2022-2022学年高中物理第十二章机械波测试卷含解析新人教版选修3-4.doc

机械波第一卷(选择题共42分)一、选择题 (此题有14小题，每题3分，共42分其中18题为单项选择题，914题为多项选择题)1关于机械波，紫珠、蓝仔、白胖、黄娃四位同学各自发表了自己的观点：紫珠说：树叶在水面上上下振动，说明机械波并不向外传递介质蓝仔说：只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象白胖说：只有横波才能发生干预现象，纵波不能发生干预现象黄娃说：机械波的频率由波源决定他们的观点正确的选项是()A BC D解析：机械波是机械振动形式向外传播，是能量向外传递，介质只在各自平衡位置附近振动，不向外传递，故正确；衍射、干预是波特有的现象，一切波都能发生衍射、干预现象，故、错误；由机械波的性质可知，机械波的频率由波源决定，故正确故D项正确答案：D2上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，以下判断正确的选项是()A旋转时蜂鸣器发出的频率变化了B由于旋转，改变了同学们听到的声音频率C蜂鸣器音调变高时，一定是向远离同学们的方向运动D音调的忽高忽低是由波的干预造成的解析：蜂鸣器水平旋转时，蜂鸣器与同学们间距忽远忽近，故同学们接收到的频率忽高忽低，A项错误，B项正确；音调变高时，蜂鸣器一定向着同学们运动，C项错误；音调的变化，是因为同学们接收到的波的频率变化引起的，属于多普勒效应而不是波的干预，D项错误答案：B3如下图是利用水波槽观察到的水波衍射图象，从图象可知()AB侧波是衍射波BA侧波速与B侧波速相等C增大水波波源的频率，衍射现象将更明显D增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显解析：挡板左边是衍射波的波源，故A项错误；在同一种介质中，机械波的波速相等，故B项正确；波速不变，增大水波波源的频率，水波的波长将减小，而挡板间距没变，所以衍射现象将没有原来的明显，故C项错误；在波长没改变的情况下，增大挡板间距，衍射现象将没有原来的明显，故D项错误答案：B4图甲是一列简谐横波在t1.25 s时的波形图，c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振，那么图乙所示振动图象对应的质点可能位于()Aaxb BbxcCcxd Ddxe解析：根据题中所给波形图和c位置的质点比a位置的质点晚0.5 s起振，那么该列简谐横波的周期是T1 s，根据周期和所给波形图能找到t0 时的波形图(余弦图象)，根据所给振动图象可知，t0时所找质点应该位于平衡位置上方且向上振动，结合t0时的波形图可知，所找质点可能位于dxe范围内，故D项正确答案：D5平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下振动30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰这列水面波()A频率是30 Hz B波长是3 mC波速是1 m/s D周期是0.1 s解析：据题意知，f0.5 Hz，2 m，那么vf1 m/s，T2 s，C项正确答案：C6一简谐横波在x轴上传播，实线和虚线分别是t1和t2时刻的波形图，t2t11.0s.由图判断以下哪一个波速是不可能的()A1 m/s B3 m/sC5 m/s D10 m/s解析：如果波向右传播，那么v右4n1，(n0,1,2,3)；如果波向左传播，v左4n3，(n0,1,2,3)；将v1 m/s代入v右，n0，符合向右的波速通项，故A项正确；将v3 m/s代入v左，n0，符合向左的波速通项，故B项正确；将v5 m/s代入v右，n1，符合向右的波速通项，故C项正确；将v10 m/s代入任何一式均不符合，故D错误此题选错误的，应选D.答案：D7如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时的波形，当R点在t0时的振动状态传到S点时，PR范围内(含P、R)有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是()A2 cmx4 cm B2 cmx4 cmC2 cmx3 cm D2 cmx3 cm解析：从图象可以看出t0时，质点R通过平衡位置沿y轴正方向振动，R质点t0的振动状态传到S质点时，经过了周期，质点R处于负最大位移处，质点P正通过平衡位置沿y轴负方向运动，此时PR范围内正在向y轴负方向运动的x坐标范围为：2 cmx3 cm，C项正确答案：C8随着我国经济的快速增长，旅游事业迅速开展，其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游备受人们的喜爱一艘汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，那么悬崖离汽船原来位置的距离为()A258 m B340 mC516 m D680 