2022-2023學(xué)年高中物理 第2章 機(jī)械波單元測(cè)試 教科版選修3-4一、選擇題(每小題5分，共50分)1(多選)如圖1所示，為一波源O做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況，則()圖1A該波源正在移向A點(diǎn)B該波源正在移向B點(diǎn)C在A處觀察波的頻率變低D在B處觀察波的頻率變低解析波源在某一位置產(chǎn)生一列波面后，該波面以該位置為球心，以波速作為傳播速度向外傳播，反之，由波面可確定出該波面的產(chǎn)生位置，即波源波面半徑大，表示產(chǎn)生時(shí)間早，傳播時(shí)間長(zhǎng)對(duì)照?qǐng)D示，可確定出波源由右向左移動(dòng)，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于觀察者不動(dòng)，故波面經(jīng)過(guò)觀察者的速度等于波速，而在A處觀察時(shí)，相鄰波面間距比波源不動(dòng)時(shí)間距小，因而經(jīng)過(guò)觀察者時(shí)間間隔短，頻率大，同理在B處時(shí)間間隔長(zhǎng)，頻率小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確答案AD2圖2分別表示一列水波在傳播過(guò)程中遇到了小孔(、圖)或障礙物(、圖)，其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有()圖2A只有B只有C只有D只有解析圖中小孔與波長(zhǎng)相差不多，能發(fā)生明顯衍射，圖中障礙物與波長(zhǎng)相差不多，能發(fā)生明顯衍射，圖中障礙物比波長(zhǎng)大得多，不能發(fā)生明顯衍射故正確答案為A答案A3(多選)如圖3中S1、S2是兩個(gè)相干波源，由它們發(fā)出的波相互疊加，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷則對(duì)a、b、c三點(diǎn)振動(dòng)情況的下列判斷中，正確的是()圖3Ab處的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱Ba處永遠(yuǎn)是波峰與波峰相遇Cb處在該時(shí)刻是波谷與波谷相遇Dc處的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱解析b處此刻是波谷和波谷相遇，位移為負(fù)的最大值，振動(dòng)也是加強(qiáng)的，A錯(cuò)，C正確；a處此刻是波峰與波峰相遇，過(guò)半個(gè)周期后變成波谷與波谷相遇，始終是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，并非永遠(yuǎn)是波峰與波峰相遇的點(diǎn)，B錯(cuò)；c處此刻是峰、谷相遇，過(guò)半個(gè)周期后仍是峰、谷相遇，它的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱，D正確答案CD4一列簡(jiǎn)諧橫波沿某一直線傳播，A、B是該直線上相距1.2 m的兩點(diǎn)，從波到達(dá)其中一點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，4 s內(nèi)A完成8次全振動(dòng)，B完成10次全振動(dòng)，則該波的傳播方向及波速分別為()A方向由A向B，v0.3 m/sB方向由B向A，v0.3 m/sC方向由B向A，v1.5 m/sD方向由A向B，v1.5 m/s解析由于4 s內(nèi)B完成的全振動(dòng)次數(shù)大于A完成的全振動(dòng)的次數(shù)，所以波由B向A傳播周期T s0.4 s，A、B在4 s內(nèi)完成的全振動(dòng)相差2次，即A、B間相距兩個(gè)波長(zhǎng)；21.2 m，0.6 m，即v1.5 m/s.答案C5一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t0時(shí)刻的波形如圖4甲所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是()圖4A沿x軸負(fù)方向，60 m/sB沿x軸正方向，60 m/sC沿x軸負(fù)方向，30 m/sD沿x軸正方向，30 m/s解析t0時(shí)質(zhì)點(diǎn)P向下振動(dòng)，由波形圖甲可以看出與質(zhì)點(diǎn)P相鄰的右側(cè)質(zhì)點(diǎn)位于質(zhì)點(diǎn)P下方，故質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)是由其右側(cè)質(zhì)點(diǎn)引起的，波沿x軸負(fù)方向傳播，B、D錯(cuò)誤；由圖甲可得該波波長(zhǎng)24 m，由圖乙可得周期T0.4 s，故波速v60 m/s，A正確，B錯(cuò)誤答案A6(多選)如圖5所示，S是x軸上的上、下振動(dòng)的波源，振動(dòng)頻率為10 Hz.激起的橫波沿x軸左右傳播，波速為20 m/s.質(zhì)點(diǎn)A、B到S的距離分別為sA36.8 m，sB17.2 m，且都已經(jīng)開(kāi)始振動(dòng)若此時(shí)刻波源S正通過(guò)平衡位置向上振動(dòng)，則該時(shí)刻()圖5AB位于x軸上方，運(yùn)動(dòng)方向向下BB位于x軸下方，運(yùn)動(dòng)方向向上CA位于x軸上方，運(yùn)動(dòng)方向向上DA位于x軸下方，運(yùn)動(dòng)方向向下解析由vf，可得 m2 m，sB17.2 m8，去整8，留零，B的振動(dòng)狀態(tài)應(yīng)跟與振源S相距的B相同(如圖所示)，由此可判斷B點(diǎn)在x軸上方，運(yùn)動(dòng)方向向下；sA36.8 m18，去整18，留零.