选修3-4 12.3 波长、频率和波速 同步练习(Word文档含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-4 12.3 波长、频率和波速 同步练习(Word文档含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 198.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 00:35:45 | ||
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文档简介
选修3-4 12.3 波长、频率和波速 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 描述机械波传播快慢的物理最是
A. 波长 B. 周期 C. 频率 D. 波速
2. 声波在空气中的传播速度为 ，在钢铁中的传播速度为 。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 ，若该波在空气中的波长为 ，则下列说法中正确的是
A. 桥的长度约为 B. 桥的长度约为
C. 该波在钢铁中的波长为 D. 该波在钢铁中的波长为
3. 在地震中产生的地震波既有横波也有纵波，假设某次地震中，震源在地面上 点正下方，地面上 点与 点距离为 ，地震波中纵波波速为 ，横波波速为 ，地震波频率为 ，位于 点的观察者在接收到纵波 后才接收到横波，则以下说法中错误的是
A. 震源距离 点深度为
B. 位于 点的观察者先感觉到左右晃动，后感觉到上下振动
C. 纵波的波长大于横波的波长
D. 位于 点的观察者接收到纵波比接收到横波也要早
4. 波从一种介质传到另一种介质时，不发生变化的物理量是
A. 速度 B. 频率 C. 波长 D. 速率
5. 已知声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时
A. 频率变小，波长变短 B. 频率变大，波长变长
C. 频率不变，波长变短 D. 频率不变，波长变长
6. 简谐机械波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是
A. 振幅越大，则波传播的速度越快
B. 振幅越大，则波传播的速度越慢
C. 在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D. 振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
7. 甲、乙两名同学分别坐在两条船里，同学甲在船上每隔 敲响一下水里的钟，且在他敲响第一下的瞬间同时敲响放在船上的另一个钟；当乙同学听到从水里传来的第 声钟响的同时，听到从空气中传来的声音，已知声音在空气中传播的速度为 ，声音在水里传播的速度为 ，则下列说法正确的是
A. 两船相距约为
B. 两船相距约为
C. 若某时刻开始两船向同一方向运动，当同学乙听到从水中传来的钟声间隔略小于 ，则甲船速度一定大于乙船速度
D. 若某时刻开始两船向同一方向运动，当同学乙听到从水中传来的钟声间隔略小于 ，则甲船速度一定小于乙船速度
8. 一简谐横波沿 轴正方向传播，周期为 ，波长为 。若在 处质点的振动图象如图所示，则该波在 时刻的波形为
A. B.
C. D.
9. 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 到达最大位移处。在这段时间内波传播了 。则这列波
A. 周期是 B. 波长是
C. 波速是 D. 经 传播了
10. 一列波长大于 的横波沿着 轴正方向传播，处在 和 的两质点 、 的振动图象如图所示，由此可知
A. 波长为
B. 波速为
C. 末 、 两质点的位移相同
D. 末 点的振动速度大于 点的振动速度
二、填空题（共4小题；共18分）
11. 如图所示，当在细绳上传播的波传到粗绳时，波速变慢，波长 （选填“减小”“不变”或“增大”）。这列机械波的频率不变的理由为 。
12. 一列声波在空气中的波长是 厘米，传播速度为 米/秒，该声波在另一种介质中时波长为 厘米，则此波的频率为 赫兹，在该介质中的传播速度为 米/秒。