m解析：如下图，汽船发出鸣笛声在B处，旅客听到回声位置在A处，即3 s 内汽船前进了A、B间距离l，那么声波经过了2l0l的距离那么v声t2l0l2l0v船t，得l0 m516 m，C项正确答案：C9一列简谐横波沿x轴正方向传播，图(a)是t0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图象由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是()A. m B. mC1 m D. m解析：图(b)所示质点在t0时在正向最大位移处， 图(c)所示质点在t0时，x0.05 m，运动方向沿y轴负方向，结合波形图线得到对应的点，如下图，假设图(b)所示质点为图中左侧波峰上的点，那么两点距离为 m，D项正确；假设图(b)所示质点为图中右侧波峰上的点，那么两点距离为 m，B项正确答案：BD10一列简谐横波在某一时刻的波形图如图(1)所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x1.5 m和x4.5 mP点的振动图象如图(2)所示在以下四幅图中，Q点的振动图象可能是()解析：由波形图可知，该波的波长为4 m，PQ两点间相距个波长，由P点振动图象可知，t0时刻，P点通过平衡位置向上运动，假设波沿x轴正方向传播，那么Q点应在正向的最大位移处，B项正确；假设波沿x轴负方向传播，那么Q点应在负向最大位移处，C项正确答案：BC11如下图，沿x轴正向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，那么可推出()A再经过0.01 s，图中质点a的速度方向与加速度方向相同B图中质点b此时动能正在减小，其加速度正在增大C假设发生稳定干预现象，该波所遇到的波的频率为50 HzD假设发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸一般不大于2 m解析：由图象可知4 m，所以T s0.02 s. 因波沿x轴正向传播，故经0.01 s即，质点a位于负位移处且向下运动，速度方向与加速度方向相反，A项错误；而b点此时向下运动，动能正在减小，加速度在增大，B项正确；由于波的频率f50 Hz，假设发生稳定干预，所遇波的频率也须为50 Hz，C项正确；据发生明显衍射的条件，需障碍物的尺寸比波长小或与波长差不多，不一定小于2 m，D项错误答案：BC12一列简谐横波沿x轴传播，t0时刻的图象如下图，经过t1.2 s的时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形根据以上信息，可以确定()A该列波的传播速度Bt1.2 s时间内质点P经过的路程Ct0.6 s时刻的波形Dt0.6 s时刻质点P的速度方向解析：从图象可知波长8 m，经过t1.2 s时间，恰好第三次重复出现图示的波形，可知周期T0.4 s，从而确定波速v20 m/s，t1.2 s时间内质点P经过的路程s4A3120 cm，由于不知道波的传播方向，t0.6 s时，质点P的振动方向不确定，但由于t0.6 s1.5T，可以确定该时刻的波形图，故A、B、C三项正确答案：ABC13一列简谐横波沿绳传播，振幅为0.2 m，传播速度为1 m/s，频率为0.5 Hz.在t0时刻，质点a正好经过平衡位置，沿着波的传播方向()A在t0时刻，距a点2 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mB在(t01 s)时刻，距a点1.5 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mC在(t02 s)时刻，距a点1 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mD在(t03 s)时刻，距a点0.5 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 m解析： m2 m，T2 s，在t0时刻距a点2 m处质点，恰与a点相距一个波长，该点的振动状态与a完全相同，也应该在平衡位置，A项错误；在(t01 s)时刻，因为T2 s，过了半个周期，a点仍在平衡位置，离a点为1.5 m(0.75)的质点离开其平衡位置的距离为0.2 m，B项正确；在(t02 s)时刻是经过了一个周期，在距离a点1 m(0.5)的质点在平衡位置，C项错误；在(t03 s)时刻是经过了一个半周期，a点仍在平衡位置，距a点0.5 m(0.25)的质点离开平衡位置的距离为振幅0.2 m，D项正确答案：BD14如下图，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v400 m/s.