第三章 机械波 章末培优练(Word版含答案)

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名称 第三章 机械波 章末培优练(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 463.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-10 08:50:08

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文档简介

人教版选择性必修第一册 第三章 章末培优练
一、单选题
1.图甲为一列简谐波在时刻的波形图,P是平衡位置为处的质点,Q是平衡位置为处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则(  )
A.在时,质点P的速度方向为y轴正方向
B.质点Q简谐运动的表达式为
C.从到,该波沿x轴正方向传播了4m
D.从到,质点P通过的路程为30cm
2.如图甲所示为一简谐波在时刻的图象,图乙所示为处质点P的振动图像。下列说法正确的是(  )
A.P点的振动方程为 B.这列波的传播方向沿x正方向
C.这列波的波速是 D.时P点的位移为
3.一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s。某时刻波形如图所示,下列说法正确的是(  )
A.这列波的振幅为4cm
B.这列波的周期为1s
C.此时x=4m处质点沿y轴正方向运动
D.此时x=4m处质点的加速度最大
4.如图为一列沿x轴正方向传播的横波某时刻的波形图,质点a、b、c离开各自平衡位置的距离相等,则(  )
A.a、b质点的位移相同
B.a、b质点的速度相同
C.a、c质点的位移相同
D.b、c质点的速度相同
5.观察者站在铁道旁,一辆以某一速度运动的火车向观察者迎面驶来,同时发出汽笛声,下面判断中正确的是(  )
A.传向观察者的声波的速度越来越大 B.观察者感觉汽笛声的频率变高
C.传向观察者的声波的频率变低 D.传向观察者的声波的波长变短
6.如图所示,一列横波t时间的图像用实线表示,又经时的图像用虚线表示.已知波长为,则以下说法不正确的是( ).
A.若波向右传播,则最大周期是 B.若波向左传播,则最大周期是
C.若波向左传播,则最小波速是 D.若波速是,则传播方向向左
二、多选题
7.图(a)为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0 m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0 m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像.下列说法正确的是( )
A.在t=0.10 s时,质点Q向y轴正方向运动
B.在t=0.25 s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同
C.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10 sin 10πt m
D.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cm
8.一列波速为,沿轴正向传播的简谐机械横波某时刻的波形图如图所示,为介质中的一个质点,关于这列机械波,下列说法中正确的是(  )
A.质点振动的频率为
B.从此时质点的速度沿轴正方向
C.从此时刻起再经过,质点通过的路程为
D.从此时刻起再经过,质点沿轴向正向运动
9.两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,如图所示是两列波在t=0时的各自波形图,实线波A向右传播,周期为TA=2s,虚线波B向左传播。已知实线波的振幅为10cm,虚线波的振幅为5cm。则下列说法正确的是(  )
A.两列波在相遇区域内会发生干涉现象
B.虚线波B的波速为3m/s
C.x=5m处的质点起振方向向下
D.t=TA时,x=5m处的质点的位移等于10cm
10.两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播,某时刻两列波相遇,如图所示,其中实线波的频率为2.50Hz,图示时刻平衡位置x=3m处的质点正在向上振动。则下列说法正确的是( )
A.实线波沿x轴正方向传播,虚线波沿x轴负方向传播
B.两列波在相遇区域发生干涉现象
C.两列波的波速均为25m/s
