所示8．[解析]　(1)A＝0.2 cm；λ＝8 cm。(2)由于T＞eq \f(1,2)(t2－t1)，即Δt＜2T。当波沿x轴正方向传播时，可能的周期为：Δt＝nT＋eq \f(T,4)，且n＝0或1。当波沿x轴负方向传播时，可能的周期为：Δt＝nT＋eq \f(3T,4)，且n＝0或1。由波速公式v＝eq \f(λ,T)可知，当速度v最小时，周期T最大。分析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿x轴正方向传播，且在Δt＝nT＋eq \f(T,4)中，取n＝0，即Δt＝eq \f(T,4)，则T大＝0.2 s。最小速度v小＝eq \f(λ,T大)＝0.4 m/s，方向为沿x轴正方向。当速度v最大时，周期T最小。分析上面两类情况可知，当周期最小时，波沿x轴负方向传播，且在Δt＝nT＋eq \f(3T,4)中，取n＝1，即Δt＝T＋eq \f(3T,4)，则T小＝eq \f(1,35) s。最大速度v大＝eq \f(λ,T小)＝2.8 m/s，方向为沿x轴负方向。[答案]　(1)0.20 m　8 cm　(2)0.4 m/s　方向沿x轴正向　2.8 m/s　方向沿x轴负向