为了接收信号，在x400 m处放置一接收器A(图中未标出)t0时，波已经传播到x40 m处，那么以下说法中正确的选项是()A波源振动的周期为0.05 sBx40 m处的质点在t0.5 s时位移最大C接收器在t1.0 s时才能接收到此波D假设波源向x轴负方向移动，那么接收器接收到的波的频率将小于20 Hz解析：由题图知，波长20 m，由波速公式v得，波源振动的周期T s0.05 s，A项正确；x40 m处的质点在t0.5 s时在平衡位置，B项错误；接收器接收到此波的时间t s0.9 s，C项错误；由多普勒效应的知识，可判断D项正确答案：AD第二卷(非选择题共58分)二、填空题(此题有2小题，共14分请将答案写在题中的橫线上)15(6分)如下图，有四列简谐波同时沿x轴正方向传播，波速分别是v、2v、3v和4v，A、B是x轴上所给定的两点，且ABl.在t时刻A、B两点间的4列波的波形分别如下图，那么由该时刻起A点出现波峰的先后顺序依次是图_；频率由高到低的先后顺序依次是_解析：T1，T2，T3，T4，由此可以确定A点出现波峰的先后顺序为DBCA，频率从高到低为DBCA.答案：DBCADBCA16(8分)在光学里，也存在类似的多普勒效应，当光源和观察者相互远离时，测量到的光谱线的波长比相对静止时大，称为光谱线的红移；当光源和观察者相互靠近时，测量到的光谱线波长比相对静止时小，称为光谱线的蓝移远方星系均呈现光谱线的红移现象，其最自然的解释就是星系都在远离我们，其运动的速度称为退行速度退行速度可以根据红移量，即波长的相对改变量，由多普勒效应计算出来退行速度和距离成正比，称为哈勃定律，即vHDv为星系的退行速度，D为星系与地球的距离，H为一常量，称为哈勃常量为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的假设在爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，那么速度越大的星表达在离我们越远这一结果与上述天文观测一致由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T_.根据近期观测，哈勃常数H3102 m/(s光年)，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为_年解析：设某星体离我们的距离为r，那么其退行速度vHr.运行时间是T，即宇宙年龄，将H3102 m/s，代入T中得T11010年答案：11010三、计算题(此题有4小题，共44分解容许写出必要文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)17(10分)当火车驶近时，观察者觉得它的汽笛的声音比驶去时的高一个音即频率高到倍，设声速为v340 m/s，求火车的速率解析：设汽笛发出声波的频率为f，那么火车驶近时观察者接收到的频率为f1当火车驶去时观察者接收到的频率为f2由两式得，即v车 m/s20 m/s72 km/h.答案：72 km/h18(10分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如下图，介质中质点P、Q分别位于x2 m、x4 m处从t0时刻开始计时，当t15 s时质点Q刚好第4次到达波峰(1)求波速(2)写出质点P做简谐运动的位移表达式(不要求推导过程)解析：(1)设简谐横波的速度为v，波长为，周期为T，由图象知，4 m，由题意知t3TT v联立式，代入数据得v1 m/s(2)质点P做简谐运动的表达式为y0.2sin (0.5t) m答案：(1)1m/s(2)y0.2sin (0.5t) m19(12分)甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿x轴相向传播，t0时的波形图象如下图，如果两列波的波速都是10 m/s，求：(1)甲、乙两列波的频率各是多少？(2)第几秒末两列波相遇？相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？解析：(1)由图知：4 m，又因v10 m/s，所以由f得f Hz2.5 Hz，故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz.(2)设经t时间两波相遇，那么2vt4 m，所以t s0.2 s，又因T s0.4 s，故波分别向前传播相遇此时两列波的图象如图中的虚线所示故C、D间有x5 m和x7 m处的点位移最大答案：(1)2.5 Hz 2.5 Hz (2)0.2 sx5 m与x7 m20(12分)如图中实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3Tt2t14T.问：(1)假设波速向右，波速多大？(2)假设波速向左，波速多大？(3)假设波速大小为74 m/s，波速方向如何？解析：由图知8 m，3Tt2t14T.(1)当波向右传播时，波传播距离s(33) m(383) m27 m，v m/s54 m/s.(2)当波向左传播时，波传播距离s(35) m(385) m29 m，v m/s58 m/s.(3)svt740.5 m37 m，因为s37 m(45) m，所以波向左传播答案：(1)54 m/s(2)58 m/s(3)方向向左