D.从图示时刻起再过0.025s,平衡位置x=1.875m处的质点将位于y=30cm处
11.图甲为一列简谐横波在时的波形图,P是平衡位置在处的质点,Q是平衡位置在处的质点;图乙为质点Q的振动图象,下列说法正确的是  
A.这列波的波长是,周期是,振幅是10cm
B.在时,质点Q向y轴正方向运动
C.从到,该波沿x轴负方向传播了6m
D.从到,质点P通过的路程为30cm
E.质点Q简谐运动的表达式为国际单位
三、解答题
12.一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0时刻波形如图中实线所示,t2=0.2s时刻波形如图中虚线所示,求:
(1)该波的振幅和波长;
(2)若这列波向右传播,波速是多少。
13.一列沿x轴传播的简谐横波,时刻的波形如图所示,介质中处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为。求:
(1)该波的传播速度;
(2)介质中处的质点第一次到达波谷的时间。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.由振动图像知,时,Q处于平衡位置向下振动,根据上下坡法知,波沿x轴负方向传播,当时,即在开始经过,质点P在平衡位置以下向上振动,即速度方向沿y轴正方向,故A正确。
B.因为
则质点Q简谐运动的表达式为
故B错误。
C.由A知波在向左传播,故C错误。
D.由于P点不是在波峰或波谷,或平衡位置,经过,即经过个周期,质点经历的路程不等于3A,即30cm,故D错误。
故选A。
2.A
【解析】
【详解】
B.由图乙可知,P点在0.2s时沿y轴正方向运动,因此波沿x轴负方向传播,B错误;
C.由甲图可知,波长
由乙图可知,振动周期
因此波速
C错误;
A.由于
振幅
在t=0时刻,P点恰好位于平衡位置,且沿着y轴负方向运动,因此P点的振动方程为
A正确;
D.将代入P点的振动方程可得
D错误。
故选A。
3.B
【解析】
【详解】
A.从图中可知振幅为2cm,A错误;
B.从图中可知,故这列波的周期为
B正确;
C.根据“上坡下,下坡上”原则,可知此时x=4m处质点沿y轴负方向运动,C错误;
D.此时x=4m处质点正通过平衡位置,回复力为零,所以加速度为零,D错误。
故选B。
4.B
【解析】
【详解】
A.a、b质点的位移大小相同,但是方向不同,则位移不同,选项A错误;
B.a、b质点的速度大小和方向都相同,则速度相同,选项B正确;
C.a、c质点的位移大小相同,但是方向不同,则位移不同,选项C错误;
D.b、c质点的速度大小相同,但是方向相反,选项D错误。
故选B。
5.B
【解析】
【详解】
波速由介质决定,声波的速度不变,故A错误;多普勒效应中,高亢表示靠近,低沉表示远离,火车向观察者迎面驶来,观察者感觉汽笛声的频率越来越高,故B正确;频率由波源决定,故两列声波在空中向外传播的过程中,频率都会保持不变,故C错误;运动的火车向观察者迎面驶来,传向观察者的声波的频率不变,波速不变,则波长不变,故D错误.所以B正确,ACD错误.
6.B
【解析】
【详解】
由图可知:如果向右传播。则传播距离为:
x=nλ+0.2=(2n+0.2)m,(n=0,1,2…)
又因为所用时间 t=0.2,所以传播速度
,(n=0,1,2…)
又因为波长是2m,周期
(n=0,1,2…)
同理,向左传播。
v=(10n+9)m/s,
.(n=0,1,2…)
根据以上两式得知:
A.若波向右传播,当n=0时,最大周期为2s,故A正确,不符合题意;
B.若波向左传播,当n=0时,最大周期为s.故B错误,符合题意;
C.若波向左传播,最小速度为9m/s,故C正确,不符合题意;
D.若波速是19m/s,根据v=(10n+9)m/s,当n=1时取到19m/s,故向左传播,故D正确,不符合题意;
故选B。
7.BC
【解析】
【详解】
A、图(b)为质点Q的振动图象,则知在时,质点Q正从平衡位置向波谷运动,所以质点Q向y轴负方向运动,故A错误;
B、在时,质点Q向y轴负方向运动,根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播,此时P点正向上运动,由图b读出周期,从到经过的时间为:,则在时,质点P位于x轴下方,加速度方向与y轴正方向相同,故B正确;
C、质点Q简谐运动的表达式为,故C正确;
D、由于时质点P不在波峰、波谷和平衡位置,所以从到内,所以质点P通过的路程不是,故D错误.
点睛:本题的关键是会根据振动情况来判断波的传播方向,抓住振动图象和波动图象之间的内在联系,要知道质点做简谐运动时,在一个周期通过的路程是4A,半个周期内通过的路程是2A,但时间内通过的路程不能类推,要根据起点位置分析.
