第三章 机械波 章末综合练(Word版含解析)

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名称 第三章 机械波 章末综合练(Word版含解析)
格式 docx
文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-04-09 13:29:10

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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.下列说法中不正确的是(  )
A.发生多普勒效应时波源的频率保持不变
B.只有声波会发生多普勒效应
C.要发生多普勒效应,波源和观测者间必须有相对运动
D.机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应
2.一列简谐横波沿x轴正向传播,平衡位置在和处的两个质点M、N的振动图像如图所示。若该波的波长大于0.5 m,则这列波的波速为(  )
A. B. C. D.
3.男女二重唱中,女高音和男中音的频率、波长和波速分别为、、和、、,它们之间的关系是 (  )
A.,, B. ,,
C.,, D.以上说法都不正确
4.根据高中物理所学知识,分析下列生活中的物理现象:①闻其声而不见其人;②钢琴声震碎玻璃酒杯;③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时,我们听到汽笛声的音调变高;④两列水波相遇产生稳定花纹。这些物理现象分别属于(  )
A.干涉、衍射、多普勒效应、共振
B.折射、多普勒效应、共振、干涉
C.衍射、共振、多普勒效应、干涉
D.衍射、共振、折射、多普勒效应
5.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
6.如图所示,从入口S处送入某一频率的声音,通过左右两条管道路径SAT和SBT,声音传到了出口T处,可以从T处监听声音。右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度,开始时左右两侧管道关于S、T连线对称,从S处送入某一频率的声音后,将B管逐渐拉出,当拉出的长度为l时,第一次听到最弱的声音。设声速为v,则该声音的频率为 (  )
A. B. C. D.
7.如图甲所示,在均匀介质中,坐标系xOy位于水平面内,O处的波源垂直xOy平面振动后,产生的简谐横波在xOy平面内传播,实线圆、虚线圆分别表示t=0时刻相邻的波峰和波谷,且此时刻平面内只有一圈波谷,图乙为图甲中质点A的振动图像,z轴垂直于xOy水平面,且正方向为竖直向上,则下列说法不正确的是(  )
A.此机械波的波长是2m
B.此机械波的传播速度为10m/s
C.t=0.2s时,机械波恰好传至B处
D.在t=0至t=0.85s这段时间内,C质点运动的路程为12cm
8.如图所示,坐标原点O处有一波源做简谐振动,它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。时,波源开始振动,时,波刚好传到处,其中P、Q为介质中的质点。下列说法正确的是(  )
A.波源的起振方向沿y轴向上
B.从图示时刻开始,质点P比质点Q先回到平衡位置
C.该机械波的传播速度为2m/s
D.从图示时刻开始,再经过0.25s质点P到达平衡位置
9.一列沿 x 轴传播的简谐横波,在 t=0.1s 时的波形如图甲所示,P、Q 是波上的两个质点,此时质点 P 沿 y 轴负方向运动。图 乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是 (  )
A.该波沿 x 轴负方向传播
B.图 2 乙可能为 Q 点的振动图像
C.t=0.15s 时,质点 P 沿 y 轴正方向运动
D.该波的波速为80m/s
10.一列沿x轴方向传播的简谐横波,波速为4m/s。某时刻波形如图所示,下列说法正确的是(  )
A.此时x=4m处质点加速度最大
B.这列波的振幅是4cm
C.此时x=8m处质点沿y轴负方向运动
D.再经4s,x=6m处质点处于正向最大位移处
11.简谐波在介质中传播,则(  )
A.振幅越大,波的传播速度越大
B.波长越大,波的传播速度越小
C.在一个周期内,振动质点走过的路程等于一个波长
D.波源振动的频率越高,波传播一个波长距离所用的时间越短
12.甲、乙两名同学分别坐在两条船里,同学甲在船上每隔1s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3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340m/s,声音在水里传播的速度为1400m/s,则下列说法正确的是(  )
A.两船相距约为2505m
B.两船相距约为1020m
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1s,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1s,则甲船速度一定小于乙船速度
二、填空题
13.一列振源在O点的简谐横波以某速度仅沿x轴正方向传播,某时刻刚好传播到m的A点处,此时刻波形图如图甲所示。则图乙是图甲中平衡位置______m处的质点从此时刻开始计时的振动图象。经过时间,B处质点的位移为______cm。
14.简谐横波某时刻的波形如图所示,P为介质中的一个质点,波沿x轴的正方向传播。质点P此时刻的速度沿y轴______________(选填“正方向”或“负方向”)再过半个周期时,质点P的位移为___________(选填“正值”或“负值”)。
15.如图甲所示,O为振源,OP=s,t=0时刻O点由平衡位置开始振动,产生向右沿直线传播的简谐横波,图乙为从t=0时刻开始描绘的P点的振动图象,由图可知该波的频率为___________,波长为___________,波源O点开始振动的方向是___________。
16.现有一列简谐横波沿x轴正方向传播,在时刻,该波的波形图如图甲所示,P,Q是介质中的两个质点,则图乙可能为介质中质点______(填“P”或“Q”)的振动图像;该列波的波速为______。
17.如图所示,一列筒谐横波平行于x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0到时间内运动方向不变。这列简谐波的波速为______,传播方向沿x轴__________(填“正方向”或“负方向”)。
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.t=0时刻,坐标原点O处的波源开始做简谐运动,t=0.4s时的波形图如图所示,此时波刚好传播到x=2.4m处。
(1)写出波源的振动方程;
(2)求平衡位置x=1.0m处的质点P第1次到达波谷的时刻t′。
20.一列简谐横波,在t=0时刻的波形如图所示,质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标为-1 m和-9 m,波传播方向由右向左,已知t=0.7 s时,P点第二次出现波峰。试估算:
(1)这列波的传播速度多大?
(2)从t=0时刻起,经多长时间Q点第一次出现波峰?
(3)当Q点第一次出现波峰时,P点通过的路程为多少?
21.如图所示,实线和虚线分别是沿x轴方向传播的一列简谐横波在t1=0和t2=0.06s时刻的波形图。
(1)求该波的波长λ、可能的周期T和可能的速度v;
(2)若2T<0.06s<3T,求该波的波速大小v0。
22.如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P、Q是简谐波中的两个质点,如图乙所示为质点P的振动图像,试求:
(1)简谐波的传播方向;
(2)简谐波波速的大小;
(3)求出图甲时刻之后所有P、Q两点速度大小相等的时刻。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
A.多普勒效应是一种现象,发生多普勒效应时,波源的频率没有发生改变,A不符合题意;
BD.机械波、声波、电磁波和光波都会发生多普勒效应,D不符合题意,B符合题意;
C.要发生多普勒效应,波源和观测者间必须有相对运动,观察者接收到波的频率发生变化,C不符合题意。
故选B。
2.D
【详解】
从图像可知,周期为
由于M、N的距离为0.5m,且该波的波长大于0.5m,所以波从M传到N的传播时间小于质点的振动周期。由图像可知,波从M传到N的传播时间为
所以波速为
故选D。
3.C
【详解】
由于女高音和男中音在同一介质中传播,因而波速相同;音调高即频率高,故;再由,因相同,所以。即
,,
故选C。
4.C
【详解】
①闻其声而不见其人是波的衍射现象;
②钢琴声震碎玻璃酒杯是由于共振产生的;
③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时,我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应;
④两列水波相遇产生稳定花纹是水波的干涉现象。
故选C。
5.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。
6.C
【详解】
当第1次听到最小的声音时,说明SBT和SAT的路程差是这一频率声波的半个波长,振动方向相反,从而相互消弱,则有


