第三章测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.关于机械波的形成和传播,下列说法正确的是( )
A.物体做机械振动,一定产生机械波
B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步
C.参与振动的质点群频率各不相同
D.机械波是质点随波迁移,也是振动能量的传递
2.蝉家族中的高音歌手是一种被称作“双鼓手”的蝉,它的身体两侧有大大的环形发声器官,身体的中部是可以内外开合的圆盘。圆盘开合的速度很快,抖动的蝉鸣就是由此发出的。某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈,听到忽高忽低的蝉鸣声,下列说法错误的是( )
A.这种现象属于声波的衍射现象
B.这种现象属于声波的干涉现象
C.蝉的身体两侧的大大的环形发声器官可以看作相干波源
D.蝉发出的两列声波的传播速度一定相同
3.地震以波的形式传播,地震波有纵波和横波之分,若a、b两处与c处分别相距300 km和200 km,c处地下15 km处发生地震,则(已知在地表附近纵波的传播速度大于横波的传播速度)( )
A.c处居民会感到先水平摇动,后上下颠簸
B.地震波是横波
C.地震波传到a处时,振动方向垂直于地面
D.a、b两处剧烈程度可能不同
4.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气体的过程中都发出噪声,干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示,产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播。在声波到达a处时,分成两束相干波,它们分别通过r1和r2的路程,再在b处相遇,即可达到削弱噪声的目的。若Δr=r2-r1,则Δr等于( )
A.波长λ的整数倍
B.波长λ的奇数倍
C.半波长的奇数倍
D.半波长的偶数倍
5.一列简谐横波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m,且这两质点之间的波峰只有一个,则该简谐波的波长可能为( )
A.4 m、6 m和8 m
B.6 m、8 m和12 m
C.4 m、6 m和12 m
D.4 m、8 m和12 m
6.一列简谐波沿x轴正方向传播,某时刻波形如图甲所示,a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置。如再过个周期开始计时,其中某质点继续振动的图像如图乙所示,则该质点是( )
甲
乙
A.a处质点 B.b处质点
C.c处质点 D.d处质点
7.一列波沿直线传播,在某一时刻的波形如图所示,坐标原点处质点位于波峰,质点A的位置与坐标原点相距0.5 m,此时质点A沿y轴正方向运动,再经过0.02 s将第一次到达波峰,下列说法错误的是( )
A.这列波的波长是2 m
B.这列波的频率是50 Hz
C.这列波的波速是25 m/s
D.这列波的传播方向是沿x轴的负方向
8.一列沿x轴正向传播的简谐横波,当波传到O点时开始计时,7.0 s时刚好传到x=3.5 m处,如图所示。由此可以判定( )
A.该波的振动周期为7.0 s
B.波源的起振方向向上
C.该波的波速为0.5 m/s
D.再经过1.0 s,x=2 m处质点刚好处在波谷的位置
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9. 上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端后迅速水平旋转,蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化,下列判断正确的是( )
A.旋转时蜂鸣器发出的频率变化了
B.教鞭的旋转改变了同学们听到的声音频率
C.蜂鸣器音调变高时,一定是向靠近观察者的方向运动
D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
10.当两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇,则( )
A.质点P的振动始终是加强的
B.质点P的振幅最大
C.质点P的位移始终最大
D.质点P的周期最大
11.右图为某一时刻的波形,下列说法正确的是( )
A.此列波的振幅是0.1 m
B.x=15 cm处质点的位移是0.1 m
C.若质点A的速度沿y轴正方向,则质点B的速度亦沿y轴正方向
D.质点A的加速度沿y轴负方向,而质点B、C的加速度沿y轴正方向
12.两列简谐横波的振幅都是20 cm,传播速度大小相同。实线波的频率为2 Hz,沿x轴正方向传播,虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇。则( )
A.在相遇区域会发生干涉现象
B.实线波和虚线波的频率之比为3∶2
C.平衡位置为x=6 m处的质点此刻速度为零
D.从图示时刻起再经过0.25 s,平衡位置为x=5 m处的质点的位移y<0
