2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-4第十二章　《機(jī)械波》綜合測試

1、第十二章機(jī)械波綜合測試時(shí)間：90分鐘滿分：100分一、選擇題(16為單選，710為多選，每小題4分，共40分)1雷聲隆隆不絕，這是一種什么現(xiàn)象(b)a聲音的共鳴現(xiàn)象b聲波在云層界面上發(fā)生多次反射的現(xiàn)象c聲波繞過障礙物的衍射現(xiàn)象d聲波在疊加時(shí)的干涉現(xiàn)象2一列簡諧波在均勻介質(zhì)中沿直線向右以v的速度傳播，圖中上半部分所示的各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置在同一直線上，間距相等，以質(zhì)點(diǎn)1從平衡位置開始豎直向上運(yùn)動(dòng)為起始時(shí)刻，經(jīng)過時(shí)間t，前13個(gè)質(zhì)點(diǎn)第一次形成如圖下半部分所示波形圖，則兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的間距d為(d)a.b.c.d.解析：由題意可知，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向豎直向上，前13個(gè)質(zhì)點(diǎn)第一次形成如題圖下半部分所示波形圖

2、說明波已經(jīng)傳播了2 t，即2 tt；而該波的波長v t；由圖象可知：8d；聯(lián)立以上各式得：d，故d正確3.如圖所示，s為波源，m、n為兩塊擋板，其中m板固定，n板可上下移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測得a點(diǎn)沒有振動(dòng)，為了使a點(diǎn)能發(fā)生振動(dòng)，可采用的方法有：增大波源的頻率；減小波源的頻率；將n板向上移動(dòng)一些；將n板向下移動(dòng)一些以上方法正確的是(b)abcd解析：a點(diǎn)沒有振動(dòng)，說明衍射現(xiàn)象不明顯，即狹縫的尺寸比波長大得多為使a點(diǎn)振動(dòng)，可使波長大些或使狹縫窄一些，b正確4兩列振幅和波長都相同而傳播方向相反的波如圖甲所示，在相遇的某一時(shí)刻如圖乙所示，兩列波“消失”了，此時(shí)介質(zhì)中m、n兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是(a

3、)am點(diǎn)向下，n點(diǎn)向上bm點(diǎn)向上，n點(diǎn)向下cm點(diǎn)、n點(diǎn)都向下dm點(diǎn)、n點(diǎn)都靜止解析：題圖所示時(shí)刻m、n的位移均為零，但下一時(shí)刻，m點(diǎn)位置在平衡位置下方，故m點(diǎn)將向下振動(dòng)，n點(diǎn)位置在平衡位置上方，故n點(diǎn)將向上振動(dòng)5手持較長軟繩端點(diǎn)o以周期t在豎直方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖繩上有另一質(zhì)點(diǎn)p，且o、p的平衡位置間距為l.t0時(shí)，o位于最高點(diǎn)，p的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是(c)a該簡諧波是縱波b該簡諧波的最大波長為2lct時(shí)，p在平衡位置上方dt時(shí)，p的速度方向豎直向上解析：振動(dòng)方向與傳播方向垂直，故該簡諧波是橫波，a錯(cuò)誤；根據(jù)“下

4、坡上”判斷，p距離o的最近距離l，所以最大波長等于4l，b錯(cuò)誤；經(jīng)過t，p位于波峰，所以t時(shí)，p在平衡位置上方，c正確；在t時(shí)，p正在從波峰回到平衡位置，速度方向豎直向下，d錯(cuò)誤6“b超”可用于探測人體內(nèi)臟的病變狀況下圖是超聲波從肝臟表面入射，經(jīng)折射與反射，最后從肝臟表面射出的示意圖超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時(shí)遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可表述為(式中1是入射角，2是折射角，v1、v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度)，超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時(shí)遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同已知v20.9v1，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)之間的距離是d，入射角是i，腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行，則腫瘤離肝臟表面的深度h為

