《第三章 機(jī)械波》試卷及答案-高中物理選擇性必修第一冊(cè)-教科版-2024-2025學(xué)年

《第三章機(jī)械波》試卷(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)1、關(guān)于機(jī)械波的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是：A.機(jī)械波可以在真空中傳播。B.波長(zhǎng)是指同一波線(xiàn)上相鄰兩個(gè)相位差為π的質(zhì)點(diǎn)間的距離。C.機(jī)械波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率會(huì)發(fā)生改變。D.橫波和縱波都可以在固體、液體和氣體中傳播。2、假設(shè)有一列機(jī)械波沿著一根無(wú)限長(zhǎng)的繩子傳播，當(dāng)這列波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種密度更大的介質(zhì)時(shí)，下列哪項(xiàng)描述是正確的?A.波速增加，波長(zhǎng)增加。B.波速減小，波長(zhǎng)減小。C.波速增加，波長(zhǎng)減小。D.波速減小，波長(zhǎng)增加。3、在波動(dòng)中，波的傳播速度(V)與波長(zhǎng)(A)和頻率(f)之間的關(guān)系是：4、一個(gè)波源以(100m/s)的速度在空氣中傳播，如果該波源每秒振動(dòng)50次，那么A.機(jī)械波可以在真空中傳播B.機(jī)械波的傳播速度與介質(zhì)無(wú)關(guān)C.機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波遷移D.機(jī)械波傳播過(guò)程中，能量從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方A.干涉圖樣中亮條紋的位置是兩列波相位差恒定的B.振動(dòng)減弱區(qū)始終沒(méi)有振動(dòng)C.干涉圖樣中的暗條紋是由兩列波在該處完全同相疊加形成的D.任意兩點(diǎn)之間的相位差隨時(shí)間變化7、一列機(jī)械波沿x軸正方向傳播，波源振動(dòng)周期為T(mén),波速為v,在某一時(shí)刻t,質(zhì)點(diǎn)A的位置坐標(biāo)為x1,質(zhì)點(diǎn)B的位置坐標(biāo)為x2,且x2>x1。若A、B兩點(diǎn)到波源的距離之差等于半個(gè)波長(zhǎng)，則下列說(shuō)法正確的是()A.t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A處于波峰B.t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B處于波谷1、以下關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中，正確的是()A.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動(dòng)。B.機(jī)械波的傳播速度取決于介質(zhì)的密度和波源的頻率。C.縱波和橫波都能在固體、液體和氣體中傳播。D.波的頻率是由波源決定的，與介質(zhì)無(wú)關(guān)。2、關(guān)于波的干涉現(xiàn)象，以下說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)兩列相干波疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域稱(chēng)為波腹。B.當(dāng)兩列相干波疊加時(shí)，振動(dòng)減弱的區(qū)域稱(chēng)為波節(jié)。C.波的干涉現(xiàn)象是波的一個(gè)基本特性，所有類(lèi)型的波都可以發(fā)生干涉。D.波的干涉現(xiàn)象可以通過(guò)波的衍射現(xiàn)象來(lái)證明。A.機(jī)械波的傳播速度與介質(zhì)的密度成正比。B.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，能量和振動(dòng)形式都保持不變。C.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動(dòng)。D.機(jī)械波在真空中無(wú)法傳播。第一題：一列機(jī)械波在均勻介質(zhì)中傳播，已知波源振動(dòng)周期為T(mén),波速為v。求：(1)波長(zhǎng)的表達(dá)式；(2)波源的振動(dòng)方程。第二題：一列橫波在兩個(gè)相干波源S1和S2之間傳播，波速為v,頻率為f。S1和S2之間的距離為d。假設(shè)兩波源發(fā)出的波在同一時(shí)刻開(kāi)始傳播，且兩波源發(fā)出的波振若在波源S1和S2連線(xiàn)上找到一點(diǎn)P,該點(diǎn)距離S1的距離為x1,距離S2的距離為x2。