13. 自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统，当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时，系统会执行减速指令。若汽车静止时发出的超声波频率为 ，空气中声速为 ，该超声波的波长为 。若两车距离减小，则汽车行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率 （选填“大于”“等于”或“小于”）汽车发出的超声波频率。
14. 如图，一列简谐横波平行于 轴传播，图中的实线和虚线分别为 和 时的波形图。已知平衡位置在 处的质点，在 到 时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为 ，波速为 ，传播方向沿 轴 （填“正方向”或“负方向”）。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 湖面上停放甲、乙两条船，它们相距 ，一列水波正在湖面上沿两船连线方向传播，观察到甲船总是在 内上下震荡 次，某时刻当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，两船之间还有另一个波峰。求：
（1）这列水波的波长。
（2）这列水波在湖面上传播的速度。
16. 一列简谐横波的波形如图所示，实线表示 时刻的波形图，虚线表示 时刻的波形图，求：
（1）该简谐横波的振幅与波长各为多少
（2）若 ，波速可能为多大 （ 为周期）
17. 如图所示，一列沿 轴正方向传播的简谐横波波速大小 ，介质中质点 的平衡位置坐标 ，此时该波刚好传播到距 点 的位置。求：
（1）从图示时刻到质点 第一次到达波峰的时间 ；
（2）从图示时刻到质点 第二次到达波峰的过程中，质点 通过的路程 。
答案
第一部分
1. D
2. B
【解析】设桥的长度为 ，则有
代入数据，得
故A错误，B正确；
声音在不同介质中的频率是不变的，则有
解得
故C、D错误。
3. D
4. B
5. C
6. D
【解析】波速由介质决定，与振幅没有直接的因果关系，所以A、B错误；质点在一个周期内的运动路程只与振幅有关，与波速无关，并不一定等于波长，故C错误；质点振动频率与波的频率相同，质点振动一个周期波传播一个波长，即 ，又 ，频率越高，周期越短，故D正确。
7. A
8. A
【解析】由振动图象可知， 处的质点在 时刻处在平衡位置，且正在向下运动；该简谐横波沿着 轴正方向传播，根据“上坡下，下坡上”的规律可知，只有A图中 处的质点正通过平衡位置向下运动，符合要求。
9. D
【解析】由于在平衡位置的质点经 第一次到达最大位移处，故周期 ，A错误；波的传播速度 ，波长 ，B错误，C错误；经 波传播的距离为 ，D正确
10. A
【解析】波从 向 传播， 间的距离 由题，波长大于 ，则 只能取 ，即有 ，波长 ，波速为 。故A正确，B错误。
末 、 两质点的位移分别为 ，，位移不同。故C错误。
由振动图象读出， 末 质点的位移 ，处于波峰，速度最小； 质点的位移 ，处于平衡位置，速度最大，所以 末 质点的速度小于 质点的速度。故D错误。
第二部分
11. 减小；机械波的频率由波源决定的，与介质的性质无关
【解析】当在细绳上传播的波传到粗绳时，波的频率不变，由 可知，波速变慢，则波长减小。
12. ；
13. ；大于
【解析】根据 ，可得波长为 。
因两车距离减小，则根据多普勒效应，接收到的反射超声波频率大于发出的超声波频率。
14. ；；负方向
【解析】平衡位置在 处的质点在 到 时间内运动方向不变，则质点从最大位移处向下运动 个周期，得周期 ；由图象可知波长 ，由 得波速为 ；由题意知波传播 个周期，实线波形向左平移 个波长与虚线波形重叠，故波沿 轴负方向传播。
第三部分
15. （1）
【解析】两船平衡位置之间的距离为 ，这列水波的波长
。
（2）
【解析】甲船总是在 内上下震荡 次，则甲船的振动周期为 ，这列水波的周期等于船的振动周期，也为 ，这列水波在湖面上传播的速度 。
16. （1） ；
【解析】根据图象可以看出，振幅 ，波长
（2） 、
【解析】若波沿 轴正方向传播，从 到 ，
因 ，则波传播了 ，
波速 ，
代入数值解得 ，
若波沿 轴负方向传播，从 到 ，
因 ，则波传播了 ，
波速 ，