5、(d)a. b.c. d.解析：超聲波沿如圖所示路線傳播，根據(jù)，又因?yàn)関20.9v1，可得sin0.9sini.又因?yàn)樵谥苯侨切沃?，sin，所以h，選項(xiàng)d正確7簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，p、q是傳播方向上相距10 m的兩質(zhì)點(diǎn)波先傳到p，當(dāng)波傳到q開始計(jì)時(shí)，p、q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示則(ad)a質(zhì)點(diǎn)q開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向b該波從p傳到q的時(shí)間可能為7 sc該波的傳播速度可能為2 m/sd該波的波長可能為6 m解析：由圖可知，t0時(shí)質(zhì)點(diǎn)q處于平衡位置，t時(shí)運(yùn)動(dòng)至波峰，故其起振方向沿y軸正方向，a正確；仍由圖可知，t6 s，質(zhì)點(diǎn)q比質(zhì)點(diǎn)p到達(dá)同一振動(dòng)狀態(tài)晚了tntt(6n4) s(

6、n0,1,2)，此即為該波從p傳到q所需的時(shí)間，當(dāng)t7 s時(shí)n，故b錯(cuò)誤，由v m/s知，當(dāng)v2 m/s時(shí)n，故c錯(cuò)誤；再由vt m知，當(dāng)n1時(shí)6 m，故d正確8陳明、張磊和杜麗三位同學(xué)，在學(xué)習(xí)了波的干涉的知識后，通過以下的實(shí)驗(yàn)，開展了一次研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)他們將收錄機(jī)外接兩只較小的單揚(yáng)聲器音箱，兩只音箱并排放置，彼此相距0.51 m，播放事先錄好的頻率為23 khz的磁帶然后在兩揚(yáng)聲器連線相距36 m的平行線上向一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，的確聽到了忽高忽低的聲音假如兩列聲波的波谷在p點(diǎn)相遇，則下述正確的是(bd)a質(zhì)點(diǎn)p的振動(dòng)始終是減弱的b質(zhì)點(diǎn)p的振幅最大c質(zhì)點(diǎn)p的位移始終最小d質(zhì)點(diǎn)p的位移有時(shí)為零解析：

7、兩列波的波谷在p點(diǎn)相遇，振動(dòng)方向相同，振動(dòng)應(yīng)加強(qiáng)，故b、d正確9如圖所示，為一橫波發(fā)生器的顯示屏，可以顯示出波由o點(diǎn)從左向右傳播的圖象，屏上每一小格長度為1 cm.在t0時(shí)刻橫波發(fā)生器上能顯示的波形如圖所示，因?yàn)轱@示屏的局部故障，造成從水平位置a到b之間(不包括a、b兩處)的波形無法被觀察到(故障不影響波在發(fā)生器內(nèi)傳播)此后的時(shí)間內(nèi)，觀察者看到波形相繼傳經(jīng)b、c處，在t5 s時(shí)，觀察者看到c處恰好第三次(從c開始振動(dòng)后算起)出現(xiàn)在平衡位置，則該波的波速可能是(bcd)a3.6 cm/sb4.8 cm/sc6 cm/sd7.2 cm/s解析：由題圖讀出波長12 cm，若圖示時(shí)刻波剛好傳到a點(diǎn)，波

8、傳到質(zhì)點(diǎn)c的時(shí)間為1.5t，質(zhì)點(diǎn)c再經(jīng)過1.5t恰好第三次出現(xiàn)在平衡位置，則t5 s1.5t1.5t，得t s，波速v7.2 cm/s；若圖示時(shí)刻波剛好傳到x12 cm處，波傳到質(zhì)點(diǎn)c的時(shí)間為t，質(zhì)點(diǎn)c再經(jīng)過1.5t恰好第三次出現(xiàn)在平衡位置，則t5 s1.5tt，得t2 s，波速v6 cm/s；若圖示時(shí)刻波剛好傳到b點(diǎn)，波傳到質(zhì)點(diǎn)c的時(shí)間為0.5t，質(zhì)點(diǎn)c再經(jīng)過1.5t恰好第三次出現(xiàn)在平衡位置，則t5 s1.5t0.5t，得t2.5 s，波速v4.8 cm/s.所以b、c、d正確，a錯(cuò)誤10坐標(biāo)原點(diǎn)o處有一波源s，在xoy坐標(biāo)平面內(nèi)發(fā)出沿y軸方向振動(dòng)的平面簡諧橫波，波在沿x軸方向的均勻介質(zhì)中傳

