新教材同步系列2024春高中物理章末綜合測評3機械波粵教版選擇性必修第一冊

章末綜合測評(三)機械波一、單項選擇題1．一列聲波從空氣傳入水中，已知水中聲速較大，則()A．聲波頻率不變，波長變小B．聲波頻率不變，波長變大C．聲波頻率變小，波長變大D．聲波頻率變大，波長不變2．已知空氣中的聲速為340m/s．現(xiàn)有幾種聲波：①周期為120s，②頻率為104Hz，③波長為10m，它們傳播時若遇到寬約為13m的障礙物，能產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象的是(A．①和② B．②和③C．①和③ D．都可以3.2019年4月10日人類第一次發(fā)布了世界上首張黑洞圖像，利用了射電望遠鏡對電磁波的捕捉．下列關于波的說法，正確的是()A．兩列波疊加一定會出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣B．在干涉圖樣中，振動加強區(qū)域的質點，其位移始終保持最大；振動減弱區(qū)域的質點，其位移始終保持最小C．只有障礙物或孔的尺寸與波長比較相差不多或小得多，波才能發(fā)生衍射D．當波源遠離接收者時，接收者接收到的波的頻率比波源頻率低4．如圖所示，實線為一列橫波某時刻的波形圖像，這列波的傳播速度為0.25m/s，經(jīng)過時間1s后的波形為虛線所示．那么這列波的傳播方向與這段時間內質點P(x＝0.1m處)所通過的路程是()A．向左，10cm B．向右，30cmC．向左，50cm D．向右，70cm5．一列簡諧波沿x軸正方向傳播，在t＝0時波形如圖所示，已知波速為10m/s．則t＝0.1s時正確的波形應是圖中的()ABCD6．如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，P、Q兩質點平衡位置相距0.15m．當P運動到上方最大位移處時，Q剛好運動到下方最大位移處，則這列波的波長可能是()A．0.60m B．0.30mC．0.20m D．0.15m7．一列波長大于1m的橫波沿著x軸正方向傳播．處在x1＝1m和x2＝2m的兩質點A、B的振動圖像如圖所示，由此可知()A．波長為43B．波速為1m/sC．3s末A、B兩質點的位移相同D．1s末A點的振動速度大于B點的振動速度二、多項選擇題8．如圖甲為一列橫波在t＝0時的波動圖像，圖乙為該波中x＝2m處質點P的振動圖像，下列說法正確的是()A．波速為4m/sB．波沿x軸負方向傳播C．t＝0.5s，P點的動能最大D．t＝2.5s，P點振動路程為1.8cm9．如圖所示，一列簡諧橫波在x軸上傳播．圖甲和乙分別是在x軸上a、b兩質點的振動圖像，且xab＝6m．下列判斷正確的是()A．波一定沿x軸正方向傳播B．波長可能是8mC．波速一定是6m/sD．波速可能是2m/s10．兩列振動方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡諧橫波相遇．下列說法正確的是()A．波峰與波谷相遇處質點的振幅為|A1－A2|B．波峰與波峰相遇處質點離開平衡位置的位移始終為A1＋A2C．波峰與波谷相遇處質點的位移總是小于波峰與波峰相遇處質點的位移D．波峰與波峰相遇處質點的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質點的振幅三、非選擇題11．位于坐標原點的波源S不斷地產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v＝40m/s，已知t＝0時刻波剛好傳播到x＝13m處，部分波形圖如圖甲所示．根據(jù)以上條件求：(1)波長λ和周期T；(2)從圖示時刻開始計時，x＝2019m處的質點第一次到達波峰需要多長時間？(3)在圖乙中畫出t＝1.25s時，從波源到x＝10m處所有質點形成的波形．12．一列沿－x方向傳播的簡諧橫波，在t＝0時刻的波形如圖所示，質點振動的振幅為10cm．P、Q兩點的坐標分別為(－1，0)和(－9，0)，已知t＝0.7s時，P點第二次出現(xiàn)波峰．(1)這列波的傳播速度多大？(2)從t＝0時刻起，經(jīng)過多長時間Q點第一次出現(xiàn)波峰？(3)當Q點第一次出現(xiàn)波峰時，P點通過的路程為多少？13．一列橫波上有相距21m的A、B兩點，波的傳播方向是由A向B，如圖所示是A、B兩質點的振動圖像，若這列波的波長大于10m，求這列波可能的波速． 14．(2021·全國甲卷)均勻介質中質點A、B的平衡位置位于x軸上，坐標分別為0和xB＝16cm．某簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v＝20cm/s，波長大于20cm，振幅為y0＝1cm，且傳播時無衰減．t＝0時刻A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運動方向相反，此后每隔Δt＝0.6s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t1時刻(t1>0)，質點A位于波峰．求：(1)從t1時刻開始，質點B最少要經(jīng)過多長時間位于波峰；(2)t1時刻質點B偏離平衡位置的位移．15．一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，其波源的平衡位置在坐標原點，波源在0～4s內的振動圖像如圖甲所示，已知波的傳播速度為0.5m/s．(1)求這列橫波的波長；(2)求波源在4s內通過的路程；(3)在圖乙中畫出t＝4s時刻的波形圖．章末綜合測評(三)機械波12345678910BCDCCBAACBDAD1．