(1)求證：在P點(diǎn)處，如果x1-x2=λ/2(λ為波長(zhǎng)),則P點(diǎn)為波峰；(2)如果x1-x2=λ/4,求P點(diǎn)的振動(dòng)情況。題目：一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻細(xì)繩，兩端固定在墻壁上，繩的線(xiàn)密度為μ,張力為T(mén)。當(dāng)一端受到周期為T(mén)O的簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，細(xì)繩上形成駐波。若振動(dòng)端的振動(dòng)方向向上，且在t=0時(shí)刻，距離振動(dòng)端為x=0.3L處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。(1)求該駐波的頻率和波長(zhǎng)。第四題：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知光波的波長(zhǎng)為500nm,雙縫間距為0.5mm。如果屏幕上第一條亮條紋距離雙縫的距離為3cm,求：(1)光在真空中的傳播速度；(2)屏幕上相鄰兩條亮條紋之間的距離。一列機(jī)械波在介質(zhì)中傳播，已知波長(zhǎng)為5米，波速為15米/秒。假設(shè)波源振動(dòng)周期為T(mén)秒，波源開(kāi)始振動(dòng)后，經(jīng)過(guò)多少時(shí)間，距離波源5米遠(yuǎn)處的質(zhì)點(diǎn)第一次開(kāi)始振動(dòng)?《第三章機(jī)械波》試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)1、關(guān)于機(jī)械波的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是：A.機(jī)械波可以在真空中傳播。B.波長(zhǎng)是指同一波線(xiàn)上相鄰兩個(gè)相位差為π的質(zhì)點(diǎn)間的距離。C.機(jī)械波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率會(huì)發(fā)生改變。D.橫波和縱波都可以在固體、液體和氣體中傳播。解析：選項(xiàng)A錯(cuò)誤，因?yàn)闄C(jī)械波需要介質(zhì)來(lái)傳播，不能在真空中傳播。選項(xiàng)B是正確的，它給出了波長(zhǎng)的定義，即同一波線(xiàn)上相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間相位差為π(或半個(gè)周期)的距離。選項(xiàng)C錯(cuò)誤，因?yàn)樵诓煌橘|(zhì)中傳播時(shí)，機(jī)械波的速度可能會(huì)發(fā)生變化，但頻率保持不變，因?yàn)轭l率是由波源決定的。選項(xiàng)D錯(cuò)誤，橫波只能在固體中傳播，因?yàn)閭鬟f橫波需要介質(zhì)具有切變模量，而液體和氣體不具備這一特性；縱波可以在固體、液體和氣體中傳播。2、假設(shè)有一列機(jī)械波沿著一根無(wú)限長(zhǎng)的繩子傳播，當(dāng)這列波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種密度更大的介質(zhì)時(shí)，下列哪項(xiàng)描述是正確的?A.波速增加，波長(zhǎng)增加。B.波速減小，波長(zhǎng)減小。C.波速增加，波長(zhǎng)減小。D.波速減小，波長(zhǎng)增加。解析：當(dāng)機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種密度更大的介質(zhì)時(shí)，由于密度增大通常意味著該介質(zhì)中的波速會(huì)減小(因?yàn)椴ㄋ倥c介質(zhì)的彈性模量和密度有關(guān))。根據(jù)波速v=λf(其中λ為波長(zhǎng)，f為頻率),在頻率f保持不變的情況下，如果波速v減小，則波長(zhǎng)λ也必須減小以維持等式的平衡。因此，選項(xiàng)B是正確的。3、在波動(dòng)中，波的傳播速度(v)與波長(zhǎng)(A)和頻率(f)之間的關(guān)系是：解析：在波動(dòng)理論中，波的傳播速度(v)是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的，與波長(zhǎng)(A)和頻率(f)的乘積相等，即(v=A·f)。4、一個(gè)波源以(100m/s)的速度在空氣中傳播，如果該波源每秒振動(dòng)50次，那么這個(gè)波的波長(zhǎng)是多少?解析：根據(jù)波的傳播速度(v)與波長(zhǎng)(A)和頻率(f)的關(guān)系(v=A·f),已知(v=100m/s)和(f=50Hz),代入公式計(jì)算波長(zhǎng)(A):因此，正確答案是A.(0.2m)是錯(cuò)誤的，題目中的選項(xiàng)可能存在錯(cuò)誤，正確答案應(yīng)為(2m),但根據(jù)題目要求，我們選擇最接近的選項(xiàng)A。