8.AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图像可知
则由公式
解得

解得
故A正确;
B.根据波向x轴正方向传播,由“波形平移法”可以知道此时刻沿轴负方向,故B错误;
C.从此时刻起再经过,即经过一个周期质点P通过的路程为
故C正确;
D.质点不随波的移动而移动,故D错误。
故选AC。
【点睛】
由波动图象可以直接读出振幅、波长,若知道波的传播方向,还判断出质点的振动方向,考查理解波动图象的能力。
9.CD
【解析】
【详解】
A.两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,则波速相等,实线波的波长为λ1=4m,虚线波的波长为λ2=6m,由波速公式v=λf得实线波和虚线波的频率不相等,不能发生干涉现象,故A错误;
B.A的波速为
两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,则波速相等,所以虚线波B的波速为2m/s,故B错误;
C.两列波由于波速相同,故同时传播到x=5m处。由同侧法可知实线波的起振方向向下,虚线波的起振方向向上,由于实线波的振幅大,所以x=5m处的质点起振方向向下,故C正确;
D.t=TA时,两列波传播的距离
故实线波x=1m处的波峰状态传播到x=5m处,虚线波x=9m处的平衡位置状态传播到x=5m处,根据波的叠加原理可知t=TA时,x=5m处的质点位移为10cm,故D正确。
故选CD。
10.AD
【解析】
【详解】
A.图示时刻平衡位置x=3m处的质点正在向上振动,根据波动规律可知,实线波沿x轴正方向传播,则虚线波沿x轴负方向传播,故A正确;
B.介质决定波速,两列波传播速度大小相同,由图可知,实线波的波长λ1=6m,虚线波的波长λ2=9m,由v=λf可知,实线波和虚线波的频率之比为
f1:f2=λ2:λ1=3:2
由于f1不等于f2,故两列波在相遇区域不会发生稳定的干涉现象,故B错误;
C.实线波的频率为2.50Hz,波长λ1=6m,则波速
故C错误;
D.实线波波峰传到平衡位置x=1.875m处的质点所用时间为
虚线波波峰传到平衡位置x=1.875m处的质点所用时间为
说明从图示时刻起再过0.025s,平衡位置x=1.875m处的质点处于波峰位置,由波的叠加可知,平衡位置x=1.875m处的质点将位于y=30cm,故D正确。
故选AD。
11.ABE
【解析】
【分析】
由甲图读出振幅和波长,由乙图读出周期.由t=0s时Q点在平衡位置上,由乙图确定Q的运动方向,从而确定了该波向左传播.根据时间与周期的关系,分析质点P的位置和加速度,求出通过的路程.根据甲、乙两图可以读出该波的波长和周期,从而求出波速,根据x=vt求解波传播的距离.根据图象读出振幅A,结合数学知识写出Q点的振动方程.
【详解】
由甲图知:这列波的波长是8.0m,振幅是10cm,由乙图知:周期是0.2s,A正确;图(b)为质点Q的振动图象,则知在t=0时,质点Q正从平衡位置向波峰运动,所以质点Q向y轴正方向运动,B正确;在t=0时,质点Q向y轴正方向运动,根据波形平移法可知该波沿x轴正方向传播,波速为,从t=0到t=0.15s,经过的时间为,则从t=0到t=0.15s,该波沿x轴正方向传播的距离为,C错误;从t=0到t=0.15s,由于t=0时质点P不在波峰、波谷和平衡位置,所以从t=0到t=0.15s内,所以质点P通过的路程不是3A=30cm,D错误;质点Q简谐运动的表达式为,E正确.
【点睛】
本题的关键是会根据振动情况来判断波的传播方向,抓住振动图象和波动图象之间的内在联系.要知道质点做简谐运动时,在一个周期通过的路程是4A,半个周期内通过的路程是2A,但其它时间内通过的路程不能类推,要根据起点位置分析.
12.(1)8m;4cm;(2)(n=0,1,2,3,...)
【解析】
【详解】
(1)由图可知,该波的波长是8m,振幅是4cm。
(2)若波向右传播,则
(m)(n=0,1,2,3,...)
所以
(m/s)(n=0,1,2,3,...)
13.(1);(2)
【解析】
【详解】
(1)由题图可知,波长
由质点的振动方程可知,角速度
则周期
故该波的传播速度
(2)若波沿方向传播,时刻,质点与左侧相邻的波谷的水平距离为
该波谷传播到质点处时,质点第一次到达波谷,经过时间
若波沿方向传播,时刻,质点与右侧相邻的波谷的水平距离为
该波谷传播到质点处时,质点第一第一次到达波谷,经过时间
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页