9、播的速度為v200 m/s，已知t0時(shí)刻，沿x軸正方向傳播的一列波剛好到達(dá)x40 m處，如圖所示下列說法中正確的是(ac)a波源s開始振動(dòng)的方向沿y軸負(fù)方向b在x軸上x40 m處的質(zhì)點(diǎn)在t0.05 s時(shí)位移最大c若波源沿著x軸正方向勻速靠近位于坐標(biāo)為(100 m,0)處的接收器(圖中未畫出)，則接收器接收到的頻率比波源振動(dòng)頻率高d若波源沿著x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，位于坐標(biāo)為(100 m，0)處的接收器(圖中未畫出)向x軸負(fù)方向勻速運(yùn)動(dòng)，則接收器接收到的頻率不斷變小解析：本題考查的知識點(diǎn)主要是波動(dòng)問題中波的圖象與波速公式和多普勒效應(yīng)，其中將波動(dòng)問題的計(jì)算與多普勒效應(yīng)結(jié)合在一起，是命題的一種新的

10、嘗試因?yàn)椴ㄏ蛴覀鞑ィ瑒t可認(rèn)為左側(cè)的o點(diǎn)為波源，根據(jù)后面的質(zhì)點(diǎn)要重復(fù)前面的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)且波形不被破壞，可判斷出波源是向下即沿y軸負(fù)方向開始振動(dòng)的，a正確；由圖知20 m，由t s0.1 s，因t，所以質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)到最大振幅處又回到了平衡位置，故b錯(cuò)誤；當(dāng)波源靠近接收器時(shí)，在單位時(shí)間接收到的信號的個(gè)數(shù)增多，即接收到的頻率增大，c、d都是波源與接收器相對靠近，故c正確，d錯(cuò)誤正確選項(xiàng)為a、c.二、填空題(每小題9分，共18分)11.彈性繩沿x軸放置，左端位于坐標(biāo)原點(diǎn)，用手握住繩的左端，當(dāng)t0時(shí)使其開始沿y軸做振幅為8 cm的簡諧運(yùn)動(dòng)，在t0.25 s時(shí)，繩上形成如圖所示的波形，則該波的波速為20 cm

11、/s；在t2.75 s時(shí)，位于x245 cm處的質(zhì)點(diǎn)n恰好第一次沿y軸正方向通過平衡位置解析：由圖象可知，a8 cm，t4t1 s，20 cm，所以波速v cm/s20 cm/s.由波的傳播方向可以判斷，t0.25 s時(shí)，x15 cm處的質(zhì)點(diǎn)正向下運(yùn)動(dòng)，所以n點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)也是沿y軸負(fù)方向波傳到n點(diǎn)所用的時(shí)間為t1 s2.25 s，質(zhì)點(diǎn)n第一次沿y軸正向通過平衡位置時(shí)tt12.75 s.12如圖(a)，在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡諧振動(dòng)的點(diǎn)波源s1(0,4)和s2(0，2)兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖(b)和圖(c)所示兩列波的波速均為1.00 m/s.兩列波從波源傳播到點(diǎn)a(8，2)的路程差為2

12、 m，兩列波引起的點(diǎn)b(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱(填“加強(qiáng)”或“減弱”)，點(diǎn)c(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng)(填“加強(qiáng)”或“減弱”)解析：點(diǎn)波源s1(0,4)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)a(8，2)的路程為l110 m，點(diǎn)波源s2(0，2)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)a(8，2)的路程為l28 m，兩列波從波源傳播到點(diǎn)a(8，2)的路程差為ll1l22 m由于兩列波的波源到點(diǎn)b(4,1)的路程相等，路程差為零，且t0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反，所以兩列波到達(dá)點(diǎn)b時(shí)振動(dòng)方向相反，引起的點(diǎn)b處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱；由振動(dòng)圖線可知，波動(dòng)周期為t2 s，波長vt2 m由于兩列波的波源到點(diǎn)c(0,0.5)的路程分別

13、為3.5 m和2.5 m，路程差為1 m，而t0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反，所以兩列波到達(dá)點(diǎn)c時(shí)振動(dòng)方向相同，引起的點(diǎn)c處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng)三、計(jì)算題(共42分)13(10分)取一根柔軟的彈性繩，將繩的右端固定在豎直墻壁上，繩的左端自由，使繩處于水平伸直狀態(tài)，從繩的端點(diǎn)開始用彩筆每隔0.50 m標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，依次記為a、b、c、d如圖所示現(xiàn)用振動(dòng)裝置拉著繩子的端點(diǎn)a沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，若a點(diǎn)起振方向向上，經(jīng)0.1 s第一次達(dá)正向最大位移，此時(shí)c點(diǎn)恰好開始起振，則(1)繩子形成的波是橫波還是縱波？簡要說明判斷依據(jù)，并求波速為多大；(2)從a開始振動(dòng)，經(jīng)多長時(shí)間j點(diǎn)第一次向下達(dá)到最大位移？(3)