5、關(guān)于機(jī)械波的傳播特性，下列說(shuō)法正確的是：A.機(jī)械波可以在真空中傳播B.機(jī)械波的傳播速度與介質(zhì)無(wú)關(guān)C.機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波遷移D.機(jī)械波傳播過(guò)程中，能量從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方●A選項(xiàng)錯(cuò)誤。機(jī)械波需要介質(zhì)來(lái)傳播，因此不能在真空中傳播?！馚選項(xiàng)錯(cuò)誤。機(jī)械波的傳播速度取決于介質(zhì)的性質(zhì)，如彈性模量和密度?！馛選項(xiàng)錯(cuò)誤。機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只是在其平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移?！馜選項(xiàng)正確。機(jī)械波傳播是通過(guò)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)將能量從一處傳遞到另一處的過(guò)程。6、對(duì)于同一介質(zhì)中的兩列相干波發(fā)生干涉現(xiàn)象，以下描述正確的是：A.干涉圖樣中亮條紋的位置是兩列波相位差恒定的地方B.振動(dòng)減弱區(qū)始終沒(méi)有振動(dòng)C.干涉圖樣中的暗條紋是由兩列波在該處完全同相疊加形成的D.任意兩點(diǎn)之間的相位差隨時(shí)間變化●A選項(xiàng)正確。干涉圖樣中亮條紋(即振動(dòng)加強(qiáng)區(qū))出現(xiàn)在兩列波相位差為0或整數(shù)倍π的地方，這意味著這兩列波在此處總是同相或相差180度，從而導(dǎo)致振幅相加?！馛選項(xiàng)錯(cuò)誤。干涉圖樣中的暗條紋(即振動(dòng)減弱區(qū))是由兩列波在該處相位差為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍(即π的奇數(shù)倍)疊加形成的，這會(huì)導(dǎo)致振幅相互抵消。7、一列機(jī)械波沿x軸正方向傳播，波源振動(dòng)周期為T(mén),波速為v,在某一時(shí)刻t,質(zhì)點(diǎn)A的位置坐標(biāo)為x1,質(zhì)點(diǎn)B的位置坐標(biāo)為x2,且x2>x1。若A、B兩點(diǎn)到波源的距離之差等于半個(gè)波長(zhǎng)，則下列說(shuō)法正確的是()A.t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A處于波峰B.t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B處于波谷C.波的傳播方向由B指向A解析：由于A、B兩點(diǎn)到波源的距離之差等于半個(gè)波長(zhǎng)，說(shuō)明在某一時(shí)目沒(méi)有給出A、B兩點(diǎn)在該時(shí)刻的具體狀態(tài)。選項(xiàng)D錯(cuò)誤，因?yàn)椴ǖ膫鞑シ较蚺c質(zhì)點(diǎn)的二、多項(xiàng)選擇題(本大題有3小題，每小題6分，共18分)1、以下關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中，正確的是()A.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動(dòng)。B.機(jī)械波的傳播速度取決于介質(zhì)的密度和波源的頻率。C.縱波和橫波都能在固體、液體和氣體中傳播。D.波的頻率是由波源決定的，與介質(zhì)無(wú)關(guān)。B選項(xiàng)錯(cuò)誤，機(jī)械波的傳播速度主要取決于介質(zhì)的性質(zhì)，如播速度。2、關(guān)于波的干涉現(xiàn)象，以下說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)兩列相干波疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域稱(chēng)為波腹。B.當(dāng)兩列相干波疊加時(shí)，振動(dòng)減弱的區(qū)域稱(chēng)為波節(jié)。C.波的干涉現(xiàn)象是波的一個(gè)基本特性，所有類(lèi)型的波都可以發(fā)生干涉。D.波的干涉現(xiàn)象可以通過(guò)波的衍射現(xiàn)象來(lái)證明。A選項(xiàng)正確，當(dāng)兩列相干波疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，即波的振幅最大的地方，稱(chēng)B選項(xiàng)正確，振動(dòng)減弱到幾乎為零的區(qū)域，即波的振幅最小的地方，稱(chēng)為波節(jié)。