故选C。
7.C
【详解】
A.由图甲可知波峰到波谷的距离为1m,故波的波长为
故A正确,不符合题意;
B.图乙为质点的振动图象则
T = 0.2s
根据波速计算公式有
v = = 10m/s
故B正确,不符合题意;
C.因为t=0时刻平面内只有一圈波谷,而此时O也处于波峰,由此可以判断波的起振方向向上且波刚开始传播时O处于平衡位置,由此可以判断波传播了1.25个波长,用时0.25s,t=0时刻波刚好传播到2.5m处,则机械波恰好传至B处的时间点为
故C错误,符合题意;
D.质点到波源的距离为
波传播到C点所用的时间为
由图像可知波的振幅为
故从到过程中,质点运动的路程为
故D正确,不符合题意。
故选C。
8.B
【详解】
A.波刚传到x=9m处时,质点向下振动,可知波源的起振方向沿y轴向下,选项A错误;
B.从图示时刻开始,因P点向上振动,Q点向下振动,可知质点P比质点Q先回到平衡位置,选项B正确;
C.该机械波的传播速度为
选项C错误;
D.从图示时刻开始,波向右传播0.5m时,质点P到达平衡位置,则经过的时间为
选项D错误。
故选B。
9.B
【详解】
A.已知条件知道P点沿y轴负方向运动,根据同侧法可知波向x轴正方向传播,故A错误;
B.根据同测法可知,Q点在0.1s时刻沿y轴正方向运动,所以乙图可能是Q点的振动图像,故B正确;
C.根据振动图可知周期是0.2s,所以0.15s时是波在经过0.05s,即再经过四分之一个周期,根据图像可知P点在平衡位置下方沿y轴负方向运动,故C错误;
D.根据图像可知波长是8m,周期是0.2s,所以波速
故D错误。
故选B。
10.C
【详解】
A.由波形图可知,此时x=4m处质点恰好处于平衡位置,速度最大,加速度为零,A错误;
B.这列波的振幅是2cm,B错误;
C.由于波传播的过程是前面质点的振动带动后面质点的振动,此时x=8m处质点沿y轴负方向运动,C正确;
D.根据
由图可知波长
可得周期
T=2s
因此再经4s,x=6m处质点仍处于负向最大位移处,D错误。
故选C。
11.D
【详解】
AB.机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,故AB错误;
C.在一个周期内,振动质点走过的路程等于4倍振幅,不一定等于一个波长,故C错误;
D.由T=可知,频率越高,周期越小,即波传播一个波长距离所用的时间越短,故D正确。
故选D。
12.A
【详解】
AB.由题意可得
=+2Δt