B[由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不變，C、D錯誤；又因波在水中速度較大，由公式v＝λf可得，波在水中的波長變大，故A錯誤，B正確．]2．C[由波速公式v＝λf得波長λ＝vf，則①、②、③三種聲波的波長分別為λ1＝340×120m＝17m，λ2＝340104m＝0.034m，λ3＝10m，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩聲波的波長與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故3．D[只有兩列頻率相同、相位差恒定的波疊加才會出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣，故A錯誤；在干涉圖樣中，振動加強區(qū)域的質點，只是振幅變大，其位移隨時間周期性的變化；振動減弱區(qū)域的質點，只是振幅變小，其位移隨時間周期性的變化，故B錯誤；衍射是波的特有屬性，在任何條件下都會發(fā)生衍射，只有障礙物或孔的尺寸與波長比較相差不多或小得多，波才會發(fā)生明顯的衍射，故C錯誤；根據(jù)多普勒效應，當波源遠離接收者時，接收者接收到的波的頻率比波源頻率低，故D正確．]4．C[波的傳播距離x＝vt＝0.25m＝54λ，故波向左傳播，P所通過的路程為5倍振幅，即50cm，故C正確．5．C[由t＝0時刻的波形圖可知該列波的波長為4m，所以波的傳播周期為T＝λv＝410s＝0.4s，所以t＝14T，由于波沿x軸正方向傳播，所以從t＝0時刻經(jīng)過四分之一個周期后的波形應為6．B[可以畫出PQ之間的最簡單的波形，如圖所示，由于P、Q之間可以含有多個完整的波形，則xPQ＝n+12λ(n＝0，1，2整理可以得到λ＝2xPQ2n+1(n＝0，1，當n＝0時，λ＝0.3m，當n＝1時，λ＝0.1m，故B正確，A、C、D錯誤．]7．A[波的傳播方向從A傳到B，根據(jù)同一時刻兩個質點的狀態(tài)，結合波形，列出A、B間距離與波長的關系，求出波長．由圖讀出周期，求出波速．波從A向B傳播，AB間的距離Δx＝n+34λ，n＝0，1，2…，由題知，波長大于1m，則n只能取0，即有Δx＝34λ，波長λ＝43m，波速為v＝λT＝13m/s，A正確，B錯誤；3s末A、B兩質點的位移分別為yA＝－2cm，yB＝0，位移不同，C錯誤；由振動圖像讀出，1s末A質點的位移yA＝2cm，處于波峰，速度最??；B質點的位移yB＝0，處于平衡位置，速度最大，所以1s末A質點的速度小于B8．AC[由圖像甲可知波長為4m，由圖像乙可知周期為1.0s，所以波速為4m/s，A正確；由圖像乙可知P點由平衡位置向上運動，結合圖像甲可知波向x軸正方向傳播，B錯誤；由圖像乙可知t＝0.5s，P點位于平衡位置，動能最大，C正確；t＝2.5s＝2.5T，P點振動路程為2cm，D錯誤．]9．BD[波的傳播方向可能向＋x或－x方向傳播，A錯誤；ab之間的距離可能是n+14λ或n+34λ，周期為4s，波長可能為8m，波速可能為2m/s，C錯誤，B、10．AD[利用波的干涉特點解題．波峰與波谷相遇時，振幅相消，故實際振幅為|A1－A2|，故A正確；波峰與波峰相遇處，質點的振幅最大，合振幅為A1＋A2，但此處質點仍處于振動狀態(tài)中，其位移隨時間按正弦規(guī)律變化，故B錯誤；振動減弱點和加強點的位移隨時間按正弦規(guī)律變化，故C錯誤；波峰與波峰相遇時振動加強，波峰與波谷相遇時振動減弱，加強點的振幅大于減弱點的振幅，故D正確．]11．解析：(1)由波形圖可知：λ＝8m，則T＝λv＝840s＝(2)從圖示時刻開始計時，x＝2019m處的質點第一次到達波峰，則只需t＝0時刻x＝11m處的波峰傳到x＝2019m處，需要的時間t＝xv＝2019-1140(3)t＝1.25s時，波向x軸正向傳播的距離為s＝vt＝40×1.25s＝50m，則從波源到x＝10m處所有質點均振動1.250.2＝614則形成的波形如圖．答案：(1)8m0.2s(2)50.2s(3)圖見解析12．解析：(1)由題意可知該波的波長為λ＝4m，P點與最近波峰的水平距離為3m，距離下一個波峰的水平距離為7m，所以v＝st＝7m0.7s(2)Q點與最近波峰的水平距離為11m故Q點第一次出現(xiàn)波峰的時間為t1＝s1v＝(3)該波中各質點振動的周期為T＝λv＝P點開始振動時t′＝0.2sQ點第一次出現(xiàn)波峰時質點P振動了t2＝t1－t′＝0.9s則t2＝2T＋14T＝質點每振動T4經(jīng)過的路程為當Q點第一次出現(xiàn)波峰時，P點通過的路程s′＝0.9m．答案：(1)10m/s(2)1.1s(3)0.9m13．解析：由振動圖像得：質點振動周期T＝0.4s．由振動圖像可知，B點比A點晚振動的時間Δt＝nT＋34T(n＝0，1，2，3…所以A、B間的距離為Δs＝kλ＋34λ(k＝0，1，2，3…則波長為λ＝4Δs4因為λ>10m，所以k＝0或1．當k＝0時，λ1＝28m，v1＝λ1T＝280當k＝1時，λ2＝12m，v2＝λ2T＝120.答案：70m/s或30m/s14．解析：(1)由題意，周期T＝2Δt＝1.2s波長λ＝vT＝24cm，xAB＝23故振動狀態(tài)從A傳到B需要t＝23T的時間故B最少經(jīng)過t＝23T＝0.8s位于波峰(2)從t1時刻開始，質點A的振動方程為yA＝y(tǒng)0cos2πTt，質點B的振動落后質點A2T3yB＝y(tǒng)0cos2πTt-T3，t1此時yB＝－0.5cm．答案：(1)0.8s(2)－0.5cm15．解析：(1)由題知圖甲為波源的振動圖像，則可