第三章　機(jī)械波 達(dá)標(biāo)檢測卷 課時(shí)訓(xùn)練 高中物理粵教版選擇性必修第一冊

第三章機(jī)械波達(dá)標(biāo)檢測卷(考試時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(1～6為單選題，7～10為多選題，每小題6分，共60分)1．對聲波的各種現(xiàn)象，以下說法正確的是()A．在空房子里講話，聲音特別響，這是聲音的共振現(xiàn)象B．繞正在發(fā)音的音叉走一圈，可以聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音，這是聲音的衍射現(xiàn)象C．火車駛離遠(yuǎn)去時(shí)，音調(diào)變低D．把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠(yuǎn)處的火車聲，屬于聲波的衍射現(xiàn)象【答案】C【解析】在空房子里講話，聲音特別響，這是聲音的反射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；繞正在發(fā)音的音叉走一圈，可以聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音，是由于路程差為半個(gè)波長的偶數(shù)倍為振動加強(qiáng)，若為奇數(shù)倍則為振動減弱，這是聲音的干涉結(jié)果，故B錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車駛離遠(yuǎn)去時(shí)，笛聲音調(diào)變低，故C正確；把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠(yuǎn)處的火車聲，屬于聲波的直線傳播，故D錯(cuò)誤．2．如圖為波源O傳出的一列水波，相鄰實(shí)線間的距離等于一個(gè)波長下列說法正確的是()A．波通過孔A，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．波通過孔B，不發(fā)生衍射現(xiàn)象C．波遇到障礙物C，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．波遇到障礙物D，不發(fā)生衍射現(xiàn)象【答案】A【解析】觀察圖，孔B和障礙物C尺寸明顯大于波長，不會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，但仍然有衍射現(xiàn)象，只是不明顯，不易觀察；孔A和障礙物D尺寸分別小于和接近波長，會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象．故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．3．一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()A．eq\f(vt,4) B．eq\f(vt,8)C．eq\f(vt,12) D．eq\f(vt,16)【答案】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說明波已經(jīng)傳播了2T，即2T＝t；而該波的波長λ＝vT；由圖像可知λ＝8d；聯(lián)立以上各式得d＝eq\f(vt,16)，故D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)的振動方向是()A．M點(diǎn)向下，N點(diǎn)向上 B．M點(diǎn)向上，N點(diǎn)向下C．M點(diǎn)、N點(diǎn)都向下 D．M點(diǎn)、N點(diǎn)都靜止【答案】A【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，N點(diǎn)位置在平衡位置上方，故N點(diǎn)將向上振動．5．如圖表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動的情況，圖中的圓表示波峰，下列說法中正確的是()A．該圖表示的是衍射現(xiàn)象B．該圖表示的是多普勒效應(yīng)C．該圖表示波源正在向B點(diǎn)移動D．觀察者在圖中的A點(diǎn)接收到的波的頻率最低【答案】B【解析】該圖表示的是由于波源的移動而引起的多普勒效應(yīng)，而不是衍射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤，B正確；由圖可知，波正在向A點(diǎn)移動，故在A點(diǎn)處單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)最多，即在A點(diǎn)處接收到的波的頻率最高，故C、D錯(cuò)誤．6．在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v＝80m/s.已知t＝0時(shí)，波剛好傳播到x＝40m處，如圖所示，在x＝200m處有一接收器(圖中未畫出)，則下列說法正確的是()A．波源開始振動時(shí)方向沿y軸正方向B．從t＝0開始經(jīng)過0.25s，x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動路程為0.2mC．接收器在t＝2s時(shí)才能接收到此波D．若波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動，根據(jù)多普勒效應(yīng)，接收器接收到的波源頻率可能為6Hz【答案】C【解析】波傳播到x＝40m處時(shí)該質(zhì)點(diǎn)的振動方向沿y軸負(fù)向，可知波源開始振動時(shí)方向沿y軸負(fù)方向，A錯(cuò)誤；因周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,80)s＝0.25s，則從t＝0開始經(jīng)過0.25s，x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動路程為4A＝0.4m，B錯(cuò)誤；波傳到接收器處的時(shí)間為t＝eq\f(x,v)＝eq\f(200－40,80)s＝2s，即接收器在t＝2s時(shí)才能接收到此波，C正確；波的頻率為f＝eq\f(1,T)＝4Hz，若波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動，根據(jù)多普勒效應(yīng)，接收器接收到的波源頻率將小于4Hz，不可能為6Hz，D錯(cuò)誤．7．如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷．設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m．C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法正確的是()A．C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動B．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為10cmC．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向上運(yùn)動D．從圖示時(shí)刻起經(jīng)0.25s后，質(zhì)點(diǎn)B的路程為20cm【答案】CD【解析】B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，E點(diǎn)是波峰與波峰相遇，振動均加強(qiáng)；C點(diǎn)為BE連線的中點(diǎn)，故C點(diǎn)振動也加強(qiáng)，振幅為2A，故A錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻A在波峰，B在波谷，且都為加強(qiáng)點(diǎn)，故A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為4A＝4×5cm＝20cm，故B錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻C點(diǎn)處于平衡位置，兩列波單獨(dú)引起的速度均向上，故C點(diǎn)此時(shí)的合速度方向向上，故C正確；周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(0.5,1)s＝0.5s；從圖示時(shí)刻起經(jīng)0.25s，質(zhì)點(diǎn)B通過的路程為4A＝20cm，故D正確．8．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)A的平衡位置在距坐標(biāo)原點(diǎn)8cm處，質(zhì)點(diǎn)B的平衡位置在距坐標(biāo)原點(diǎn)16cm處．從該圖像對應(yīng)時(shí)刻算起，質(zhì)點(diǎn)A的速度與質(zhì)點(diǎn)B的速度相同，所需的最短時(shí)間為0.02s.則()A．該簡諧橫波的頻率為5HzB．從圖示時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)A比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置C．介質(zhì)中平衡位置x＝10cm處質(zhì)點(diǎn)的振動方程為y＝10sin(10πt＋π)cmD．該波傳播中遇到寬度為20cm障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】ACD【解析】在最短時(shí)間內(nèi)，使A點(diǎn)與B點(diǎn)的速度相同，波沿x軸正方向傳播，則應(yīng)該是平衡位置為6cm的質(zhì)點(diǎn)的振動形式傳播到A點(diǎn)，平衡位置為14cm的質(zhì)點(diǎn)的振動形式傳播到B點(diǎn)，即傳播距離為2cm，則波速v＝eq\f(0.02,0.02)m/s＝1m/s，分析波形圖可知，λ＝20cm＝0.2m，則頻率f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(1,0.2)Hz＝5Hz，故A正確；題圖示時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A向波谷振動，質(zhì)點(diǎn)B向波峰振動，平衡位置的振動形式傳播到A點(diǎn)，距離為8cm，傳播到B點(diǎn)，距離為6cm，故質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置，故B錯(cuò)誤；由波形圖可知，波的振幅為10cm，圓頻率ω＝eq\f(2π,T)＝2πf＝10πrad/s，10cm處的點(diǎn)的相位為10πt＋π；故其振動方程為y＝10sin(10πt＋π)cm，故C正確；波的波長為20cm，與障礙物尺寸相當(dāng)，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D正確．9．圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0s時(shí)刻的波形圖．已知t1＝0.3s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P首次位于波谷，質(zhì)點(diǎn)Q的坐標(biāo)是(1.5，0)，質(zhì)點(diǎn)M的坐標(biāo)是(13，0)(圖中未畫出)，則以下說法正確的是()A．該波的傳播速度為0.3m/sB．從t＝0開始，質(zhì)點(diǎn)Q一定比P先到達(dá)波峰C．每經(jīng)過0.3s，質(zhì)點(diǎn)Q的路程一定是15cmD．在t2＝1.6s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M第二次位于波峰【答案】BD【解析】P點(diǎn)第一次到達(dá)波谷的時(shí)間為eq\f(3,4)T，因此振動周期T＝0.4s，由圖可知，波長λ＝4cm，因此波速v＝eq\f(λ,T)＝0.1m/s，A錯(cuò)誤；波向右傳播，波峰先傳到Q點(diǎn)再傳到P點(diǎn)，因此質(zhì)點(diǎn)Q一定比P先到達(dá)波峰，B正確；振幅是5cm，只有特殊位置(波峰、波谷和平衡位置)的點(diǎn)，經(jīng)0.3s運(yùn)動的路程才等于15cm，其他點(diǎn)不是15cm，由于Q點(diǎn)不在特殊位置，C錯(cuò)誤；第一波峰到達(dá)M點(diǎn)用時(shí)t1＝eq\f(Δx,v)＝eq\f((13－1)×10-2,0.1)s＝1.2s，再經(jīng)過一個(gè)周期，第二個(gè)波峰到達(dá)M點(diǎn)，因此第二個(gè)波峰到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間t2＝t1＋T＝1.6s，D正確．10．一列簡諧橫波，某時(shí)刻的波形如圖甲所示，P、Q、A為該橫波上的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)，各自的橫坐標(biāo)位置分別為6m、10m、15m，從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，波上A質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是()A．