2020-2021高中物理3-4第十二章《機械波》綜合測試

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-4第十二章《機械波》綜合測試第十二章《機械波》綜合測試時間：90分鐘滿分：100分一、選擇題(1～6為單選,7～10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)點的平衡位置在同一直線上，間距相等，以質(zhì)點1從平衡位置開始豎直向上運動為起始時刻,經(jīng)過時間t,前13個質(zhì)點第一次形成如圖下半部分所示波形圖，則兩質(zhì)點平衡位置的間距d為(D）A。eq\f（vt,4)B.eq\f（vt,8)C。eq\f（vt,12）D。eq\f(vt，16)解析：由題意可知，各質(zhì)點的起振方向豎直向上，前13個質(zhì)點第一次形成如題圖下半部分所示波形圖說明波已經(jīng)傳播了2T，即2T＝t；而該波的波長λ＝vT;由圖象可知：λ＝8d；聯(lián)立以上各式得：d＝eq\f（vt,16），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，兩板中間有一狹縫,此時測得A點沒有振動，為了使A點能發(fā)生振動,可采用的方法有：①增大波源的頻率；②減小波源的頻率；③將N板向上移動一些；④將N板向下移動一些．以上方法正確的是（B）A．①④ B．②③C．①③ D．②④解析：A點沒有振動,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點振動，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，在相遇的某一時刻如圖乙所示，兩列波“消失”了，此時介質(zhì)中M、N兩質(zhì)點的振動方向是(A）A．M點向下，N點向上 B．M點向上，N點向下C．M點、N點都向下 D．M點、N點都靜止解析：題圖所示時刻M、N的位移均為零，但下一時刻，M點位置在平衡位置下方，故M點將向下振動，N點位置在平衡位置上方,故N點將向上振動．5．手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動,帶動繩上的其他質(zhì)點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖．繩上有另一質(zhì)點P,且O、P的平衡位置間距為L.t＝0時，O位于最高點，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2C．t＝eq\f(T,8）時，P在平衡位置上方D．t＝eq\f(3T,8）時，P的速度方向豎直向上解析：振動方向與傳播方向垂直，故該簡諧波是橫波，A錯誤；根據(jù)“下坡上”判斷，P距離O的最近距離L＝eq\f(1,4）λ，所以最大波長等于4L，B錯誤;經(jīng)過eq\f(1,4）T，P位于波峰，所以eq\f(1，8）T時，P在平衡位置上方，C正確；在eq\f(3，8)T時,P正在從波峰回到平衡位置,速度方向豎直向下，D錯誤．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．超聲波在進入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可表述為eq\f(sinθ1，sinθ2)＝eq\f(v1,v2)（式中θ1是入射角，θ2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)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同．已知v2＝0.9v1，入射點與出射點之間的距離是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（D)A.eq\f(9dsini，2\r（100－81sin2i）） B.eq\f(d\r（81－100sin2i),10sini）C。eq\f(d\r(81－100sin2i）,20sini) D。eq\f（d\r（100－81sin2i），18sini）解析：超聲波沿如圖所示路線傳播,根據(jù)eq\f(sini，sinθ)＝eq\f（v1,v2），又因為v2＝0。9v1，可得sinθ＝0.9sini。又因為在直角三角形中，sinθ＝eq\f（\f(d,2),\r（（\f（d，2））2＋h2))，所以h＝eq\f（d\r（100－81sin2i)，18sini），選項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10m的兩質(zhì)點．波先傳到P，當波傳到Q開始計時，P、Q兩質(zhì)點的振動圖象如圖所示．則(AD）A．質(zhì)點Q開始振動的方向沿y軸正方向B．該波從P傳到Q的時間可能為7sC．該波的傳播速度可能為2m/sD．該波的波長可能為6m解析：由圖可知,t＝0時質(zhì)點Q處于平衡位置,t＝eq\f(T,4）時運動至波峰,故其起振方向沿y軸正方向，A正確；仍由圖可知，T＝6s，質(zhì)點Q比質(zhì)點P到達同一振動狀態(tài)晚了Δt＝nT＋eq\f(2,3)T＝（6n＋4)s(n＝0，1,2…）,此即為該波從P傳到Q所需的時間，當Δt＝7s時n＝eq\f(1,2），故B錯誤，由v＝eq\f（Δx,Δt)＝eq\f(10,6n＋4）m/s知，當v＝2m/s時n＝eq\f(1,6)，故C錯誤；再由λ＝vT＝eq\f（60,6n＋4）m知，當n＝1時λ＝6m，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,通過以下的實驗，開展了一次研究性學(xué)習(xí)活動．