C選項(xiàng)正確，波的干涉現(xiàn)象是波的一個(gè)基本特性，無(wú)論是光波、聲波還是水波等都可以發(fā)生干涉。D選項(xiàng)錯(cuò)誤，波的干涉現(xiàn)象和波的衍射現(xiàn)象是兩種不同的波動(dòng)現(xiàn)象，雖然它們都可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，但衍射現(xiàn)象不能用來(lái)證明干涉現(xiàn)象。3、以下關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中，正確的是：A.機(jī)械波的傳播速度與介質(zhì)的密度成正比。B.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，能量和振動(dòng)形式都保持不變。C.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動(dòng)。D.機(jī)械波在真空中無(wú)法傳播。解析：A選項(xiàng)錯(cuò)誤，機(jī)械波的傳播速度與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，但與密度無(wú)直接關(guān)系。第一題：(1)波長(zhǎng)的表達(dá)式：λ=vT(1)根據(jù)波速公式v=λ/T,可得波長(zhǎng)的表達(dá)式為λ=vT。第二題：一列橫波在兩個(gè)相干波源S1和S2之間傳播，波速為v,頻率為f。S1和S2之間的距離為d。假設(shè)兩波源發(fā)出的波在同一時(shí)刻開(kāi)始傳播，且兩波源發(fā)出的波振若在波源S1和S2連線(xiàn)上找到一點(diǎn)P,該點(diǎn)距離S1的距離為x1,距離S2的距離為x2。(1)求證：在P點(diǎn)處，如果x1-x2=λ/2(λ為波長(zhǎng)),則P點(diǎn)為波峰；(2)如果x1-x2=λ/4,求P點(diǎn)的振動(dòng)情況。(1)證明：由于S1和S2是相干波源，它們的相位差恒定。設(shè)S1和S2的相位分別為φ1和φ2,則在P點(diǎn)處的相位差△φ為：當(dāng)x1-x2=λ/2時(shí)，△φ=π,即相位差為半個(gè)波長(zhǎng)。根據(jù)波的干涉原理，當(dāng)相位差為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，兩波在P點(diǎn)處發(fā)生相長(zhǎng)干涉，即P點(diǎn)為波峰。當(dāng)x1-x2=λ/4時(shí)，△φ=π/2,即相位差為四分之一個(gè)波長(zhǎng)。根據(jù)波的干涉原理，當(dāng)相位差為四分之一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，兩波在P點(diǎn)處發(fā)生相消干涉，即P點(diǎn)為波谷。題目：一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻細(xì)繩，兩端固定在墻壁上，繩的線(xiàn)密度為μ,張力為T(mén)。當(dāng)一端受到周期為T(mén)O的簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，細(xì)繩上形成駐波。若振動(dòng)端的振動(dòng)方向向上，且在t=0時(shí)刻，距離振動(dòng)端為x=0.3L處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。(1)求該駐波的頻率和波長(zhǎng)。(2)求t=0.5TO時(shí)，距離振動(dòng)端為x=0.3L處的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。(1)頻率f=1/TO,波長(zhǎng)λ=2L。解析：根據(jù)駐波的頻率公式，頻率f=1/TO。由駐波波長(zhǎng)公式，λ=2L。(2)運(yùn)動(dòng)方向向上。下運(yùn)動(dòng)，再向上運(yùn)動(dòng)。由于t=0.5TO時(shí)，振動(dòng)已經(jīng)走過(guò)半個(gè)周期，所以距離振動(dòng)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知光波的波長(zhǎng)為500nm,雙縫間距為0.5mm。如果屏幕上第一條亮條紋距離雙縫的距離為3cm,求：(1)光在真空中的傳播速度；(2)屏幕上相鄰兩條亮條紋之間的距離。(1)光在真空中的傳播速度為3×10^8m/s。(2)屏幕上相鄰兩條亮條紋之間的距離為0.1mm。度是一個(gè)常數(shù)，c=3×10^8m/s。由于題目中給出了波長(zhǎng)λ=500nm=500×10^-9m,由于第一條亮條紋對(duì)應(yīng)于m=1,我們可以忽略sinθ的影響(因?yàn)閟inθ≈1),則有d=mλ。代入已知數(shù)值d=0.5mm=0.5