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)(1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 。
A.波速变大 B.波速不变
C.频率变高 D.频率不变
(2)用2×106 Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时 (选填“容易”或“不容易”)发生衍射。
14.(8分)一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=0.30 m处的质点的振动图线如图乙所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴 (选填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30 m,则该波的波长为 m。
甲
乙
15.(10分)一列声波在空气中的波长为34 cm,传播速度为340 m/s,这列声波传入另一介质中时,波长变为68 cm,它在这种介质中的传播速度是多少 该声波在空气中与介质中的频率各是多少
16.(10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,t=0时的波形如图所示,两列波的波速都是10 m/s。
(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
17.(12分)如图所示,甲为某一列波在t=1.0 s时的图像,乙为参与该波动的P质点的振动图像。
(1)求该波波速v。
(2)画出再经过3.5 s时的波形。
(3)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移x。
18.(12分)一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.05 s时,其波形分别用如图所示的实线和虚线表示。
(1)求这列波可能具有的波速。
(2)当波速为280 m/s时,波的传播方向如何 以此波速传播时,x=8 m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少 第三章测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.关于机械波的形成和传播,下列说法正确的是( )
A.物体做机械振动,一定产生机械波
B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步
C.参与振动的质点群频率各不相同
D.机械波是质点随波迁移,也是振动能量的传递
答案:B
解析:机械波的形成必须具备振源和介质两个条件,只有物体做机械振动,而其周围没有传播这种振动的介质,远处的质点不可能振动起来形成机械波,故选项A错误;任何波动都是由波源带动它周围的质点、周围的质点(相当于新的波源)带动更远的质点,所以后一质点总是落后前一质点的振动,故选项B正确;参与振动的质点的振动情况与振源相同,频率都相同,故选项C错误;形成机械波的各个质点,只在各自的平衡位置附近往复运动,并没有随波迁移,离振源远的质点振动的能量,是通过各质点的传递从振源获得的,故选项D错误。
2.蝉家族中的高音歌手是一种被称作“双鼓手”的蝉,它的身体两侧有大大的环形发声器官,身体的中部是可以内外开合的圆盘。圆盘开合的速度很快,抖动的蝉鸣就是由此发出的。某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈,听到忽高忽低的蝉鸣声,下列说法错误的是( )
A.这种现象属于声波的衍射现象
B.这种现象属于声波的干涉现象
C.蝉的身体两侧的大大的环形发声器官可以看作相干波源
D.蝉发出的两列声波的传播速度一定相同
答案:A
解析:“听到忽高忽低的蝉鸣声”说明这是声波的干涉现象,选项A错误,B正确;蝉的身体两侧的发声器官可以看作相干波源,选项C正确;因为波速是由介质决定的,所以选项D正确。
3.地震以波的形式传播,地震波有纵波和横波之分,若a、b两处与c处分别相距300 km和200 km,c处地下15 km处发生地震,则(已知在地表附近纵波的传播速度大于横波的传播速度)( )
A.c处居民会感到先水平摇动,后上下颠簸
B.地震波是横波
C.地震波传到a处时,振动方向垂直于地面
D.a、b两处剧烈程度可能不同
答案:D
解析: 由于地震波有横波、纵波之分,二者同时发生,传播速度因波而异,传到a、b两处,由于距离不同剧烈程度也当然不同,故D正确,A、B、C错误。
4.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气体的过程中都发出噪声,干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示,产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播。在声波到达a处时,分成两束相干波,它们分别通过r1和r2的路程,再在b处相遇,即可达到削弱噪声的目的。若Δr=r2-r1,则Δr等于( )