他們將收錄機外接兩只較小的單揚聲器音箱,兩只音箱并排放置，彼此相距0.5～1m，播放事先錄好的頻率為2～3kHz的磁帶．然后在兩揚聲器連線相距3～6m的平行線上向一個方向上運動,的確聽到了忽高忽低的聲音．假如兩列聲波的波谷在P點相遇，則下述正確的是(BD)A．質(zhì)點P的振動始終是減弱的B．質(zhì)點P的振幅最大C．質(zhì)點P的位移始終最小D．質(zhì)點P的位移有時為零解析：兩列波的波谷在P點相遇，振動方向相同，振動應(yīng)加強，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點從左向右傳播的圖象，屏上每一小格長度為1cm。在t＝0時刻橫波發(fā)生器上能顯示的波形如圖所示，因為顯示屏的局部故障，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）．此后的時間內(nèi)，觀察者看到波形相繼傳經(jīng)B、C處，在t＝5s時，觀察者看到C處恰好第三次（從C開始振動后算起)出現(xiàn)在平衡位置,則該波的波速可能是（BCD)A．3.6cm/s B．4。8cm/sC．6cm/s D．7.2cm/s解析：由題圖讀出波長λ＝12cm，若圖示時刻波剛好傳到A點，波傳到質(zhì)點C的時間為1.5T，質(zhì)點C再經(jīng)過1。5T恰好第三次出現(xiàn)在平衡位置，則t＝5s＝1。5T＋1。5T，得T＝eq\f(5，3)s，波速v＝eq\f（λ,T）＝7.2cm/s；若圖示時刻波剛好傳到x＝12cm處,波傳到質(zhì)點C的時間為T，質(zhì)點C再經(jīng)過1。5T恰好第三次出現(xiàn)在平衡位置，則t＝5s＝1.5T＋T，得T＝2s，波速v＝eq\f(λ,T)＝6cm/s；若圖示時刻波剛好傳到B點，波傳到質(zhì)點C的時間為0.5T，質(zhì)點C再經(jīng)過1.5T恰好第三次出現(xiàn)在平衡位置，則t＝5s＝1。5T＋0。5T，得T＝2。5s，波速v＝eq\f(λ,T）＝4。8cm/s.所以B、C、D正確，A錯誤．10．坐標原點O處有一波源S，在xOy坐標平面內(nèi)發(fā)出沿y軸方向振動的平面簡諧橫波，波在沿x軸方向的均勻介質(zhì)中傳播的速度為v＝200m/s，已知t＝0時刻,沿x軸正方向傳播的一列波剛好到達x＝40m處,如圖所示．下列說法中正確的是（AC）A．波源S開始振動的方向沿y軸負方向B．在x軸上x＝40m處的質(zhì)點在t＝0.05s時位移最大C．若波源沿著x軸正方向勻速靠近位于坐標為（100m,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頻率高D．若波源沿著x軸正方向勻速運動，同時,位于坐標為（100m，0）處的接收器(圖中未畫出)向x軸負方向勻速運動，則接收器接收到的頻率不斷變小解析：本題考查的知識點主要是波動問題中波的圖象與波速公式和多普勒效應(yīng)，其中將波動問題的計算與多普勒效應(yīng)結(jié)合在一起，是命題的一種新的嘗試．因為波向右傳播,則可認為左側(cè)的O點為波源，根據(jù)后面的質(zhì)點要重復(fù)前面的質(zhì)點的振動且波形不被破壞，可判斷出波源是向下即沿y軸負方向開始振動的，A正確;由圖知λ＝20m,由T＝eq\f(λ,v)＝eq\f（20,200)s＝0。1s，因t＝eq\f(T,2），所以質(zhì)點向下振動到最大振幅處又回到了平衡位置，故B錯誤；當波源靠近接收器時,在單位時間接收到的信號的個數(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錯誤．正確選項為A、C.二、填空題(每小題9分，共18分)11.彈性繩沿x軸放置，左端位于坐標原點，用手握住繩的左端,當t＝0時使其開始沿y軸做振幅為8cm的簡諧運動,在t＝0.25s時，繩上形成如圖所示的波形，則該波的波速為20cm/s；在t＝2。75s時，位于x2＝45cm處的質(zhì)點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，A＝8cm,T＝4t＝1s，λ＝20cm,所以波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f（20,1）cm/s＝20cm/s.由波的傳播方向可以判斷，t＝0。25s時，x1＝5cm處的質(zhì)點正向下運動，所以N點開始振動時也是沿y軸負方向．波傳到N點所用的時間為t1＝eq\f（x2，v）＝eq\f（45，20）s＝2.25s,質(zhì)點N第一次沿y軸正向通過平衡位置時t＝t1＋eq\f（T,2）＝2。75s。12．如圖（a），在xy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S1(0，4）和S2（0，－2)．兩波源的振動圖線分別如圖（b）和圖（c)所示．兩列波的波速均為1.00m/s。兩列波從波源傳播到點A(8,－2)的路程差為2m，兩列波引起的點B(4,1）處質(zhì)點的振動相互減弱（填“加強"或“減弱”)，點C(0，0。5)處質(zhì)點的振動相互加強(填“加強”或“減弱”）．解析：點波源S1（0,4）的振動形式傳播到點A(8，－2)的路程為L1＝10m，點波源S2(0,－2)的振動形式傳播到點A(8,－2)的路程為L2＝8m，兩列波從波源傳播到點A(8，－2)的路程差為ΔL＝L1－L2＝2m．由于兩列波的波源到點B（4,1）的路程相等，路程差為零,且t＝0時兩列波的波源的振動方向相反，所以兩列波到達點B時振動方向相反,引起的點B處質(zhì)點的振動相互減弱;由振動圖線可知，波動周期為T＝2s，波長λ＝vT＝2m．