第三章机械波章末综合练 (word版含答案)

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名称 第三章机械波章末综合练 (word版含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-04-06 04:48:28

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人教版(2019)选择性必修一 第三章 机械波 章末综合练
一、单选题
1.下列关于横波、纵波的说法中,正确的是 (  )
A.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
B.横波中,质点的振动方向也可能与波的传播方向平行
C.纵波中,波水平向右传播,各个质点一定上下振动
D.横波中振动质点不随波迁移,纵波中振动质点随波迁移
2.关于机械波的现象的描述,说法正确的是(  )
A.质点振动方向总是垂直于波的传播方向
B.声波从空气进人水中传播,波长变小
C.两列波的干涉现象中,振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
D.发生明显衍射的条件是缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小
3.一列简谐横波沿x轴正方向传播,在时的波形图如图,此时波恰好传到质点M所在位置,当时,位于处的质点P运动的总路程为,则以下说法正确的是(  )
A.波的周期为 B.波源的起振方向沿y轴正方向
C.波的传播速度为 D.时质点P处于波谷
4.男女二重唱中,女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、λ1、v1和f2、λ2、v2,它们之间的关系是(  )
A.f1>f2,λ1>λ2,v1>v2 B.f1C.f1>f2,λ1<λ2,v1=v2 D.以上说法都不正确
5.关于波的干涉,下列说法正确的是(  )
A.在振动减弱区域,介质质点的位移总为零
B.在振动加强区域,介质质点的振幅随时间做周期性变化
C.产生干涉现象的必要条件之一,就是两列波的频率相等
D.两列波发生干涉时,振动加强点的位移一定大于振动减弱点的位移
6.两列振幅为A、波长相同的平面简谐横波,以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播,如图所示为某一时刻的波形图,其中实线为向右传播的波,虚线为向左传播的波,a、b、c、d、e为介质中沿波传播路径上五个等间距的质点。两列波传播的过程中,下列说法中正确的是(  )
A.质点b、d始终静止不动
B.质点a、b、c、d、e始终静止不动
C.质点a、c、e始终静止不动
D.质点a、c、e以振幅A做简谐运动
7.一列简谐横波沿轴正方向传播,波速为。时刻波形如图所示,且波刚传到点。下列说法正确的是(  )
A.波源振动的频率
B.质点起振方向沿轴负方向
C.在内,质点运动通过的路程为
D.时,平衡位置在处的质点将运动到处
8.如图所示,一列横波在x轴上沿x轴方向传播,实线表示t=0时刻的波形图,虚线是t=2s时刻的波形图,下列说法正确的是(  )
A.质点的振动周期一定是8s
B.该波的波速可能是1m/s
C.t=0时刻,x=4m处的质点振动方向一定向上
D.t=4s时刻,x=6m处的质点可能位于平衡位置
9.某简谐波在时的图像如图甲所示,其中质点的振动图像如图乙所示,则( )
A.质点在0.6s内通过的路程为5m
B.波的传播速度为10m/s
C.波沿轴正方向传播
D.到内,质点的向左平移了7m
10.一列简谐横波向轴负方向传播,在时的波形如图所示,两质点的平衡位置的坐标分别为、。已知时,质点第1次位于波峰,下列说法正确的是( )
A.振源的起振方向为轴负方向
B.当质点位于波峰时,质点也位于波峰
C.该波的波速为
D.时,质点第2次位于波峰
11.图甲为一列沿x轴正向传播的简谐横波在时刻的图像,图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是(  )
A.图乙可能为质点L的振动图像
B.该简谐波的波速为
C.该时刻质点K与L的速度、加速度都相同
D.质点K再经将沿x轴正方向移动到处
12.两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波,同时从绳子的两端产生,如图(甲)所示,相遇过程某时刻如图(乙),下列说法正确的是( )
A.该波是纵波,增大抖动频率,波在绳子上传播的时间不变
B.两列波相遇时,绳子中点的波峰可达原来各自振幅的两倍
C.两列波相遇后各自保持原来波形独立传播
D.乙图中a质点和b质点都静止
二、填空题
13.为了研究水波的产生及特点,某同学手持小木棒上下振动,让木棒的另一端间断性地接触水面,从而激发出水波。若小木棒每秒振动2次,观察到相邻两个波峰间的距离为,则此水波的频率是_______,波速是_________。
14.如图,水面上ABCDEF六个点恰好处在边长为L=3m的正六边形的顶点上,A、C两顶点处有两波源,从某时刻起,A处波源自平衡位置向上振动,C处波源自平衡位置向下振动,振幅分别为、,频率,波速均为v=2m/s,则B点的振幅为______cm,A波源产生的波传播到E点所经历的时间为______。