由于，所以A點(diǎn)在x軸下方，運(yùn)動(dòng)方向向下，故A、D正確答案AD7(多選)一列波源在x0處的簡(jiǎn)諧波，沿x軸正方向傳播，周期為0.02 s，t0時(shí)刻的波形如圖6所示此時(shí)x12 cm處的質(zhì)點(diǎn)P恰好開(kāi)始振動(dòng)則()圖6A質(zhì)點(diǎn)P開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸正方向B波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸負(fù)方向C此后一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為8 cmD這列波的波速為4 m/s解析質(zhì)點(diǎn)P開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸負(fù)方向，波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸負(fù)方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；此后一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為4個(gè)振幅，為4×5 cm20 cm，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；這列波的波長(zhǎng)8 cm，波速v4 m/s，選項(xiàng)D正確答案BD8質(zhì)點(diǎn)以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心位置在y軸上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖7所示，振動(dòng)在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為1.0 m/s.0.3 s后，此質(zhì)點(diǎn)立即停止運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過(guò)0.1 s后的波形圖為下圖中的()圖7解析簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波源停止振動(dòng)后，波將繼續(xù)在介質(zhì)中勻速傳播，0.4 s內(nèi)簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中傳播的總距離為xvt0.4 m，即0.4 s時(shí)，x軸上0.4 m處的質(zhì)點(diǎn)剛好起振，由振動(dòng)圖像可知其振動(dòng)方向沿y軸正方向，故C選項(xiàng)描述的波形圖正確答案C9圖8為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，實(shí)線為t0時(shí)刻的波形圖，虛線為t0.6 s時(shí)刻的波形圖，波的周期T >0.6 s，則()圖8A波的周期為2.4 sB在t0.9 s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C經(jīng)過(guò)0.4 s，P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為4 mD在t0.5 s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)波峰位置解析波向左傳播且T0.6 s，可得波向左傳播周期，所以周期為0.8 s，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在t0.9 s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以B錯(cuò)誤；經(jīng)0.4 s(半個(gè)周期)，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為兩個(gè)振幅，為0.4 m，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；波速v10 m/s,0.5 s內(nèi)波向左傳播的距離為10×0.5 m5 m，故經(jīng)過(guò)0.5 s正好波峰傳播到Q點(diǎn)，所以D正確答案D10一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播，波長(zhǎng)為，周期為T(mén).t0時(shí)刻的波形如圖9甲所示，a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)圖乙是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像下列說(shuō)法中正確的是()圖9At0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大 Bt0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的小C圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng) D圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)解析由圖甲可知，t0時(shí)，a在正向最大位移處，v0，加速度最大；b在平衡位置，速度最大，加速度為0，且振動(dòng)方向沿y軸負(fù)向，圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)，選項(xiàng)A、B、C都錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確答案D二、填空題(每小題5分，共10分)11一列沿著x軸正方向傳播的橫波，在t0時(shí)刻的波形如圖10甲所示圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示圖10質(zhì)點(diǎn)N的振幅是_m，振動(dòng)周期為_(kāi)s，圖乙表示質(zhì)點(diǎn)_(從質(zhì)點(diǎn)K、L、M、N中選填)的振動(dòng)圖像，該波的波速為_(kāi)m/s.解析從甲、乙圖可看出波長(zhǎng)2.0 m，周期T4 s，振幅A0.8 m；乙圖中顯示t0時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng)，甲圖波形圖中，波向x軸正方向傳播，則質(zhì)點(diǎn)L正在平衡位置向上振動(dòng)，波速v0.5 m/s.答案0.84L0.512一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t0時(shí)刻的完整波形如圖11所示當(dāng)t0.7 s時(shí)，A點(diǎn)第4次位于波峰位置，B點(diǎn)首次位于波谷位置，則再經(jīng)過(guò)_ s，A、B又再次回到平衡位置，此時(shí)A、B相距_ m.圖11解析當(dāng)t0.7 s時(shí)，A點(diǎn)第4次位于波峰位置，即3個(gè)半周期，由此可知，波的周期T0.2 s，再經(jīng)，即0.05 s，A、B又再次回到平衡位置由波動(dòng)圖像可知，波長(zhǎng)為20 m，當(dāng)B點(diǎn)首次到達(dá)波谷時(shí)，可認(rèn)為A點(diǎn)的振動(dòng)通過(guò)3個(gè)半周期恰好傳到B點(diǎn)，故A、B相距的距離為3個(gè)半波長(zhǎng)，即70 m.答案0.0570三、計(jì)算題(共4小題，共40分)13(8分)圖12為沿x軸向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t1.2 s時(shí)的波形位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的觀察者觀測(cè)到在4 s內(nèi)有10個(gè)完整的波經(jīng)過(guò)該點(diǎn)圖12(1)求該波的振幅、頻率、周期和波速；(2)畫(huà)出平衡位置在x軸上x(chóng)2 m處的質(zhì)點(diǎn)在00.6 s內(nèi)的振動(dòng)圖像解析(1)該波的振幅A0.1 m，頻率f2.5 Hz，周期T0.4 s波速vf5 m/s.(2)如圖所示答案(1)0.1 m2.5 Hz0.4 s5 m/s(2)見(jiàn)解析圖14(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(diǎn)開(kāi)始用彩筆每隔0.50 m標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，依次記為A、B、C、D如圖13所示現(xiàn)用振動(dòng)裝置拉著繩子的端點(diǎn)A沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若A點(diǎn)起振方向向上，經(jīng)0.1 s第一次達(dá)正向最大位移，此時(shí)C點(diǎn)恰好開(kāi)始起振，則：圖13(1)繩子形成的波是橫波還是縱波？簡(jiǎn)要說(shuō)明判斷依據(jù)，并求波速為多大；(2)從A開(kāi)始振動(dòng)，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間J點(diǎn)第一次向下達(dá)到最大位移？(3)畫(huà)出當(dāng)J點(diǎn)第一次向下達(dá)到最大位移時(shí)的波形圖像解析(1)繩子形成的波是橫波，因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直由題意知，波的周期T0.4 s，波長(zhǎng)為4 m，所以波速v10 m/s.(2)從A開(kāi)始振動(dòng)，設(shè)J點(diǎn)開(kāi)始起振經(jīng)過(guò)時(shí)間t1，則：t1 s0.45 s，設(shè)J點(diǎn)向上起振后經(jīng)t2時(shí)間第一次到負(fù)向最大位移，則：t2T0.3 s，所以，所求時(shí)間：tt1t20.75 s.(3)波形圖像如圖所示答案(1)橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直10 m/s(2)0.75 s(3)見(jiàn)解析圖15(10分)漁船常利用超聲波來(lái)探測(cè)遠(yuǎn)處魚(yú)群的方位，已知某超聲波的頻率為1.0×105 Hz，某時(shí)刻該超聲波在水中傳播的波動(dòng)圖像如圖14所示圖14(1)從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，畫(huà)出x7.5×103 m處質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像(至少一個(gè)周期)，(2)現(xiàn)測(cè)得超聲波信號(hào)從漁船到魚(yú)群往返一次所用的時(shí)間為4 s，求魚(yú)群與漁船間的距離(忽略船和魚(yú)群的運(yùn)動(dòng))解析(1)T1.0×105s，故所求圖像如圖所示(2)由波形圖讀出波長(zhǎng)15×103m，由波速公式得vf魚(yú)群與漁船的距離為xvt聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得x3 000 m.答案(1)見(jiàn)解析(2)3 000 m16(12分)一列橫波在x軸上傳播，a、b是x軸上相距sab6 m的兩質(zhì)點(diǎn)，t0時(shí)，b點(diǎn)正好到達(dá)最高點(diǎn)，且b點(diǎn)到x軸的距離為4 cm，而此時(shí)a點(diǎn)恰好經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)已知這列波的頻率為25 Hz.(1)求經(jīng)過(guò)時(shí)間1 s，a質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程；(2)若a、b在x軸上的距離大于一個(gè)波長(zhǎng)，求該波的波速解析(1)質(zhì)點(diǎn)a一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)的路程s04A0.16 m，1 s內(nèi)的周期數(shù)是n25,1 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程sns04 m.(2)波由a傳向b時(shí)，sab.vf m/s(n1,2,3，)；波由b傳向a時(shí)，sab，vf m/s(n1,2,3，)答案(1)4 m(2) m/s(n1,2,3，)或 m/s(n1,2,3，)