A.波长λ的整数倍
B.波长λ的奇数倍
C.半波长的奇数倍
D.半波长的偶数倍
答案:C
解析: 要达到削弱噪声的目的,波程差应等于半波长的奇数倍,从而保证分成两束的相干波叠加后减弱。
5.一列简谐横波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m,且这两质点之间的波峰只有一个,则该简谐波的波长可能为( )
A.4 m、6 m和8 m
B.6 m、8 m和12 m
C.4 m、6 m和12 m
D.4 m、8 m和12 m
答案:C
解析:由于该波上处于平衡位置的两质点相距6 m,且两质点间波峰只有一个,故6 m与波长λ的关系有三种可能,6 m=λ,6 m=,6 m=λ,故波长的可能值为6 m、12 m、4 m,C正确。
6.一列简谐波沿x轴正方向传播,某时刻波形如图甲所示,a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置。如再过个周期开始计时,其中某质点继续振动的图像如图乙所示,则该质点是( )
甲
乙
A.a处质点 B.b处质点
C.c处质点 D.d处质点
答案:D
解析:画出再过个周期后的波形,a处质点处于波谷,c处质点处于波峰,b处质点处于平衡位置且向下运动,d处质点处于平衡位置且向上运动,所以图乙是d处质点的振动图像,选项D正确。
7.一列波沿直线传播,在某一时刻的波形如图所示,坐标原点处质点位于波峰,质点A的位置与坐标原点相距0.5 m,此时质点A沿y轴正方向运动,再经过0.02 s将第一次到达波峰,下列说法错误的是( )
A.这列波的波长是2 m
B.这列波的频率是50 Hz
C.这列波的波速是25 m/s
D.这列波的传播方向是沿x轴的负方向
答案:B
解析:质点A的位置距原点0.5 m,即=0.5 m,λ=2 m,A正确;质点A向上振动经0.02 s第一次到达波峰,即=0.02 s,波的周期T=0.08 s,波的频率f==12.5 Hz,B错误;波速v=λf=2×12.5 m/s=25 m/s,C正确;质点A向上振动,根据“上下坡法”可以确定该波向x轴负方向传播,D正确。
8.一列沿x轴正向传播的简谐横波,当波传到O点时开始计时,7.0 s时刚好传到x=3.5 m处,如图所示。由此可以判定( )
A.该波的振动周期为7.0 s
B.波源的起振方向向上
C.该波的波速为0.5 m/s
D.再经过1.0 s,x=2 m处质点刚好处在波谷的位置
答案:C
解析:由题述可知,该波的振动周期为4.0 s,波源的起振方向向下,选项A、B错误;该波的波长为2 m,波速为0.5 m/s,选项C正确;再经过1.0 s,x=2 m处质点刚好处在平衡位置,选项D错误。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9. 上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端后迅速水平旋转,蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化,下列判断正确的是( )
A.旋转时蜂鸣器发出的频率变化了
B.教鞭的旋转改变了同学们听到的声音频率
C.蜂鸣器音调变高时,一定是向靠近观察者的方向运动
D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
答案:BC
解析:由多普勒效应知蜂鸣器的频率并没有发生变化,只是同学们感受到的频率发生了变化,当二者靠近时,听到的音调变高,故A错,B、C对。当发生波的干涉时,是声音的强弱发生变化,而不是频率发生变化,故D错。
10.当两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇,则( )
A.质点P的振动始终是加强的
B.质点P的振幅最大
C.质点P的位移始终最大
D.质点P的周期最大
答案:AB
解析: P点为波峰与波峰叠加,为振动加强点,振动始终加强,振幅最大。位移在变化,有时为零,有时处于最大,故A、B正确,C错误。质点P的周期不变,选项D错误。
11.右图为某一时刻的波形,下列说法正确的是( )
A.此列波的振幅是0.1 m
B.x=15 cm处质点的位移是0.1 m
C.若质点A的速度沿y轴正方向,则质点B的速度亦沿y轴正方向
D.质点A的加速度沿y轴负方向,而质点B、C的加速度沿y轴正方向
答案:ACD
解析:从题图可以直接读出振幅是0.1 m,x=15 cm处质点离开平衡位置的位移是-0.1 m,A正确,B错误。各质点加速度的方向总是指向平衡位置,D正确。由于A、B两质点此刻处在同一“坡”上,根据上下坡法可以判断A、B速度方向一致,C正确。
12.两列简谐横波的振幅都是20 cm,传播速度大小相同。实线波的频率为2 Hz,沿x轴正方向传播,虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇。则( )
A.在相遇区域会发生干涉现象
B.实线波和虚线波的频率之比为3∶2
C.平衡位置为x=6 m处的质点此刻速度为零
D.从图示时刻起再经过0.25 s,平衡位置为x=5 m处的质点的位移y<0