15.(1)在水平方向传播的波为横波。( )
(2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。( )
(3)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同。( )
16.一简谐横波在x轴上传播,t=1s时的波形如图甲所示,x=1m处的质点的振动图像如图乙所示,则波的传播速度为______m/s;t=1.5s时,平衡位置在x=2m处的质点位移为______cm。
17.某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,波速为340 m/s,在海水中的波长为4.5 m 。
(1)该波的频率为_______Hz。
(2)若物体在海面上发出的声音经 0.5 s 听到回声,则海水深为多少___________。
三、解答题
18.随着科技的发展和作战的需要,现在的战斗机飞得越来越快,甚至有些飞机的速度已经超过了声音在空气中的传播速度.假设某爆炸声在空气中的传播速度为343 m/s,一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行,要使飞行员听不到爆炸声,飞机飞行的速度至少多大?
19.一列振幅为A=10cm的简谐波沿x轴正方向传播,在传播方向上有平衡位置相距d=6m的P、Q两质点(波长为,且),t=0时刻质点P的位移为10cm,质点Q的位移为-10cm,经质点Q第一次回到平衡位置。求:
(1)这列简谐波的波速;
(2)从t=0时刻起质点Q的振动方程。
20.一列简谐横波t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知。
(1)若波沿x轴正方向传播,且,求波速v的大小。
(2)若波速,以t1时刻为计时起点,请写出处质点的振动方程。
21.一列简谐横波在某介质中沿直线传播,传播速度为30m/s,振幅为10cm。某时刻开始计时,0.8s时刻介质中的部分波形如图甲所示,图乙为介质中某质点P的振动图像。求:
(1)该列波的波长和传播方向;
(2)质点P平衡位置的x坐标。
22.图甲是一列简谐横波在t=0.2 s时刻的波形图,图乙是在x=4 m处的质点的振动图像。
(1)波的传播速度为?
(2)t=0时刻x=2m处质点的位移为?
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】
ABC.横波的传播方向与质点的振动方向垂直,纵波的传播方向与质点的振动方向在一条直线上,A正确,BC错误;
D.横波和纵波中振动质点都不随波迁移,D错误。
故选A。
2.D
【详解】
A.纵波的传播过程质点振动方向与波的传播方向共线,A错误
B.声波从空气进人水中传播,频率不变,波速变大,波长变长,B错误;
C.两列波的干涉现象中,振动加强点振动加强不是位移一直最大,位移可以为0,C错误;
D.发生明显,D正确衍射的条件是缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小;
故选D。
3.D
【详解】
B.由t=0时刻波传到M点,且波沿x轴正方向传播,根据波形平移法可知,质点M的振动方向为y轴负方向,即波源的起振方向沿y轴负方向,故B错误;
AC.由波形图可知,波长
λ=4m
设波速为v、周期为T。质点P的起振方向沿y轴的负方向,波从M点传到P点的时间为,当t=1.5s时,质点P运动的总路程为
s=15cm=3A
即质点P第一次到达波峰,于是有
解得
T=1s
故波速
故AC错误;
D.t=1.5s时质点P第一次到达波峰,从t=0到t=2.0s质点已经振动的时间
质点P的起振方向沿y轴的负方向,则t=2.0s时质点P处于波谷,故D正确。
故选D。
4.C
【详解】
AB.由于女高音和男中音在同一介质中传播,因而波速相同,AB错误;
CD.音调高即频率高,故f1>f2;由
v=λf
因v相同,所以λ1<λ2,C正确,D错误。
故选C。
5.C
【详解】
A.振动减弱区域内的介质质点的位移为矢量和,当两个振幅大小不相等时,合位移不总是零。故A错误;
B.在振动加强区域,介质质点的振幅不变,故B错误;
C.若两列波发生干涉,则两列波的频率相等,故C正确;
D.两列波发生干涉时,振动加强点的位移和振动减弱点的位移都在做周期性的运动,所以加强点的位移不一定大于减弱点的位移,故D错误。
故选C。
6.A
【详解】
两列波波长相等,频率相同,为相干波,两列波相向传播,由题图可知,b、d为振动减弱点,两列波的振幅相同,这两点始终静止不动;a、c、e为振动加强点,两列波的振幅均为A,即质点a、c、e以振幅2A做简谐运动,A正确,B、C、D错误。
故选A。
7.C
【详解】
A.根据图像可知,波的波长 ,根据
解得
周期
A错误;
B.根据同侧法,可知波沿轴正方向传播,则质点c的振动方向是沿轴正方向,则质点起振方向沿轴正方向,B错误;
C.根据
质点的振动方程为
在内,质点为位移5cm,通过的路程为5cm,C正确;
D.平衡位置在处的质点只能在平衡位置振动不能移动,D错误。
故选C。
8.B
【详解】
AB.由图可知,波长λ=8m,若波沿x轴正方向传播,根据周期性可知
2s=(n+)T,(n=0,1,2…)