m/s=m/s+2×1s
解得
x≈2505m
故A正确,B错误;
CD.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1s时,根据多普勒效应规律可知,若向右运动,则甲船速度大于乙船速度,若向左运动,则甲船速度小于乙船速度,故CD错误。
故选A。
13. 2.5
【详解】
[1]根据三角函数知识可知,位移为cm,质点的平衡位置有m、m两处,又由图乙可知该质点振动方向向下,结合波沿x轴正方向传播和上下坡法,可知图乙是平衡位置为m处质点的振动图象。
[2]经过时间,m处的质点振动了个周期,波传播的距离为个波长,为5.5m,因此再经时间,B处质点的位移,即为时刻m处质点在图甲中的位移,所以位移cm。
14. 正方向 负值
【详解】
[1]波沿x轴正方向传播,波形向右平移,可知P点正沿y轴正方向运动;
[2]再过半个周期时,P点运动到关于x轴对称的位置,位移为负值。
15. 向上
【详解】
[1]由图乙可知振动周期
T=t2-t1
所以频率
则波的频率为
[2]由题意和图像可知波从波源经过时间t1传播到P点,所以波速为
带入可得
[3] 波源O点开始振动的方向是P点起振方向,由乙图知向上。
16. Q 10
【详解】
[1]波沿x轴正方向传播,由题图乙可知,在时刻,质点向y轴正方向运动,结合题图甲,可知题图乙表示质点Q的振动图像;
[2]波速
17. 负方向
【详解】
[1][2]因为处的质点在内运动方向不变,所以该处质点从正向位移最大处经过四分之一个周期向下运动至平衡位置处,即
解得周期为,所以波速为
在虚线上,处的质点向下运动,根据同侧法可知波沿轴负方向传播。
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)
【详解】
(1)由题可知,波源的振动周期
由图象可知,波源的起振方向从平衡位置沿y轴负方向振动,因此波源的振动方程
(2)由图像可知,波长
因此波速
由图可知,波从开始传到x=1.0m处,用时
P点第一次到达波谷时刻
20.(1)10 m/s;(2)1.1 s;(3)0.9 m
【详解】
(1)由题图知:这列波的波长λ=4 m


T=0.4 s
由波速公式得
(2)第一个波峰传到Q点的距离为x=11 m,所需时间
(3)振动传到P点需个周期,所以当Q点第一次出现波峰时,P点已振动了
则P点通过的路程为
21.(1)1.2m;若波沿x轴正方向传播, (n=0,1,2,…);若波沿x轴负方向传播, (n=0,1,2,…);若波沿x轴正方向传播,(n=0,1,2,…);若波沿x轴负方向传播, ;(2) 若波沿x轴正方向传播,55m/s;若波沿x轴负方向传播,45m/s
【详解】
(1) 由波形图可知,该波的波长为
若波沿x轴正方向传播,则
(n=0,1,2,…)
解得
(n=0,1,2,…)
则波速为
(n=0,1,2,…)
若波沿x轴负方向传播,则
(n=0,1,2,…)
解得
(n=0,1,2,…)
则波速为
(n=0,1,2,…)
(2) 若波沿x轴正方向传播,则
(n=0,1,2,…)
解得
则此时的波速大小为
若波沿x轴负方向传播,则
(n=0,1,2,…)
解得
则此时的波速大小为
22.(1)向x轴正方向传播;(2);(3)(0,1,2…)
【详解】
(1)由于图甲为时的波形图,则在乙图中看质点P在时的振动情况,可知质点P向上振动;再回到甲图中结合波形可知该简谐波向x轴正方向传播。
(2)结合图甲的波形可知波长
乙图的波形可知周期
则由
解得波速为
(3)由图甲可知Q点的位移为1m,则其位置坐标为m,结合P点的位置坐标5m,可知P、Q中点R的位置坐标为m。
P和Q速度大小相同时,R不仅可以处在位移为0的位置,还可以在位移的大小最大的位置,因此相应的传播时间是
(0,1,2…)
答案第1页,共2页
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