2023年学年高中创新设计物理教科版选修章末检测第二章　机械波.doc

章末检测(时间：90分钟　满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1．(多选)如图1所示，为一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则(　　)图1A．该波源正在移向A点B．该波源正在移向B点C．在A处观察波的频率变低D．在B处观察波的频率变低解析　波源在某一位置产生一列波面后，该波面以该位置为球心，以波速作为传播速度向外传播，反之，由波面可确定出该波面的产生位置，即波源．波面半径大，表示产生时间早，传播时间长．对照图示，可确定出波源由右向左移动，选项A正确，选项B错误；由于观察者不动，故波面经过观察者的速度等于波速，而在A处观察时，相邻波面间距比波源不动时间距小，因而经过观察者时间间隔短，频率大，同理在B处时间间隔长，频率小，选项C错误，选项D正确．答案　AD2．图2分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图)，其中能发生明显衍射现象的有(　　)图2A．只有①②④ B．只有①④C．只有②③ D．只有①③解析　图①②中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射，图④中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射，图③中障碍物比波长大得多，不能发生明显衍射．故正确答案为A．答案　A3．(多选)如图3中S1、S2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷．则对a、b、c三点振动情况的下列判断中，正确的是(　　)图3A．b处的振动永远互相减弱B．a处永远是波峰与波峰相遇C．b处在该时刻是波谷与波谷相遇D．c处的振动永远互相减弱解析　b处此刻是波谷和波谷相遇，位移为负的最大值，振动也是加强的，A错，C正确；a处此刻是波峰与波峰相遇，过半个周期后变成波谷与波谷相遇，始终是振动加强的点，并非永远是波峰与波峰相遇的点，B错；c处此刻是峰、谷相遇，过半个周期后仍是峰、谷相遇，它的振动永远互相减弱，D正确．答案　CD4．一列简谐横波沿某一直线传播，A、B是该直线上相距1.2 m的两点，从波到达其中一点开始计时，4 s内A完成8次全振动，B完成10次全振动，则该波的传播方向及波速分别为(　　)A．方向由A向B，v＝0.3 m/s B．方向由B向A，v＝0.3 m/sC．方向由B向A，v＝1.5 m/s D．方向由A向B，v＝1.5 m/s解析　由于4 s内B完成的全振动次数大于A完成的全振动的次数，所以波由B向A传播．周期T＝ s＝0.4 s，A、B在4 s内完成的全振动相差2次，即A、B间相距两个波长；2λ＝1.2 m，λ＝0.6 m，即v＝＝1.5 m/s.答案　C5．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图4甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是(　　)图4A．沿x轴负方向，60 m/s B．沿x轴正方向，60 m/sC．沿x轴负方向，30 m/s D．沿x轴正方向，30 m/s解析　t＝0时质点P向下振动，由波形图甲可以看出与质点P相邻的右侧质点位于质点P下方，故质点P的振动是由其右侧质点引起的，波沿x轴负方向传播，B、D错误；由图甲可得该波波长λ＝24 m，由图乙可得周期T＝0.4 s，故波速v＝＝60 m/s，A正确，B错误．答案　A6．(多选)如图5所示，S是x轴上的上、下振动的波源，振动频率为10 Hz.激起的横波沿x轴左右传播，波速为20 m/s.质点A、B到S的距离分别为sA＝36.8 m，sB＝17.2 m，且都已经开始振动．若此时刻波源S正通过平衡位置向上振动，则该时刻(　　)图5A．B位于x轴上方，运动方向向下B．B位于x轴下方，运动方向向上C．A位于x轴上方，运动方向向上D．A位于x轴下方，运动方向向下解析　由v＝λf，可得λ＝＝ m＝2 m，sB＝17.2 m＝8λ，去整8λ，留零λ，B的振动状态应跟与振源S相距λ的B′相同(如图所示)，由此可判断B点在x轴上方，运动方向向下；sA＝36.8 m＝18λ，去整18λ，留零λ.由于λ＜λ＜λ，所以A点在x轴下方，运动方向向下，故A、D正确．答案　AD7．(多选)一列波源在x＝0处的简谐波，沿x轴正方向传播，周期为0.02 s，t0时刻的波形如图6所示．此时x＝12 cm处的质点P恰好开始振动．则(　　)图6A．质点P开始振动时的方向沿y轴正方向B．波源开始振动时的方向沿y轴负方向C．此后一个周期内，质点P通过的路程为8 cmD．这列波的波速为4 m/s解析　质点P开始振动时的方向沿y轴负方向，波源开始振动时的方向沿y轴负方向，选项A错误，B正确；此后一个周期内，质点P通过的路程为4个振幅，为4×5 cm＝20 cm，选项C错误；这列波的波长8 cm，波速v＝＝4 m/s，选项D正确．答案　BD8．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7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1.0 m/s.0.3 s后，此质点立即停止运动，再经过0.1 s后的波形图为下图中的(　　)图7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．答案　C9．图8为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6 s时刻的波形图，波的周期T >0.6 s，则(　　)图8A．波的周期为2.4 sB．在t＝0.9 s时，P点沿y轴正方向运动C．经过0.4 s，P点经过的路程为4 mD．