2021年新课标版物理选修3-4-《机械波》章末测试.docx

《机械波》章末测试
说明：本测试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，考试时间90分钟，满分100分．
第Ⅰ卷(选择题)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分．每小题至少有一个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)
1．以下说法正确的是(　　)
A．在室内讲话的声音比在旷野讲话的声音洪亮，是声波的多普勒效应
B．在水里的人能听到岸上的声音，是声波的干涉现象
C．“闻其声而不见其人”是声波的衍射现象
D．迎面驶来的汽车鸣笛时声音越来越大，是声波的干涉现象
答案　C
2．S1、S2是两个相同的波源，这两列波发生干涉时，在干涉区域内有a、b、c三点，某时刻a点有波峰和波谷相遇，b点有两列波的波谷相遇，c点有两列波的波峰相遇，问再经过时，振动加强的是(　　)
A．只有a点　　　　　 B．只有c点
C．b点和c点 D．a点和c点
解析　在发生干涉现象时两列波在介质中引起的振动状况相同，则该点振动加强，假如振动状况相反，振动减弱，所以，波峰和波峰、或者波谷和波谷相遇的点振动加强，而且加强的总是加强；波峰和波谷相遇的点振动减弱，且总是减弱，故C选项正确．
答案　C

3．一列横波沿x轴正方向传播，在某时刻的波形图为一正弦曲线，如图所示，若波速为2 m/s，下列说法正确的是(　　)
A．从图示时刻开头，经1 s质点a通过的路程为0.2 m
B．从图示时刻开头，质点b比质点a先回到平衡位置
C．若此波遇到另一列波并产生稳定干涉条纹，则另一列波的频率为0.5 Hz
D．若该波传播中遇到宽约3 m的障碍物，不能发生明显的衍射现象
解析　由图可知波长λ＝4 m，由v＝得T＝＝ s＝2 s，经过1 s，a质点通过的路程为2 A＝40 cm，故A选项错误；由λ＝4 m，若波传播中遇到宽约3 m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D选项错误；波沿x轴正向传播，则可知b质点向下振动，则B选项错误；T＝，f＝0.5 Hz，故C选项正确．
答案　C
4．(多选题)一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动，由此可知(　　)

A．该波沿x轴正方向传播
B．c正向上运动
C．该时刻以后， b比c先到达平衡位置
D．该时刻以后，b比c先到达距平衡位置最远处
解析　由题中a质点向上振动，则可知波沿x轴正向传播，A选项正确；c应向下运动，故B选项错误，而C选项正确；c质点先到达负向最大位移处，故D选项错误．
答案　AC
5．(多选题)下图①为一列简谐横波在某一时刻的波形图，下图②为质点P以此时刻为计时起点的振动图象．从该时刻起(　　)

A．经过0.35 s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离
B．经过0.25 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度
C．经过0.15 s时，波沿x轴的正方向传播了3 m
D．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向
解析　由图象可知t＝0时刻，P质点向下运动，则波向右传播，经0.35 s即1T，P点到达波峰，Q质点距平衡位置的距离小于P点，故A选项正确；经0.25 s，即1T，P到达波谷，加速度最大，故B选项错误；经0.15 s传播的距离Δx＝vΔt＝3 m，C选项正确；Q点t＝0时向上振动，经0.1 s即半个周期，其运动方向沿y轴负方向，故D选项错误．
答案　AC
6．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波．一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s到达最大位移处．在这段时间内波传播了0.5 m，则这列波(　　)
A．周期是0.2 s B．波长是0.5 m
C．波速是2 m/s D．经1.6 s传播8 m
解析　v＝＝ m/s＝5 m/s，故C选项错误；D选项正确；由于0.1 s跟周期的关系不确定，故不能确定波长和周期，故A、B选项错误．
答案　D

7．(多选题)在介质中沿x轴正方向传播的一列简谐波，在某一时刻的波形图线如图所示，此时D点刚开头振动，则以下说法正确的是(　　)
A．质点A正向y轴正方向运动
B．质点B正向y轴正方向运动
C．质点A比B先回到平衡位置
D．质点C正向y轴负方向振动
解析　无论波沿什么方向传播，介质中的质点只在平衡位置四周于波峰和波谷之间振动，介质中质点振动方向只在波峰、波谷两处转变方向，所以从波峰到波谷这段上的质点振动方向必相同．从波谷到波峰这段上的质点的振动方向也必相同．由右行波右向上、左向下可推断，向右传播的波，波峰右侧如B点振动方向向上，波峰左侧，如C，A点振动方向向下，故B、C、D选项正确．
答案　BCD
8.
一列横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，质点A的平衡位置与坐标原点O相距0.5 m，此时质点A沿y轴正方向运动，经过0.02 s第一次到达最大位移处．由此可知(　　)
A．这列波的波长为2 m
B．这列波的频率为50 Hz
C．这列波的波速为25 m/s
D．这列波沿x轴正方向传播
解析　由题中图象可知这列波的波长为2×0.5 m＝1 m，故A错误；质点A沿y轴正方向运动，因此波源在A的左侧，波沿x轴正方向传播，D正确；A由平衡位置，经过T第一次到达最大位移处，所以波的周期为0.08 s，频率为12.5 Hz，由v＝知，波速v＝＝12.5 m/s，故B、C错误．
答案　D