答案:BD
解析:由题图可知λ实=4 m,λ虚=6 m,又v实=v虚,由v=λf,得,B项正确;因两列波的频率不同,则在相遇区域不会发生干涉现象,A项错误;由题图可知平衡位置为x=6 m处的质点此刻具有向上的最大速度,C项错误;v实=v虚=λ实f实=8 m/s,经0.25 s两列波传播的距离均为s=8×0.25 m=2 m,再结合题图分析可知,D项正确。
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)(1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 。
A.波速变大 B.波速不变
C.频率变高 D.频率不变
(2)用2×106 Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时 (选填“容易”或“不容易”)发生衍射。
答案:(1)BC (2)1.5 不容易
解析:(1)波速由传播的介质决定,故反射回来的波速不变,A错,B对;根据多普勒效应知,鱼群向渔船靠近时,超声波的频率将变高,C对,D错。
(2)由v=λf知,=1.5;波长越小,越不容易发生衍射。
14.(8分)一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=0.30 m处的质点的振动图线如图乙所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴 (选填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30 m,则该波的波长为 m。
甲
乙
答案:正向 0.8
解析:由题图乙可知,t=0时刻题给质点正在向上振动,故其振动方向沿着y轴正向,且正好在周期的位置。考虑到波长大于0.3 m,因此在题图甲中处于波长处,0.3 m=λ,解得λ=0.8 m。
15.(10分)一列声波在空气中的波长为34 cm,传播速度为340 m/s,这列声波传入另一介质中时,波长变为68 cm,它在这种介质中的传播速度是多少 该声波在空气中与介质中的频率各是多少
答案:680 m/s 1 000 Hz 1 000 Hz
解析:在空气中fλ=v,f= Hz=1 000 Hz,声波在介质中与在空气中频率保持不变。在介质中fλ'=v',v'=1 000×68×10-2 m/s=680 m/s。
16.(10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,t=0时的波形如图所示,两列波的波速都是10 m/s。
(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
答案:(1)2.5 Hz 2.5 Hz (2)0.2 s x=5 m与x=7 m处的点位移最大
解析:(1)由题图知λ=4 m,又因v=10 m/s
所以由f= Hz=2.5 Hz
故甲、乙两列波的频率均为 2.5 Hz。
(2)设经时间t两波相遇,则2vt=4 m
所以t= s=0.2 s
又因T= s=0.4 s
故两列波分别向前传播相遇,此时两列波的图像如图中的虚线所示。
故C、D间有x=5 m和x=7 m处的点位移最大。
17.(12分)如图所示,甲为某一列波在t=1.0 s时的图像,乙为参与该波动的P质点的振动图像。
(1)求该波波速v。
(2)画出再经过3.5 s时的波形。
(3)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移x。
答案:见解析
解析:(1)由题图甲得波长λ=4 m,由题图乙得周期T=1.0 s,波速v==4 m/s。
(2)由P质点的振动图像知波沿x轴负方向传播,经过3.5 s传播的距离Δx=vΔt=4×3.5 m=14 m=λ,只需将波形沿x轴负方向平移λ=2 m即可,如图所示。
(3)因为n==3.5,所以路程s=4An=4×0.2×3.5 m=2.8 m。
由波的重复性可知,经历时间为周期的整数倍时,位移不变,所以只需考虑从题图所示时刻到P质点经时的位移即可,所以再经过3.5 s时质点P的位移x=0。
18.(12分)一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.05 s时,其波形分别用如图所示的实线和虚线表示。
(1)求这列波可能具有的波速。
(2)当波速为280 m/s时,波的传播方向如何 以此波速传播时,x=8 m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少
答案:见解析
解析:(1)若波沿x轴正向传播,则
Δs=Δx1+nλ=(2+8n) m,n=0,1,2,…
v= m/s=(40+160n) m/s
若波沿x轴负向传播,则
Δs'=Δx2+nλ=(6+8n) m,n=0,1,2,…
v'= m/s=(120+160n) m/s。
(2)当波速为280 m/s时,有280 m/s=(120+160n) m/s
n=1,所以波向x轴负方向传播
T= s
所以P质点第一次到达波谷所需最短时间为
t= s=2.1×10-2 s。