在t＝0.5 s时，Q点到达波峰位置解析　波向左传播且T＞0.6 s，可得波向左传播周期，所以周期为0.8 s，A项错误；在t＝0.9 s时，P点沿y轴负方向运动，所以B错误；经0.4 s(半个周期)，质点P通过的路程为两个振幅，为0.4 m，所以C项错误；波速v＝＝＝10 m/s,0.5 s内波向左传播的距离为10×0.5 m＝5 m，故经过0.5 s正好波峰传播到Q点，所以D正确．答案　D10．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T.t＝0时刻的波形如图9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像．下列说法中正确的是(　　)图9A．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　由图甲可知，t＝0时，a在正向最大位移处，v＝0，加速度最大；b在平衡位置，速度最大，加速度为0，且振动方向沿y轴负向，图乙可以表示质点b的振动，选项A、B、C都错误，选项D正确．答案　D二、填空题(每小题5分，共10分)11．一列沿着x轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波形如图10甲所示．图甲中某质点的振动图像如图乙所示．图10质点N的振幅是____________m，振动周期为____________s，图乙表示质点____________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图像，该波的波速为____________m/s.解析　从甲、乙图可看出波长λ＝2.0 m，周期T＝4 s，振幅A＝0.8 m；乙图中显示t＝0时刻该质点处于平衡位置向上振动，甲图波形图中，波向x轴正方向传播，则质点L正在平衡位置向上振动，波速v＝＝0.5 m/s.答案　0.8　4　L　0.512．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0时刻的完整波形如图11所示．当t＝0.7 s时，A点第4次位于波峰位置，B点首次位于波谷位置，则再经过________ s，A、B又再次回到平衡位置，此时A、B相距____________ m.图11解析　当t＝0.7 s时，A点第4次位于波峰位置，即3个半周期，由此可知，波的周期T＝0.2 s，再经，即0.05 s，A、B又再次回到平衡位置．由波动图像可知，波长为20 m，当B点首次到达波谷时，可认为A点的振动通过3个半周期恰好传到B点，故A、B相距的距离为3个半波长，即70 m.答案　0.05　70三、计算题(共4小题，共40分)13．(8分)图12为沿x轴向右传播的简谐横波在t＝1.2 s时的波形．位于坐标原点处的观察者观测到在4 s内有10个完整的波经过该点．图12(1)求该波的振幅、频率、周期和波速；(2)画出平衡位置在x轴上x＝2 m处的质点在0～0.6 s内的振动图像．解析　(1)该波的振幅A＝0.1 m，频率f＝＝2.5 Hz，周期T＝＝0.4 s．波速v＝λf＝5 m/s.(2)如图所示答案　(1)0.1 m　2.5 Hz　0.4 s　5 m/s　(2)见解析图14．(10分)取一根柔软的弹性绳，将绳的右端固定在竖直墙壁上，绳的左端自由，使绳处于水平伸直状态．从绳的端点开始用彩笔每隔0.50 m标记一个点，依次记为A、B、C、D……如图13所示．现用振动装置拉着绳子的端点A沿竖直方向做简谐运动，若A点起振方向向上，经0.1 s第一次达正向最大位移，此时C点恰好开始起振，则：图13(1)绳子形成的波是横波还是纵波？简要说明判断依据，并求波速为多大；(2)从A开始振动，经多长时间J点第一次向下达到最大位移？(3)画出当J点第一次向下达到最大位移时的波形图像．解析　(1)绳子形成的波是横波，因为质点振动方向与波的传播方向垂直．由题意知，波的周期T＝0.4 s，波长为λ＝4 m，所以波速v＝＝10 m/s.(2)从A开始振动，设J点开始起振经过时间t1，则：t1＝＝ s＝0.45 s，设J点向上起振后经t2时间第一次到负向最大位移，则：t2＝T＝0.3 s，所以，所求时间：t＝t1＋t2＝0.75 s.(3)波形图像如图所示．答案　(1)横波　质点振动方向与波的传播方向垂直　10 m/s　(2)0.75 s　(3)见解析图15．(10分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图14所示．图14(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3 m处质点做简谐运动的振动图像(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的时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．解析　(1)T＝＝1.0×10－5s，故所求图像如图所示．(2)由波形图读出波长λ＝15×10－3m，由波速公式得v＝λf ①鱼群与渔船的距离为x＝vt ②联立①②式，代入数据得x＝3 000 m.答案　(1)见解析　(2)3 000 m16．(12分)一列横波在x轴上传播，a、b是x轴上相距sab＝6 m的两质点，t＝0时，b点正好到达最高点，且b点到x轴的距离为4 cm，而此时a点恰好经过平衡位置向上运动．已知这列波的频率为25 Hz.(1)求经过时间1 s，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．解析　(1)质点a一个周期运动的路程s0＝4A＝0.16 m，1 s内的周期数是n＝＝25,1 s内运动的路程s＝ns0＝4 m.(2)波由a传向b时，sab＝λ.v＝λf＝ m/s(n＝1,2,3，…)；波由b传向a时，sab＝λ，v＝λf＝ m/s(n＝1,2,3，…)答案　(1)4 m　(2) m/s(n＝1,2,3，…)或 m/s(n＝1,2,3，…)第 页。