由于兩列波的波源到點C（0,0。5)的路程分別為3。5m和2。5m，路程差為1m，而t＝0時兩列波的波源的振動方向相反，所以兩列波到達點C時振動方向相同，引起的點C處質(zhì)點的振動相互加強．三、計算題（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),從繩的端點開始用彩筆每隔0.50m標記一個點，依次記為A、B、C、D……如圖所示．現(xiàn)用振動裝置拉著繩子的端點A沿豎直方向做簡諧運動，若A點起振方向向上，經(jīng)0。1s第一次達正向最大位移，此時C點恰好開始起振，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，經(jīng)多長時間J點第一次向下達到最大位移？(3)畫出當J點第一次向下達到最大位移時的波形．答案：（1）橫波質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直10m/s(2)0。75s（3）見解析解析：（1）繩子形成的波是橫波,因為質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直．由題意知，波的周期T＝0。4s,故長為λ＝4m,所以波速v＝eq\f(λ，T)＝10m/s.（2)從A開始振動，設(shè)J點開始起振經(jīng)過時間t1，則t1＝eq\f(XAJ，v）＝eq\f(4.5m,10m/s)＝0.45s,設(shè)J點向上起振后經(jīng)t2時間第一次到負向最大位移，則t2＝eq\f（3,4)T＝0.3s，所以t＝t1＋t2＝0。75s。(3）波形如圖所示．14．（10分）某實驗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4.0s后,單擺B才開始擺動．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10km和5.0km，頻率為1。0Hz.假設(shè)該實驗室恰好位于震源的正上方,求震源離實驗室的距離．答案：40km解析:設(shè)地震縱波和橫波的傳播速度分別為vP和vS，則vP＝fλP，vS＝fλS，式中,f為地震波的頻率，λP和λS分別表示地震縱波和橫波的波長．設(shè)震源離實驗室的距離為s,縱波從震源傳播到實驗室所需時間為t,則s＝vPt,s＝vS(t＋Δt)，式中,Δt為擺B開始擺動的時刻與振子A開始振動的時刻之差．由以上各式得s＝eq\f(fΔt,\f(1，λS)－\f(1，λP）)，代入數(shù)據(jù)得s＝40km.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10cm.O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x＝0和x＝5cm處的兩個質(zhì)點．t＝0時開始觀測，此時質(zhì)點O的位移為y＝4cm，質(zhì)點A處于波峰位置；t＝eq\f(1，3）s時,質(zhì)點O第一次回到平衡位置，t＝1s時，質(zhì)點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O的位移隨時間變化的關(guān)系式．答案：(1)4s7.5cm/s30cm(2)y＝0。08cos(eq\f(πt，2）＋eq\f（π，3)）或y＝0。08sin(eq\f(πt，2)＋eq\f(5π，6））解析：(1）設(shè)振動周期為T。由于質(zhì)點A在0到1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是eq\f(1,4)個周期，由此可知T＝4s①由于質(zhì)點O與A的距離5cm小于半個波長，且波沿x軸正向傳播,O在t＝eq\f（1,3)s時回到平衡位置,而A在t＝1s時回到平衡位置,時間相差eq\f（2,3)s．兩質(zhì)點平衡位置的距離除以傳播時間，可得波的速度v＝7.5cm/s②利用波長、波速和周期的關(guān)系得,簡諧波的波長λ＝30cm③(2）設(shè)質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系為y＝Acoseq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2πt,T）＋φ0）)④將①式及題給條件代入上式得eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(4＝Acosφ0,0＝Acos\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f（π,6）＋φ0）)))⑤解得φ0＝eq\f（π，3)，A＝8cm⑥質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系式為y＝0。08coseq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f（πt，2）＋\f(π，3））)（國際單位制）⑦或y＝0。08sineq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f(πt，2）＋\f（5π,6))）（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v＝2。5m/s.在t＝0時，兩列波的波峰正好在x＝2。5m處重合，如圖所示．(1）求兩列波的周期Ta和Tb。（2）求t＝0時,兩列波的波峰重合處的所有位置．(3)辨析題：分析并判斷在t＝0時是否存在兩列波