14、畫出當(dāng)j點(diǎn)第一次向下達(dá)到最大位移時(shí)的波形答案：(1)橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直10 m/s(2)0.75 s(3)見解析解析：(1)繩子形成的波是橫波，因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直由題意知，波的周期t0.4 s，故長為4 m，所以波速v10 m/s.(2)從a開始振動(dòng)，設(shè)j點(diǎn)開始起振經(jīng)過時(shí)間t1，則t10.45 s，設(shè)j點(diǎn)向上起振后經(jīng)t2時(shí)間第一次到負(fù)向最大位移，則t2t0.3 s，所以tt1t20.75 s.(3)波形如圖所示14(10分)某實(shí)驗(yàn)室中懸掛著一彈簧振子a和一單擺b，彈簧振子的彈簧和小球(球中間有孔)都套在固定的光滑豎直桿上某次有感地震中觀察到靜止的振子a開始振動(dòng)4

15、.0 s后，單擺b才開始擺動(dòng)此次地震中同一震源產(chǎn)生的地震縱波和橫波的波長分別為10 km和5.0 km，頻率為1.0 hz.假設(shè)該實(shí)驗(yàn)室恰好位于震源的正上方，求震源離實(shí)驗(yàn)室的距離答案：40 km解析：設(shè)地震縱波和橫波的傳播速度分別為vp和vs，則vpfp，vsfs，式中，f為地震波的頻率，p和s分別表示地震縱波和橫波的波長設(shè)震源離實(shí)驗(yàn)室的距離為s，縱波從震源傳播到實(shí)驗(yàn)室所需時(shí)間為t，則svpt，svs(tt)，式中，t為擺b開始擺動(dòng)的時(shí)刻與振子a開始振動(dòng)的時(shí)刻之差由以上各式得s，代入數(shù)據(jù)得s40 km.15(10分)一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，波長不小于10 cm.o和a是介質(zhì)中平衡位

16、置分別位于x0和x5 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)t0時(shí)開始觀測，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)o的位移為y4 cm，質(zhì)點(diǎn)a處于波峰位置；t s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)o第一次回到平衡位置，t1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a第一次回到平衡位置求：(1)簡諧波的周期、波速和波長；(2)質(zhì)點(diǎn)o的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式答案：(1)4 s7.5 cm/s30 cm(2)y0.08cos()或y0.08sin()解析：(1)設(shè)振動(dòng)周期為t.由于質(zhì)點(diǎn)a在0到1 s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置，經(jīng)歷的是個(gè)周期，由此可知t4 s由于質(zhì)點(diǎn)o與a的距離5 cm小于半個(gè)波長，且波沿x軸正向傳播，o在t s時(shí)回到平衡位置，而a在t1 s時(shí)回到平衡位置，時(shí)間相差 s兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置

17、的距離除以傳播時(shí)間，可得波的速度v7.5 cm/s利用波長、波速和周期的關(guān)系得，簡諧波的波長30 cm(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)o的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為yacos將式及題給條件代入上式得解得0，a8 cm質(zhì)點(diǎn)o的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為y0.08cos(國際單位制)或y0.08sin(國際單位制)16(12分)有兩列簡諧橫波a、b在同一介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v2.5 m/s.在t0時(shí)，兩列波的波峰正好在x2.5 m處重合，如圖所示(1)求兩列波的周期ta和tb.(2)求t0時(shí)，兩列波的波峰重合處的所有位置(3)辨析題：分析并判斷在t0時(shí)是否存在兩列波的波谷重合處某同學(xué)分析如下：既然兩列波的波峰存在重合處，那么波谷與波谷重合處也一定存在只要找到這兩列波半波長的最小公倍數(shù)，即可得到波谷與波谷重合處的所有位置你認(rèn)為該同學(xué)的分析正確嗎？若正確，求出這些點(diǎn)的位置若不正確，指出錯(cuò)誤處并通過計(jì)算說明理由答案：(1)1 s1.6 s(2)x(2.5±20k) m，k0,1,2,3(3)見解析解析：(1)從圖中可以看出兩列波的波長分別為a2.5