代入数值解得 。
17. （1）
【解析】介质中质点振动的周期为 ，
从图示时刻到质点 开始振动的时间为 ，
质点 起振的方向向下，则质点 从开始振动到第一次到达波峰的时间为 ，
故 。
（2）
【解析】质点 从开始振动到第二次到达波峰的时间为 ，
质点 通过的路程为 。
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 描述机械波传播快慢的物理最是
A. 波长 B. 周期 C. 频率 D. 波速
2. 声波在空气中的传播速度为 ，在钢铁中的传播速度为 。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 ，若该波在空气中的波长为 ，则下列说法中正确的是
A. 桥的长度约为 B. 桥的长度约为
C. 该波在钢铁中的波长为 D. 该波在钢铁中的波长为
3. 在地震中产生的地震波既有横波也有纵波，假设某次地震中，震源在地面上 点正下方，地面上 点与 点距离为 ，地震波中纵波波速为 ，横波波速为 ，地震波频率为 ，位于 点的观察者在接收到纵波 后才接收到横波，则以下说法中错误的是
A. 震源距离 点深度为
B. 位于 点的观察者先感觉到左右晃动，后感觉到上下振动
C. 纵波的波长大于横波的波长
D. 位于 点的观察者接收到纵波比接收到横波也要早
4. 波从一种介质传到另一种介质时，不发生变化的物理量是
A. 速度 B. 频率 C. 波长 D. 速率
5. 已知声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时
A. 频率变小，波长变短 B. 频率变大，波长变长
C. 频率不变，波长变短 D. 频率不变，波长变长
6. 简谐机械波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是
A. 振幅越大，则波传播的速度越快
B. 振幅越大，则波传播的速度越慢
C. 在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D. 振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
7. 甲、乙两名同学分别坐在两条船里，同学甲在船上每隔 敲响一下水里的钟，且在他敲响第一下的瞬间同时敲响放在船上的另一个钟；当乙同学听到从水里传来的第 声钟响的同时，听到从空气中传来的声音，已知声音在空气中传播的速度为 ，声音在水里传播的速度为 ，则下列说法正确的是
A. 两船相距约为
B. 两船相距约为
C. 若某时刻开始两船向同一方向运动，当同学乙听到从水中传来的钟声间隔略小于 ，则甲船速度一定大于乙船速度
D. 若某时刻开始两船向同一方向运动，当同学乙听到从水中传来的钟声间隔略小于 ，则甲船速度一定小于乙船速度
8. 一简谐横波沿 轴正方向传播，周期为 ，波长为 。若在 处质点的振动图象如图所示，则该波在 时刻的波形为
A. B.
C. D.
9. 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 到达最大位移处。在这段时间内波传播了 。则这列波
A. 周期是 B. 波长是
C. 波速是 D. 经 传播了
10. 一列波长大于 的横波沿着 轴正方向传播，处在 和 的两质点 、 的振动图象如图所示，由此可知
A. 波长为
B. 波速为
C. 末 、 两质点的位移相同
D. 末 点的振动速度大于 点的振动速度
二、填空题（共4小题；共18分）
11. 如图所示，当在细绳上传播的波传到粗绳时，波速变慢，波长 （选填“减小”“不变”或“增大”）。这列机械波的频率不变的理由为 。
12. 一列声波在空气中的波长是 厘米，传播速度为 米/秒，该声波在另一种介质中时波长为 厘米，则此波的频率为 赫兹，在该介质中的传播速度为 米/秒。
13. 自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统，当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时，系统会执行减速指令。若汽车静止时发出的超声波频率为 ，空气中声速为 ，该超声波的波长为 。若两车距离减小，则汽车行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率 （选填“大于”“等于”或“小于”）汽车发出的超声波频率。
