新教材適用2023-2024學(xué)年高中物理第三章機械波測評B教科版選擇性必修第一冊

第三章測評(B)(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。第1~5小題只有一個選項正確,第6~8題有多個選項正確)1.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,波速為4m/s。某時刻波形如圖所示,下列說法正確的是()A.這列波的振幅為4cmB.這列波的周期為1sC.此時x=4m處的質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動D.此時x=4m處的質(zhì)點的加速度為0答案:D解析:由波形可知,振幅A=2cm,λ=8m,T=λv=84s=2s,選項A、B均錯誤;x=4m處的質(zhì)點此時正處于平衡位置處,加速度為零,由“上下坡法”可知,此時質(zhì)點沿y軸正方向運動,所以選項2.如圖所示,用橡膠錘敲擊音叉,關(guān)于音叉的振動及其發(fā)出的聲波,下列說法正確的是()A.在空氣中傳播的聲波是橫波B.聲波在空氣中傳播的速度隨波頻率增大而增大C.音叉周圍空間聲音強弱的區(qū)域相互間隔D.換用木槌敲擊,音叉發(fā)出聲音的音調(diào)變高答案:C解析:音叉的振動發(fā)出的聲波為縱波,故A錯誤;聲音在空氣中的傳播的波速不發(fā)生變化,故B錯誤;音叉發(fā)出兩個相同頻率的波,在空氣中發(fā)生干涉,周圍會形成強弱區(qū)域,故C正確;聲音的高低叫音調(diào),音調(diào)與物體的振動頻率有關(guān),頻率越高,音調(diào)越高,換用木槌敲擊,頻率不變,音調(diào)不變,故D錯誤。3.如圖所示,1、2、3、4……是一個水平放置松弛狀態(tài)下的彈簧(可認(rèn)為是均勻介質(zhì))上一系列等間距的質(zhì)點。某時刻,質(zhì)點1在外力作用下從平衡位置開始沿左右方向做簡諧運動,帶動2、3、4……各個質(zhì)點離開平衡位置依次左右振動,形成一列簡諧縱波。已知質(zhì)點1開始振動的方向是向左,經(jīng)過二分之一周期,質(zhì)點9開始運動,則針對此時刻,下列說法正確的是()A.質(zhì)點3向右運動B.質(zhì)點5所受回復(fù)力為零C.質(zhì)點6的加速度向左D.質(zhì)點9的振幅為零答案:A解析:取向左為正方向,畫出T2在12T時,質(zhì)點1從平衡位置再次運動到平衡位置,根據(jù)圖像可知質(zhì)點3正在向右振動,故A正確;在12T時,質(zhì)點5處于平衡位置左側(cè)最大位移處,根據(jù)F=-kx得知回復(fù)力方向向右且最大,故B錯誤;在12T時,質(zhì)點位于平衡位置左側(cè)正在向左運動,根據(jù)a=-kxm可知,質(zhì)點6的加速度方向向右,故C錯誤;在波傳播過程中,后一個質(zhì)點重復(fù)前一個質(zhì)點的振動,可知每一個質(zhì)點開始振動的時候都和波源起振的情況相同,其振幅一樣大,所以質(zhì)點9的振幅不為零4.一質(zhì)點以坐標(biāo)原點為中心位置在y軸上做簡諧運動,其振動圖像如圖所示,振動在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,波速為1m/s,從t=0時刻開始經(jīng)過0.2s后此質(zhì)點立即停止運動,則再經(jīng)過0.3s時的波形是下圖中的()答案:B解析:由振動圖像可知,波源從平衡位置開始振動的方向向上,這意味著任一剛剛開始振動的質(zhì)點的振動方向必定向上,故經(jīng)過0.2s+0.3s=0.5s時,波在x軸正方向傳播的距離為0.5m,且振動方向向上,B正確。5.如圖所示,波源O沿y軸方向做簡諧運動,所形成的橫波沿x軸正方向在兩種不同均勻介質(zhì)傳播,已知橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置,介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ的分界面在x=3m處。t=0時波源剛開始從平衡位置沿y軸正方向運動,t=2s時x=3m處的質(zhì)點剛開始振動且波源剛好第4次回到平衡位置,t=5s時x=6m處的質(zhì)點剛開始振動且波源剛好第10次回到平衡位置,不計波傳播過程中的能量損失,則()A.波從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ中波長不變B.波在介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ中的波速之比為2∶3C.t=3s時x=4m處的質(zhì)點剛好第一次到達(dá)波峰D.t=6.5s時在x=0與x=6m之間的波峰數(shù)目與波谷數(shù)目相等答案:D解析:因為t=2s時x=3m處的質(zhì)點剛開始振動且波源剛好第4次回到平衡位置,所以光在介質(zhì)Ⅰ中的傳播速度為v1=x1t1=3m2s=1.5m/s,波的周期為T=1s,t=5s時x=6m處的質(zhì)點剛開始振動,所以波在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度為v2=x2t2=3m3s=1m/s,所以波在介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ中的波速之比為v1∶v2=3∶2,光從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ速度減小,則根據(jù)v=λf可知,波長變大,故A、B錯誤;在t=2s時,波傳播到x=3m處,再經(jīng)過1s到t'=3s時,波在介質(zhì)Ⅱ中傳播的距離為Δx=v2Δt=1m/s×1s=1m,所以t=3s時,波剛好傳播到x=4m處,故C錯誤;根據(jù)題意可知,光在t=6.5s時的波形如圖所示,根據(jù)圖形可知6.下圖分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(圖A、B)或障礙物(圖C、D),其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有()答案:BD解析:圖B中小孔與波長相差不多,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,圖D中障礙物與波長相差不多,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,圖A中小孔比波長大得多,不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,圖C中障礙物比波長大得多,不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。故選BD。7.一列波向右傳播,經(jīng)過某個有一串粒子的介質(zhì)。下圖為某一時刻各粒子的位置,虛線為對應(yīng)各粒子的平衡位置。以下關(guān)于該波在圖示時刻說法正確的是()A.此波為縱波,波長為16cmB.粒子8和10正朝同一方向運動C.粒子3此時速度為零D.粒子7和11的位移大小始終相同答案:AD解析:從所給圖中看出,有疏部和密部,故此波為縱波,兩密部之間的距離為一個波長,所以3到11正好一個波長,為16cm,故A正確;波向右傳播,根據(jù)平移法,8在靠近平衡位置,向左運動,10在遠(yuǎn)離平衡位置,向右運動,故B錯誤;3位于平衡位置,速度最大,故C錯誤;根據(jù)平移法可知,7正在平衡位置向左運動,11正在平衡位置向右運動,所以7跟11運動情況相反,故D正確。8.兩列簡諧橫波的振幅都是20cm,傳播速度大小相同。實線波的頻率為2Hz,沿x軸正方向傳播,虛線波沿x軸負(fù)方向傳播。某時刻兩列波在如圖所示區(qū)域相遇。則()A.在相遇區(qū)域會發(fā)生干涉現(xiàn)象B.實線波和虛線波的頻率之比為3∶2C.平衡位置為x=6m處的質(zhì)點此刻速度為零D.從圖示時刻起再經(jīng)過0.25s,平衡位置為x=5m處的質(zhì)點的位移y<0答案:BD解析:由題圖可知λ實=4m,λ虛=6m,又v實=v虛,由v=λf,得f實f虛=λ虛λ實=32,B項正確;因兩列波的頻率不同,則在相遇區(qū)域不會發(fā)生干涉現(xiàn)象,A項錯誤;由題圖可知平衡位置為x=6m處的質(zhì)點此刻具有向上的最大速度,C項錯誤;v實=v虛=λ實f實=8m/s,經(jīng)0.25s兩列波傳播的距離均為二、實驗題(本題共2小題,共18分)9.(8分)(1)一漁船向魚群發(fā)出超聲波,若魚群正向漁船靠近,則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比。