s,(n=0,1,2…)
当n=0时T=8s,则波速
v==1m/s
若波沿x轴负方向传播,根据周期性可知
2s=(n+)T,(n=0,1,2…)

s,(n=0,1,2…)
当n=0时
则波速
v==3m/s
故A错误,B正确;
C.根据“上下坡法”可知,若波沿x轴正方向传播,t=0时x=4m处的质点振动方向向上;若波沿x轴负方向传播,t=0时x=4m处的质点振动方向向下,故C错误;
D.分析图像可知,若波沿x轴正方向传播,t=2s时x=6m处的质点通过平衡位置向上,根据对称性和周期性可知,t=4s时x=6m处的质点恰好位于波峰;若波沿x轴负方向传播时t=2s时x=6m处的质点通过平衡位置向下,根据对称性和周期性可知,t=4s时x=6m处的质点恰好位于波峰,故D错误。
故选B。
9.B
【详解】
A.由图乙知,T=0.4s,所以0.6s内通过的路程为
故A错误;
B.由
故B正确;
C.由乙可知,t=0之后,P点先向y轴正方向振动,可知波向x轴负方向传播,故C错误;
D.质点P上下振动,并不左右移动,故D错误。
故选B。
10.D
【详解】
A.因t=0时刻,x=1m处的质点沿y轴正向振动,可知振源的起振方向为轴正方向,A错误;
B.波长为4m,因
PQ=1.5λ
则当质点位于波峰时,质点位于波谷,B错误;
C.已知时,质点Q第一次出现波峰,则

则该波的波速为
C错误;
D.波传到P点需要的时间为0.2s,由于波的起振方向是轴正方向,由于质点振动的周期为0.4s,故时,质点第2次位于波峰,D正确。
故选D。
11.A
【详解】
A.由题意知波向右传播,由图可得时刻质点L在平衡位置,由上下坡法可知质点L下一时刻向下振动,故乙图可能是质点L的振动图像,故A正确;
B.由图可得
所以波速为
故B错误;
C.由图可知质点K与L相差半个周期,所以两者的速度、加速度等大、反向,故C错误;
D.因为每个质点都在自己平衡位置周期性振动,不会随波迁移,故D错误。
故选A。
12.C
【详解】
A.由甲图可知,波的传播方向与振动方向垂直,故该波是横波,故A错误;
B.由乙图可得两列波相遇时,振动减弱,且合振幅为零,故B错误;
C.因为波具有独立性,互不干扰,即两列波相遇后各自保持原来波形独立传播,故C正确;
D.因为两列沿相反方向传播的完全相同的波,相遇后叠加产生波“消失”的现象,但乙图中a质点和b质点并不是都静止,而是这一瞬间速度为零,下一时刻又会各自振动,故D错误。
故选C。
13. 2 0.4
【详解】
[1]水波的频率等于振源的频率,由题意知小木棒的振动频率为2Hz,所以水波频率为2Hz;
[2]水波波长等于相邻两个波峰间距离,为20cm,根据波速公式
带入数据可得
v=0.4m/s
14. 1
【详解】
[1]根据题意可知两波长
两波源振动步调相反,某点到两波源的波程差
(,1,2,…)
时振动减弱
(,1,2,…)
时振动加强,B点到两波源的波程差
故B点为振动减弱点,振幅
[2]由几何知识得
A波源产生的波传播到E点所经历的时间
15. 错误 正确 正确
【详解】
(1)[1]物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波;故错误。
(2)[2]机械波在介质中传播时,由于各质点间的相互作用力,前一质点带动相邻的后一质点在其平衡位置附近振动,但各质点并不随波迁移,故正确。
(3)[3]机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都与波源的振动周期、起振方向相同,故正确。
16. 1
本题考查机械振动与机械波。
【详解】
[1][2]根据波的图像可知波长
根据振动图像可知周期
则波速
t=1s时x=2m处的质点位移为零,结合两个图像可知波沿x轴负方向传播,所以再经0.5s即四分之一周期,平衡位置在x=2m处的质点沿y轴负方向运动到最大位移处,即位移为-5cm。
17. 340 382.5m
【详解】
(1)[1]由
得频率为
(2)[2]因为波从空气到海里,频率不变,则在海水中速度为
所以海水深度为
18.
【详解】
要使飞行员恰好听不到爆炸声,即飞行员正好一个声波也接收不到,则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样,即战斗机应以的速度飞行远离爆炸点。
19.(1);(2)(m)或(m)。
【详解】
(1)时刻,质点Q的位移为,经第一次回到平衡位置,故
解得
波沿x轴正方向传播,时刻,质点P的位移为,质点Q的位移为,所以
又,所以,故,解得
故波速
(2)设质点Q的振动方程为
时刻,,解得

故质点Q的振动方程为
(m)或(m)
20.(1)36m/s;(2)
【详解】
(1)波沿x轴正方向传播由实线到虚线时间内波传播距离设为s,则
由于,因此

(2)质点的振动周期等于波的传播周期
s
质点振动的圆频率为

可得
所以波沿x轴负方向传播,时刻,处的质点沿y轴正向振动且
振动方程为
21.(1) ,沿x轴正方向传播;(2)
【详解】
(1)由图像可知,波的周期
根据可得
由振动图像可知,时质点P沿y轴负方向运动,所以该波沿x轴正方向传播。 
(2)0.8s时刻位于平衡位置的质点Q的x坐标为
而从此时刻开始,P质点再经过到达平衡位置,所以P、Q的平衡位置之间距离为
质点P平衡位置的坐标为
代入数据解得
22.(1)20m/s;(2)-5cm
【详解】
(1)波的传播速度为
(2)t=0.2 s=0.5T时刻x=2m处质点的位移为5cm,则t=0时刻该质点的位移为-5cm。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页