9．一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5 m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示，则(　　)
A．该波的振幅可能是20 cm
B．该波的波长可能是8.4 m
C．该波的波速可能是10.5 m/s
D．该波由a传到b可能历时7 s
解析　由图象可知振幅应为10 cm，故A选项错误；波由a向b传播，a靠近振源，a点的振动比b超前nT＋T，则Δx＝10.5 m＝nλ＋λ(n＝0,1,2,3…)，λ＝m，则可知B选项错误；v＝＝＝m/s，由此可知C选项错误；a传到b的时间Δt＝nT＋T，当n＝1时Δt＝7 s，故D选项正确．
答案　D
10．(多选题)一列简谐横波，在t＝0时波形如图所示，P、Q两点的坐标分别为(－1,0)、(－7,0)，波的传播方向由右向左，已知t＝0.7 s，P点其次次消灭波峰，则(　　)

A．t＝0.9 s，Q点第一次消灭波峰
B．t＝1.2 s，Q点第一次消灭波峰
C．振源起振方向肯定向上
D．质点Q位于波峰时，质点P位于波谷
解析　由图知波长λ＝4 m，其次个波峰到达P点所需时间为T＝0.7 s，有T＝0.4 s，波速v＝＝m/s＝10 m/s.第一个波峰传播到Q，传播距离Δx＝2－(－7) m＝9 m，所需时间Δt＝＝＝0.9 s，故A选项正确，B选项错误．P、Q两点间距6 m＝λ，振动状况相反，选项D正确．波的最前方x＝1 m处的质点正处于平衡位置向上运动，由此可知波源起振方向向上，选项C正确．
答案　ACD
第Ⅱ卷(非选择题)
二、填空题(本题包括2小题，共14分)
11．(6分)声波从甲介质进入乙介质中，已知入射角为30°，折射角为37°，声波在乙介质中传播速度为在甲介质中传播速度的__________倍．
解析　由折射定律可知＝＝＝1.2.
答案　1.2
12．(8分)利用超声波可以探测鱼群的位置，在一只装有超声波放射和接收装置的渔船上，当它向选定的方向放射出频率为5.8×104 Hz的超声波后，经过0.64 s收到鱼群反射回来的反射波，已知5.8×104 Hz的超声波在水中的波长为2.5 cm，则这群鱼跟渔船的距离为______________m，反射波的频率为________________Hz.
解析　设鱼群跟渔船的距离为s，由题意t＝
波速公式v＝λf，得s＝464 m.
反射波的频率不发生变化5.8×104 Hz.
答案　464　5.8×104
三、计算题(本题包括3小题，共36分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(10分)正在报警的警钟每隔0.5 s响一声．一个人正坐在以60 km/h的速度向着警钟行驶的车中．已知声音在空气中的速度为330 m/s，则这个人在每分钟内能听到几次警钟？
解析　先设空气中声速为v0.
在时间T内传播的距离s0＝v0T(T为周期)，
而声波在时间t内走的距离为s1＝v0t；
因而人不动时听到的钟声次数n0＝＝＝，
假如人以v的速度向声源运动，
则声波在时间t内距离为s2＝(v0＋v)t，
此时人听到的钟声次数为n＝＝·＝126次．
答案　126次
14．(12分)如图所示，①为某一列简谐波t＝t0时的波形图象，②是这列波上P点从这一时刻起的振动图象，试争辩．

(1)波的传播方向及传播速度；
(2)画出经2.3 s后波的图象，并求P质点的位移和P质点运动的路程．
解析　(1)由图象可知t＝t0时刻P质点由平衡位置向下运动．由此可确定波沿x轴正向传播．
由图象可知λ＝2 m，T＝0.4 s，v＝＝5.0 m/s.
(2)T＝0.4 s经Δt＝2.3 s＝5T，经2.3 s的波形图如图所示．

则P质点的位移为10 cm，路程s＝5×4A＋3A＝2.3 m.
答案　(1)5.0 m/s，沿x轴正方向传播
(2)见解析图象　10 cm　2.3 m
15．(14分)如图所示，为沿x轴向右传播的简谐横波在t＝1.2 s时的波形图，位于坐标原点的观看者观测到4 s内有10个完整的波经过该点．

(1)求该波的振幅、频率、周期和波速．
(2)画出平衡位置在x轴上的P点处的质点在0～0.6 s内的振动图象．
解析　(1)依据波的图象可知振幅A＝0.1 m，f＝2.5 Hz，T＝0.4 s，v＝5 m/s.
(2)由题意可知t＝0时刻的波形图与t＝1.2 s时的波形图是一样的．由于T＝0.4 s,1.2 s为3倍的周期，由题可知t＝0时刻，P质点由y＝0.08 m处向y轴负方向运动，其振动图象如图所示．

答案　(1)0.1 m 　2.5 Hz　0.4 s　5 m/s
(2)见解析图