A.波速變大 B.波速不變C.頻率變高 D.頻率不變(2)用2×106Hz的超聲波檢查膽結(jié)石,該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別為2250m/s和1500m/s,則該超聲波在結(jié)石中的波長是膽汁中的倍。用超聲波檢查膽結(jié)石是因為超聲波的波長較短,遇到結(jié)石時(選填“容易”或“不容易”)發(fā)生衍射。

答案:(1)BC(2)1.5不容易解析:(1)波速由傳播的介質(zhì)決定,故反射回來的波速不變,A錯誤,B正確;根據(jù)多普勒效應(yīng)知,魚群向漁船靠近時,超聲波的頻率將變高,C正確,D錯誤。(2)由v=λf知,λ1λ2=v1v10.(10分)一簡諧橫波沿x軸正向傳播,t=0時刻的波形如圖(a)所示,x=0.30m處的質(zhì)點的振動圖線如圖(b)所示,該質(zhì)點在t=0時刻的運動方向沿y軸(選填“正向”或“負(fù)向”)。已知該波的波長大于0.30m,則該波的波長為m。

(a)(b)答案:正向0.8解析:由題圖(b)可知,t=0時刻題給質(zhì)點正在向上振動,故其振動方向沿著y軸正向,且正好在18周期的位置?？紤]到波長大于0.3m,因此在題圖(a)中處于38波長處,0.3m=38λ,解得λ=0三、計算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(12分)下圖是某時刻一列橫波上A、B兩質(zhì)點的振動圖像,該波由A傳向B,兩質(zhì)點沿波的傳播方向上的距離Δx=6m,波長大于4m,求:(1)再經(jīng)過0.7s,質(zhì)點A通過的路程;(2)這列波的波速。答案:(1)0.35m(2)60m/s或12m/s解析:(1)由振動圖像可知,質(zhì)點振動周期T=0.4s,振幅A=0.05m,則再經(jīng)過0.7s,質(zhì)點A通過的路程為x=0.35m。(2)取t=0時刻分析,質(zhì)點A經(jīng)平衡位置向上振動,質(zhì)點B處于波谷,設(shè)波長為λ,則Δx=nλ+14λ(n=0,1,2,3,…),所以該波波長λ=4Δx4n+1(n=0,1,2,3,…),因為有λ>4m的條件,所以取n=0,當(dāng)n=0時,λ1=24m,波速v1=λ1T=60m/s;當(dāng)n=1時,λ2=4.12.(14分)如圖所示,(a)為某一列簡諧波t=t0時刻的圖像,(b)是這列波上P點從這一時刻起的振動圖像,試討論:(a)(b)(1)波的傳播方向和傳播速度;(2)畫出經(jīng)過2.3s后波的圖像,P質(zhì)點的位移和P質(zhì)點運動的路程。答案:(1)x軸正方向5m/s(2)圖像見解析位移為10cm,路程為2.3m解析:(1)根據(jù)振動圖像可以判斷P質(zhì)點在t=t0時刻在平衡位置且向負(fù)的最大位移運動,由上下坡法可確定波沿x軸正向傳播。由t=t0時該波的圖像可知λ=2.0m,根據(jù)v=λf,波傳播的頻率與波源振動頻率相同,而波源振動的頻率與介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率相同,由P質(zhì)點的振動圖像可知,f=1T=10.所以v=2.0×2.5m/s=5.0m/s。(2)由于T=0.4s,所以2.3s=534T,波形重復(fù)5次再沿x軸推進(jìn)34個波長,經(jīng)過2.P質(zhì)點的位移為10cm,路程s=4A×5+3A=23A=2.3m。13.(16分)一列在介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波,在t=0時刻的波形如圖所示,此時坐標(biāo)為(1,0)的質(zhì)點A剛好開始振動。在t1=1.4s時刻,位于坐標(biāo)(3,0)處的質(zhì)點P恰好第三次(從質(zhì)點P起振算起)到達(dá)波峰。質(zhì)點Q的坐標(biāo)是(-2.5,0)。(1)求這列波的傳播速度。(2)試推導(dǎo)從t=0時刻開始,質(zhì)點Q的位移y隨時間t變