14. 如图，一列简谐横波平行于 轴传播，图中的实线和虚线分别为 和 时的波形图。已知平衡位置在 处的质点，在 到 时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为 ，波速为 ，传播方向沿 轴 （填“正方向”或“负方向”）。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 湖面上停放甲、乙两条船，它们相距 ，一列水波正在湖面上沿两船连线方向传播，观察到甲船总是在 内上下震荡 次，某时刻当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，两船之间还有另一个波峰。求：
（1）这列水波的波长。
（2）这列水波在湖面上传播的速度。
16. 一列简谐横波的波形如图所示，实线表示 时刻的波形图，虚线表示 时刻的波形图，求：
（1）该简谐横波的振幅与波长各为多少
（2）若 ，波速可能为多大 （ 为周期）
17. 如图所示，一列沿 轴正方向传播的简谐横波波速大小 ，介质中质点 的平衡位置坐标 ，此时该波刚好传播到距 点 的位置。求：
（1）从图示时刻到质点 第一次到达波峰的时间 ；
（2）从图示时刻到质点 第二次到达波峰的过程中，质点 通过的路程 。
答案
第一部分
1. D
2. B
【解析】设桥的长度为 ，则有
代入数据，得
故A错误，B正确；
声音在不同介质中的频率是不变的，则有
解得
故C、D错误。
3. D
4. B
5. C
6. D
【解析】波速由介质决定，与振幅没有直接的因果关系，所以A、B错误；质点在一个周期内的运动路程只与振幅有关，与波速无关，并不一定等于波长，故C错误；质点振动频率与波的频率相同，质点振动一个周期波传播一个波长，即 ，又 ，频率越高，周期越短，故D正确。
7. A
8. A
【解析】由振动图象可知， 处的质点在 时刻处在平衡位置，且正在向下运动；该简谐横波沿着 轴正方向传播，根据“上坡下，下坡上”的规律可知，只有A图中 处的质点正通过平衡位置向下运动，符合要求。
9. D
【解析】由于在平衡位置的质点经 第一次到达最大位移处，故周期 ，A错误；波的传播速度 ，波长 ，B错误，C错误；经 波传播的距离为 ，D正确
10. A
【解析】波从 向 传播， 间的距离 由题，波长大于 ，则 只能取 ，即有 ，波长 ，波速为 。故A正确，B错误。
末 、 两质点的位移分别为 ，，位移不同。故C错误。
由振动图象读出， 末 质点的位移 ，处于波峰，速度最小； 质点的位移 ，处于平衡位置，速度最大，所以 末 质点的速度小于 质点的速度。故D错误。
第二部分
11. 减小；机械波的频率由波源决定的，与介质的性质无关
【解析】当在细绳上传播的波传到粗绳时，波的频率不变，由 可知，波速变慢，则波长减小。
12. ；
13. ；大于
【解析】根据 ，可得波长为 。
因两车距离减小，则根据多普勒效应，接收到的反射超声波频率大于发出的超声波频率。
14. ；；负方向
【解析】平衡位置在 处的质点在 到 时间内运动方向不变，则质点从最大位移处向下运动 个周期，得周期 ；由图象可知波长 ，由 得波速为 ；由题意知波传播 个周期，实线波形向左平移 个波长与虚线波形重叠，故波沿 轴负方向传播。
第三部分
15. （1）
【解析】两船平衡位置之间的距离为 ，这列水波的波长
。
（2）
【解析】甲船总是在 内上下震荡 次，则甲船的振动周期为 ，这列水波的周期等于船的振动周期，也为 ，这列水波在湖面上传播的速度 。
16. （1） ；
【解析】根据图象可以看出，振幅 ，波长
（2） 、
【解析】若波沿 轴正方向传播，从 到 ，
因 ，则波传播了 ，
波速 ，
代入数值解得 ，
若波沿 轴负方向传播，从 到 ，
因 ，则波传播了 ，
波速 ，
代入数值解得 。
17. （1）
【解析】介质中质点振动的周期为 ，
从图示时刻到质点 开始振动的时间为 ，
质点 起振的方向向下，则质点 从开始振动到第一次到达波峰的时间为 ，
故 。
（2）
【解析】质点 从开始振动到第二次到达波峰的时间为 ，
质点 通过的路程为 。
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