該波波速是25m/s，傳播方向沿x負(fù)方向B．若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則該波所遇到的波的頻率為2.5HzC．若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物尺寸一定比20m大很多D．從該時(shí)刻起，再經(jīng)過0.4s質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程為4m【答案】AD【解析】由乙圖知：t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A正向上運(yùn)動，所以波的傳播方向沿x軸負(fù)方向．由圖知，波長為λ＝20m，周期為T＝0.8s，則該波的波速是v＝eq\f(λ,T)＝25m/s，故A正確；該波頻率為f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz，兩列波發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件是頻率相同，所以，若此波在同一介質(zhì)中能與另一列簡諧橫波發(fā)生穩(wěn)定干涉，則另一列波的頻率為1.25Hz，故B錯(cuò)誤；該波波長為20m，若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物尺寸一定比20m小很多，或差不多，故C錯(cuò)誤；從該時(shí)刻起，再經(jīng)過0.4s即半個(gè)周期，振幅為2m，質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程為2A＝4m，故D正確．二、非選擇題(本題共4小題，共40分)11．(6分)如圖所示，為水中兩個(gè)振動情況完全相同的波源所形成的圖樣，這是水面波的________現(xiàn)象；下圖中的A、B、C是不同頻率的水面波通過相同的小孔所能達(dá)到區(qū)域的示意圖，則其中水波的頻率最高的是________圖．【答案】干涉C【解析】題圖中有兩個(gè)波源，故形成兩列波，在兩列波相遇時(shí)發(fā)生疊加從而使有的地方振動加強(qiáng)，有的地方振動減弱，故出現(xiàn)干涉現(xiàn)象；而A、B、C三種不同頻率的水面波傳播速度相同，但A發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，C的衍射現(xiàn)象最不明顯．當(dāng)孔縫的寬度相同，波長越大時(shí)越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故A的波長最大，C的波長最短，由v＝λf知，C的頻率最大．12．(9分)如圖所示，是沿繩向右傳播的一列橫波．(1)在圖上標(biāo)出B、D兩點(diǎn)的振動速度方向．(2)______點(diǎn)正處于波峰，它此時(shí)具有最______(填“大”或“小”)的位移，最______(填“大”或“小”)的加速度，最______(填“大”或“小”)的速度．(3)再經(jīng)________T，A第一次回到平衡位置．【答案】(1)圖見解析(2)C大大小(3)eq\f(1,4)【解析】(1)根據(jù)波沿繩向右傳播，由波形平移法知，B點(diǎn)向下振動，D點(diǎn)向上振動，如圖所示．(2)由圖可知，C點(diǎn)正處于波峰，它此時(shí)具有最大的位移，最大的加速度，最小的速度．(3)A點(diǎn)，向上振動，經(jīng)過eq\f(T,4)第一次回到平衡位置．13．(12分)如圖所示，甲為某一波在t＝0時(shí)的圖像，乙為參與該波動的質(zhì)點(diǎn)P的振動圖像．(1)試確定波的傳播方向；(2)求該波的波速大小v；(3)再經(jīng)過3.5s時(shí)，求P質(zhì)點(diǎn)的振動位移和它通過的路程．【答案】(1)沿－x方向(2)4.0m/s(3)02.8m【解析】(1)從題圖乙中可以看出，t＝0時(shí)P點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向下振動，由題圖甲可以判斷出此波沿－x方向傳播．(2)由題圖甲知λ＝4m，由題圖乙知T＝1.0s，所以波速v＝eq\f(λ,T)＝4.0m/s.(3)由于波動的重復(fù)性，經(jīng)歷時(shí)間為周期的整數(shù)倍時(shí)，位移不變．所以只需考查從圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)eq\f(T,2)時(shí)的位移即可，所以經(jīng)3.5s質(zhì)點(diǎn)P的位移仍為0.因?yàn)閚＝eq\f(Δt,\f(T,2))＝eq\f(3.5,\f(1,2))＝7，所以路程s＝2An＝2×0.2×7m＝2.8m．14．(13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(gè)質(zhì)點(diǎn)．t＝0時(shí)開始觀測，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y＝4cm，質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置，t＝1s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)4s7.5cm/s30cm(2)y＝0.08coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(π,3)))m或y＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(5π,6)))m【解析】(1)設(shè)振動周期為T.由于質(zhì)點(diǎn)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(gè)周期，由此可知T＝4s，①由于質(zhì)點(diǎn)O與A的距離5cm小于半個(gè)波長，且波沿x軸正向傳播，O在t＝eq\f(1,3)s時(shí)回到平衡位置，而A在t＝1s時(shí)回到平衡位置，時(shí)間相差eq\f(2,3)s．兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的距離除以傳播時(shí)間，可得波的速度v＝7.5cm/s，②利用波長、波速和周期的關(guān)系得，簡諧波的波長λ＝30cm.③(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為y＝Acoseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs