人教版選修3-4 第十二章機(jī)械波 單元檢測(cè) (滿分:100分;時(shí)間:90分鐘)一、選擇題(每小題6分,共54分)1.關(guān)于機(jī)械波,紫珠、藍(lán)仔、白胖、黃娃四位同學(xué)各自發(fā)表了自己的觀點(diǎn):紫珠說(shuō):樹(shù)葉在水面上下振動(dòng),說(shuō)明機(jī)械波并不向外傳遞介質(zhì);藍(lán)仔說(shuō):只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象,縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象;白胖說(shuō):只有橫波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象,縱波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象;黃娃說(shuō):機(jī)械波的頻率由波源決定。他們的觀點(diǎn)正確的是()A.B.C.D.2.即將進(jìn)站的列車(chē)發(fā)出一鳴笛聲,持續(xù)時(shí)間為t。若列車(chē)的速度為v1,空氣中的聲速為v2,則站臺(tái)上的人聽(tīng)到鳴笛聲持續(xù)的時(shí)間為()A.tB.v1+v2v2tC.v2-v1v2tD.v1v2t3.(多選)如圖所示是一波源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()A.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4.(多選)在空氣中的同一區(qū)域內(nèi),兩列聲波波源的振動(dòng)情況如圖所示,可以肯定的是()A.a波源的頻率為b波源頻率的2倍B.a波的波長(zhǎng)為b波波長(zhǎng)的2倍C.a、b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D.通過(guò)同一狹縫,a波的衍射效果比b波明顯5.(多選)體育課上李輝同學(xué)一腳把足球踢到了足球場(chǎng)下面的池塘中間。王奇提出用石頭激起水波讓水浪把足球推到池邊,他拋出一石塊到水池中激起了一列水波,結(jié)果足球并沒(méi)有被推到池邊。大家一籌莫展,恰好物理老師來(lái)了,大家進(jìn)行了關(guān)于波的討論。物理老師把兩片小樹(shù)葉放在水面上,大家觀察發(fā)現(xiàn)兩片小樹(shù)葉在做上下振動(dòng),當(dāng)一片樹(shù)葉在波峰時(shí)恰好另一片樹(shù)葉在波谷,兩樹(shù)葉在1 min內(nèi)都上下振動(dòng)了36次,兩樹(shù)葉之間有2個(gè)波峰,他們測(cè)出兩樹(shù)葉間水面距離是4 m。則下列說(shuō)法正確的是()A.該列水波的頻率是36 HzB.該列水波的波長(zhǎng)是1.6 mC.該列水波的波速是0.96 m/sD.兩片樹(shù)葉的位移始終等大反向E.足球不能被推到池邊的原因是水波的振幅太小6.一列簡(jiǎn)諧橫波a,某時(shí)刻的波形如圖甲所示。從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)t=T2后波上質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象如圖乙所示。波a與另一列簡(jiǎn)諧橫波b相遇能發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,則下列判斷正確的是()A.波a沿x軸正方向傳播B.波b的頻率為0.4 HzC.從該時(shí)刻起,再經(jīng)過(guò)0.4 s,質(zhì)點(diǎn)A通過(guò)的路程為40 cmD.若波a遇到障礙物能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,則障礙物的尺寸一定比0.4 m大很多7.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波,在t=0.6 s時(shí)刻的圖象如圖甲所示,此時(shí),P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移大小均為1 cm,波上A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示,則以下說(shuō)法正確的是()A.這列波沿x軸正方向傳播B.這列波的波速是503 m/sC.從t=0.6 s開(kāi)始,緊接著的t=0.6 s時(shí)間內(nèi),A質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程是10 mD.從t=0.6 s開(kāi)始,質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早0.4 s回到平衡位置E.若該波在傳播過(guò)程中遇到一個(gè)尺寸為22 m的障礙物不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象8.如圖所示,S1、S2是兩個(gè)相干波源,它們振動(dòng)同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是()A.b質(zhì)點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B.c質(zhì)點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)C.該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移不為0D.d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)既不加強(qiáng)也不減弱9.(多選)沿x軸正方向傳播的一列橫波t=0時(shí)刻的波形如圖所示,其波速為200 m/s,下列說(shuō)法正確的是()A.從t=0時(shí)刻開(kāi)始,質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先到達(dá)平衡位置B.從t=0時(shí)刻開(kāi)始,經(jīng)0.01 s質(zhì)點(diǎn)b通過(guò)的路程為 0.4 mC.從t=0時(shí)刻開(kāi)始,經(jīng)0.01 s質(zhì)點(diǎn)a沿x軸正方向傳播了2 mD.若該波傳播過(guò)程中遇到寬約3 m的障礙物,則能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象E.t=0.02 s時(shí)刻,x=9 m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰位置二、非選擇題(共46分)10.(6分)如圖甲為一列沿x軸正向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,圖乙為質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象。則由圖可知波速為 m/s;固定在x=50 m處的接收器接收到該波頻率5 Hz(選填“大于”“小于”或“等于”)。11.(6分)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,圖甲是波傳播到x=5 m的M點(diǎn)時(shí)的波形圖,圖乙是質(zhì)點(diǎn)N(x=3 m)從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象,Q是位于x=10 m處的質(zhì)點(diǎn),則Q點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí),振動(dòng)方向沿y軸方向(填“正”或“負(fù)”);經(jīng)過(guò)s,Q點(diǎn)第一次到達(dá)波峰。12.(14分)甲、乙兩列完全相同的橫波分別從波源A、B沿x軸相向傳播,t=0時(shí)的波形圖象如圖所示,如果兩列波的波速都是10 m/s,求:(1)甲、乙兩列波的頻率各是多少?(2)第幾秒末兩列波相遇?相遇時(shí)C、D兩點(diǎn)間有哪些質(zhì)點(diǎn)位移最大?13.(20分)如圖所示,兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,兩波源分別位于x=-0.2 m和x=1.2 m處,兩列波的速度均為v=0.4 m/s,兩列波的振幅均為2 cm。圖示為t=0時(shí)刻兩列波的圖象(傳播方向如圖所示),此刻平衡位置處于x=0.2 m和x=0.8 m的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x=0.5 m處,求:(1)質(zhì)點(diǎn)M的起振方向。(2)t=2 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M的縱坐標(biāo)。(3)0到2 s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M通過(guò)的路程。(4)畫(huà)出t=1 s時(shí)x=0.2 m到x=0.8 m之間的波形圖。答案一、選擇題1.D機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)形式向外傳播,是能量向外傳遞,介質(zhì)只在各自平衡位置附近振動(dòng),不向外傳遞,故正確;衍射、干涉是波特有的現(xiàn)象,一切波都能發(fā)生衍射、干涉現(xiàn)象,故、錯(cuò)誤;由機(jī)械波的性質(zhì)可知,機(jī)械波的頻率由波源決定,故正確。故選項(xiàng)D正確。2.C設(shè)鳴笛時(shí)列車(chē)與站臺(tái)上的人的距離為s,鳴笛期間車(chē)走的位移為s1,則鳴笛結(jié)束時(shí)車(chē)到人的距離為s2=s-s1=s-v1t,從鳴笛開(kāi)始到人聽(tīng)到聲音結(jié)束用的時(shí)間t總=t+s-v1tv2,開(kāi)始時(shí)聲音傳播的時(shí)間t0=sv2,站臺(tái)上的人聽(tīng)到鳴笛聲持續(xù)的時(shí)間t=t+s-v1tv2-sv2=v2-v1v2t,A、B、D錯(cuò)誤,C正確。3.AD波源O做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿波源運(yùn)動(dòng)的方向波面會(huì)被壓縮,由圖可知,該波源正在移向A點(diǎn),故選項(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,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。4.BD由題中波的圖象可以看出,a波的周期是b波的2倍,故a波的頻率是b波的12,因?yàn)椴ㄋ傧嗟?同一介質(zhì)),由波速公式v=f可知a波的波長(zhǎng)等于b波的2倍,故A錯(cuò),B正確;兩列波產(chǎn)生干涉的條件之一是頻率相等,可知a、b兩列波疊加不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉,C錯(cuò)誤;波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,故D正確。5.BCD兩樹(shù)葉在1 min內(nèi)都上下振動(dòng)了36次,則樹(shù)葉振動(dòng)的周期T=6036 s=53 s,樹(shù)葉振動(dòng)的頻率f=1T=0.6 Hz,水波的頻率為0.6 Hz,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。兩樹(shù)葉之間有2個(gè)波峰,當(dāng)一片樹(shù)葉在波峰時(shí)恰好另一片樹(shù)葉在波谷,兩樹(shù)葉間水面距離是4 m,所以52=4 m,解得該列水波的波長(zhǎng)=1.6 m,故B項(xiàng)正確。根據(jù)v=f可得,水波的波速v=1.60.6 m/s=0.96 m/s,故C項(xiàng)正確。一片樹(shù)葉在波峰時(shí)恰好另一片樹(shù)葉在波谷,兩者平衡位置間的距離是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,兩片樹(shù)葉的位移始終等大反向,故D項(xiàng)正確。水波傳播時(shí),各質(zhì)點(diǎn)在自身的平衡位置附近振動(dòng),并不隨波遷移,所以足球不能被推到池邊,故E項(xiàng)錯(cuò)誤。6.C結(jié)合題中乙圖可知題中甲圖中A點(diǎn)計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)正向上振動(dòng),由波形平移法可知波a沿x軸負(fù)方向傳播,故A錯(cuò)誤;由題乙圖得到波a的周期為T(mén)=0.4 s,故頻率為f=1T=10.4 Hz=2.5 Hz,發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件之一是兩列波的頻率相同,故若此波遇到另一列簡(jiǎn)諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,則所遇到的波b的頻率為2.5 Hz,故B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程為s=4A=410 cm=40 cm,故C正確;由題中甲圖得波長(zhǎng)為=0.4 m;發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相差不大或者比波長(zhǎng)小,故若波a遇到障礙物能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,該障礙物的尺寸一定與0.4 m相差不大或者比0.4 m小,故D錯(cuò)誤。7.ABD由題中乙圖讀出t=0.6 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A的速度方向?yàn)檠貀軸負(fù)方向,由題甲圖判斷出波的傳播方向?yàn)檠豿軸正向,故A正確;由題中甲圖得出該波的波長(zhǎng)=20 m,由題中乙圖得出周期T=1.2 s,則波速v=T=201.2 m/s=503 m/s,故B正確;因t=0.6 s=12T,質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程是4倍振幅,則經(jīng)過(guò)12T時(shí),A質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程s=2A=22 cm=4 cm,故C錯(cuò)誤;題中圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早回到平衡位置;將此圖象與正弦曲線進(jìn)行對(duì)比可知:P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xP=203 m,Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xQ=403 m,根據(jù)波形的平移法可知質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早回到平衡位置的時(shí)間t=xQ-xPv=203503 s=0.4 s,故D正確;發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多,該波的波長(zhǎng)為20 m,根據(jù)這個(gè)條件可知該波在傳播過(guò)程中遇到一個(gè)尺寸為22 m的障礙物,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,故E錯(cuò)誤。8.A圖示時(shí)刻b質(zhì)點(diǎn)處是兩列波波峰與波峰疊加的地方,但隨著時(shí)間推移,可以是波谷與波谷疊加的地方,但振動(dòng)始終是加強(qiáng)的,故A正確;c質(zhì)點(diǎn)處是波谷與波谷疊加的地方,但隨著時(shí)間推移,可以是波峰與波峰疊加的地方,但振動(dòng)始終是加強(qiáng)的,因此是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),故B錯(cuò)誤;a質(zhì)點(diǎn)處是兩列波波峰與波谷疊加的地方,由于兩列波振幅相同,該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移為0,故C錯(cuò)誤;d質(zhì)點(diǎn)處于振動(dòng)加強(qiáng)區(qū),可以是波谷與波谷疊加的地方,也可以是波峰與波峰疊加的地方,是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),故D錯(cuò)誤。9.BDE根據(jù)題中波的形狀和傳播方向知,t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b正向下運(yùn)動(dòng),故a比b先到達(dá)平衡位置,A錯(cuò)誤;根據(jù)題中波的圖象知波長(zhǎng)=4 m,則波的周期為T(mén)=v=0.02 s,經(jīng)過(guò)0.01 s恰好為半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)的路程為振幅的2倍,即路程為0.4 m,B正確;波在傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移,C錯(cuò)誤;發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸接近或小于波長(zhǎng),D正確;t=0.02 s時(shí)刻,波沿x軸正方向傳播了一個(gè)波長(zhǎng),故x=9 m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰位置,E正確。故選B、D、E。二、非選擇題10.答案20等于解析由題中波形圖可知=4 m;由振動(dòng)圖象可知T=0.2 s,可知波速v=T=40.2 m/s=20 m/s;波的頻率為f=1T=5 Hz,則固定在x=50 m處的接收器接收到該波頻率等于5 Hz。11.答案負(fù)8解析題圖甲所示的波形為波剛傳到M點(diǎn)的波形,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向向下,故Q點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸負(fù)方向。由題圖甲可以看出波長(zhǎng)=4 m,由題圖乙可以看出周期T=4 s,所以波速v=T=44 m/s=1 m/s。由題圖甲還可以看出,最前面的波峰距Q點(diǎn)的距離x=8 m,最前面的波峰傳播到Q點(diǎn),也就是Q點(diǎn)第一次到達(dá)波峰,則時(shí)間t=xv=81 s=8 s。12.答案(1)2.5 Hz2.5 Hz(2)0.2 sx=5 m;x=7 m解析(1)由題圖知甲、乙兩列波的波長(zhǎng)均為=4 m,又因波速均為v=10 m/s,所以由f=v得f=104 Hz=2.5 Hz,故甲、乙兩列波的頻率均為2.5 Hz。(2)設(shè)經(jīng)t時(shí)間兩波相遇,則2vt=4 m,所以t=4210 s=0.2 s,又因T=1f=12.5 s=0.4 s,故波分別向前傳播2相遇。此時(shí)兩列波的圖象如圖中的虛線所示。故C、D間x=5 m和x=7 m處的質(zhì)點(diǎn)位移最大。13.答案(1)沿y軸負(fù)方向(2)質(zhì)點(diǎn)M的縱坐標(biāo)為-4 cm(3)20 cm(4)見(jiàn)解析解析(1)由波的傳播方向可確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,根據(jù)“帶動(dòng)法”可知,兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,則質(zhì)點(diǎn)P、Q均沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)M的起振方向也沿y軸負(fù)方向。(2)由圖可知,兩波的波長(zhǎng)為0.4 m,波速v=0.4 m/s,波的周期為T(mén)=v=0.40.4 s=1 s,由圖可知,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的平衡位置到M的平衡位置的距離都是0.3 m。波傳到M的時(shí)間都是t1=0.30.4 s=0.75 s=34T,M點(diǎn)起振的方向向下,再經(jīng)過(guò)t2=1.25 s=54T,兩波的波谷恰好傳到質(zhì)點(diǎn)M,所以M點(diǎn)的位移為-4 cm。(3)0到2 s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)的時(shí)間是54 s,通過(guò)的路程為s=544(2A)=102 cm=20 cm。(4)經(jīng)過(guò)1 s,兩列波都向前傳播了0.4 m,由波的疊加原理分析可以知道,在t=1 s時(shí),M處于波谷位置,位移為-4 cm,x=0.4 m和x=0.6 m 處質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置,x=0.2 m和x=0.8 m處質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置,x=0.2 m到x=0.8 m之間的波形如圖所示: