人教版(2019)选择性必修1《3.1 波的形成》2022年同步练习卷(2)
一 、单选题(本大题共5小题,共30分)
1.(6分)关于机械波的下列说法中正确的是
A. 有机械振动就有机械波
B. 没有机械波就没有机械振动
C. 机械波是振动质点在介质中向前传播的过程
D. 机械波是机械振动在介质中的传播过程,它是传递能量的一种方式
2.(6分)如图所示,为一列沿轴传播的横波,周期为,则该波
A. 波长为 B. 振幅为 C. 频率为 D. 波速为
3.(6分)关于简谐波,下面说法中错误的是
A. 波动的产生需要两个条件,即波源和传播波的介质
B. 波动过程是质点由近向远传递的过程
C. 波动过程是能量传递的过程
D. 波动过程中质点本身不随波发生迁移
4.(6分)一质点做简谐运动,先后以相同的速度依次通过A、B两点,历时1s,质点通过B点后再经过1s又第二次通过B点,在这两秒内质点通过的总路程为12cm。则质点( )
A. 周期2s B. 振幅12cm
C. 频率0.25Hz D. 12s内通过的路程48cm
5.(6分)声波和电磁波均可传递信息,且都具有波的特征。下列说法正确的是
A. 电吉他、电子琴发出的都是电磁波
B. 声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C. 电磁波都不能被人看见,声波都能被人听见
D. 在空气中,电磁波的传播速度大于声波的传播速度
二 、多选题(本大题共4小题,共49分)
6.(13分)下列关于机械振动和机械波的说法正确的是
A. 受迫振动稳定后的频率与物体自身的固有频率无关
B. 对于纵波,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反
C. 当两列波发生稳定干涉时,如果两列波的波峰在某点相遇,则该处质点的位移始终最大
D. 波长不同的机械波分别通过同一狭缝时,波长越小的机械波衍射越明显
7.(12分)为振源,由平衡位置开始上下振动,产生一列简谐横波沿直线传播,、两点之间的距离为点的左侧为一种介质,右一侧为另一种介质,波在这两种介质中传播的速度之比为:某时刻波正好传到右侧处,且、均在波峰位置.则
A. 开始振动时方向可能向下也可能向上
B. 波在左侧的周期比在右侧时大
C. 右侧的波长为
D. 左侧的波长为
8.(12分)如图甲所示为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波的图象,、、为介质中的三个质点,图乙表示该波处质点的振动图像,下列说法正确的是
A. 该波沿轴负向传播
B. 时刻,质点振动的速度方向与加速度方向相同
C. 时刻,质点振动的速度方向沿轴负方向
D. 质点的位移随时间变化的关系式
9.(12分)如图甲所示为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波形图,如图乙所示为质点的振动图像。下列说法正确的是
A. 该波沿轴正方向传播,波速为
B. 该波可以与另一列频率为的波发生干涉
C. 波在传播过程中遇到大小的障碍物能发生明显的衍射现象
D. 若观察者逆着波的传播方向向着波源奔跑,则观察者接收到的频率将大于
三 、填空题(本大题共1小题,共12分)
10.(12分)一列简谐横波在某时刻的波形如图所示,某时刻质点的速度为,经过它的速度第一次与相同,再经过它的速度第二次与相同,则波沿轴方向传播的波速为______;若某时刻质点到达波谷处,则质点一定到达______处;从图示位置开始计时,在时刻,质点的位移为______。
四 、简答题(本大题共3小题,共24分)
11.(12分)年月海地首都地区发生了里氏级大地震,已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是和,在某地的观测站中,记录了海地首都的纵波和横波到达该地的时间差为。
11-1.求这个观测站距海地首都的距离;
11-2.观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃?
12.(12分)【物理一选修】
下列说法正确的是_____
A.简谐运动的周期与振幅大小有关
B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与中摆的摆长无关
C.横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
D.在波的传播方向上两相邻相对平衡位置的位移始终相冋的质点间距离等于波长
E.向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化就能知道血流的速度,这种方法俗称“彩超”
如图所示,一束单色光从半圆形玻璃砖的左侧平面上的点垂直平面射入,半圆形玻璃砖的半径为,,足够长的光屏平放在半圆形玻璃砖右侧与玻璃砖的对称轴重合,玻璃砖对该单色光的折射率为,求:
该单色光射到光屏上的亮点到点的距离;将该单色光从图示位置向上缓慢平移的过程中,落到光屏上的壳点移动的距离。
答案和解析
1.【答案】D;
【解析】解:、机械波的产生条件是机械振动在介质中的传播,二者条件同时具备,所以没有机械振动就没有机械波;没有机械波可能有机械振动,故错误;
、在机械波形成的过程中,介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动,并不随波一起迁移,传播的是振动形式和能量,故错误,正确.
故选:
据机械波的传播特点,由波源的振动带动介质中的质点振动,质点不随波一起迁移,而在平衡位置附近做简谐运动,机械波传播的是振动形式和能量.
此题主要考查对机械波形成与传播.机械波的基本特点是:“不随波逐流”,介质中质点做受迫振动,其振动频率由振源决定.
2.【答案】D;
【解析】解:、由图可知,该波的波长为,振幅为,故AB错误;
C、周期为,则频率,故C错误;
D、根据波速、波长和频率的关系可知,波速,故D正确。
故选:。
明确波动图象的性质,根据图象可直接得出波的波长和振幅;根据周期和频率的关系即可确定频率,根据波长波速和频率的关系即可确定波速大小。
此题主要考查对波动图象的认识,要注意明确图象的性质,同时掌握波长、波速和周期、频率间的关系。
3.【答案】B;
【解析】解:、波动产生需要两个条件,即波源和传播波的介质,正确,故不符合题意;
、波动过程是振动形式由近向远传递的过程,质点只在平衡位置附近振动,质点本身并不随波迁移,错误,符合题意,正确,不符合题意;
、波动的过程是能量传递的过程,正确,故不符合题意;
本题选错误的,故选:。
波动产生需要两个条件,即波源和传播波的介质;
波动过程是振动形式由近向远传递的过程,质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移;
波动过程是能量传递的过程;
明确波动产生的条件,知道波在传播的过程质点不随波发生迁移。
4.【答案】C;
【解析】画出运动的轨迹图可知AB两点关于平衡位置对称,由简谐运动的对称性可知,周期为4s,频率为0.25Hz,C对;振幅为6cm。
5.【答案】D;
【解析】解:、电吉他发出的是声波,而电子琴演奏发出的也是声波,故错误;
、声波能引起鼓膜振动,而电磁波却不可以,故错误;
、电磁波中的可见光人是可以看见的;而声波中的超声波和次声波人是无法听见的,故错误;
、在空气中,电磁波的传播速度大于声波的传播速度,故正确。
故选:。
乐器都是发出的声波;看见光能看见,超声波和次声波人是无法听见;声音的传播需要介质,电磁波的传播不需介质,声波的速度小于电磁波。
此题主要考查学生对声波和电磁波的异同点的了解和掌握,注意掌握声波的传播需要介质,而电磁波不需要介质。
6.【答案】AB;
【解析】解:受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定,与物体自身的国有频率无关,故正确;
B.纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反,故正确;
C.当两列波发生稳定干涉时,如果两列波的波峰在某点相遇,则该处属于振动加强点,该处质点作简谱振动,振幅为两列波振幅之和,该处质点并非位移始终最大,故错误;
D.波长不同的机械波分别通过同一狭缝时,波长越长的机械波衍射越明显,故错误。
故选:。
做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率相等,与物体的固有频率无关;纵波的传播方向与质点的振动方向共线;当两列波发生稳定干涉时,如果两列波的波峰在某点相遇,则该处属于振动加强点;波长越长的机械波衍射越明显。
此题主要考查机械振动与机械波的基础,解题关键要知道受迫振动、干涉和衍射现象。
7.【答案】AD;
【解析】此题主要考查了机械波的形成和传播、波速、波长和频率、机械波的多解问题的相关知识,试题难度一般。
A.的起振方向与振源的起振方向相同,但题目未说明振源起振方向,所以的起振方向无法判断,即可能向下也可能向上,正确;
B.机械波传播过程中,波的周期与振源振动周期相同,与介质无关,所以左右两侧周期相同,错误;
C.若起振方向向下,则:,得 ,若起振方向向上,则:,得,即有两种情况,错误;
D.由 可知:,起振方向向下时,,起振方向向上时,,因、均在波峰,所以、之间有整数个波长,即 或都是整数,由数学知识可知,两式包含所有奇数,即可表示为 ,解得,正确;
故选。
8.【答案】BD;
【解析】解:、由图乙可知时刻,点振动方向向下,结合上下坡法可知该波沿轴正向传播,故错误;
、由图乙可知周期是,由图甲可知时刻质点在轴以上,正向下振动,到时刻经过了半个周期,则质点在轴以下,正向上振动,此时的速度的方向向上,加速度的方向也向上,是相同的,故正确;
、该波各质点振动的圆频率:;由图甲可知时刻质点向上振动,则从平衡位置到时刻的时间不到,结合:
则:
到时,质点对应的方程是:,可知当时,对应的相位是,所以质点处于从负的最大位移向平衡位置移动的过程中,运动的方向沿轴正方向,故错误;
、结合选项的分析可知,质点的振动方程为:,故正确。
故选:。
根据波形图和振动图,利用同侧法可以判断波的传播方向。也可以判断各质点的振动方向。利用周期性判断质点在不同时刻的位置,利用数学方法求出位移和时间的变化关系。
本题属于波的图象的识图和对质点振动的判断问题,关键是根据波速与波长的关系公式得到周期,然后由波形图得到各个质点的运动情况。
9.【答案】AD;
【解析】解:从图乙可知,时刻,质点正在平衡位置沿轴正方向运动,根据同侧法可知该波沿轴正方向传播,由图甲可知,由图乙可知,由公式可得波速为,故正确;
B.该波的周期为,频率为,与其发生干涉的波的频率应为,故错误;
C.发生明显的衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸与波长相差不多或比波长更小,故错误;
D.根据多普勒效应,当波源和观察者相互靠近时,观察者接收到的频率比波源的频率要大,故正确。
故选:。
由图乙得到周期;根据图甲可知该波的波长;进而解得波速;根据干涉与衍射的条件判断;根据多普勒效应分析观测仪器接收到该波的频率。
本题主要是考查了波的图象和振动图像相结合问题;解答本题关键是要掌握波速的计算方法,根据多普勒效应分析观测仪器接收到该波的频率。
10.【答案】5; 波峰; 20;
【解析】解:由图读出波长:。根据质点的振动情况可得,该波的周期为:,则波速为:;
根据质点的运动情况可知,图示时刻点运动方向沿轴负方向,则沿波轴负方向传播。由图知质点与质点的平衡位置之间的距离是半个波长,振动情况总是相反,则某时刻质点到达波谷处,则质点一定到达波峰处。
该波的周期,圆频率为: ,从图示位置开始计时,质点的振动方程为:,当时,代入解得:,即从图示位置开始计时,在时刻,质点的位移为。
故答案为:;波峰;。
由波动图象读出波长,由质点的振动情况确定周期,根据波速公式计算波速。
根据质点的振动情况,确定波的传播方向,平衡位置相距半个波长的两质点,振动情况完全相反。
对于质点的位移,可写出振动方程求解任意时刻的位移。
此题主要考查了横波图象的相关知识,关键分析质点的振动情况,确定点的运动方向和周期。要理解波的周期性,来分析任意时刻质点的位置。
11.【答案】这个观测站距海地首都的距离是;;观测站首先观察到的是上下振动。;
【解析】设横波的速度为,纵波的速度为
则有:
即
解得:=
纵波的速度大于横波的速度,所以纵波先到达;首先观察到的是上下振动;
12.【答案】;
解:单色光在点发生折射,折射光线照射到光屏上的点。
如图所示:
由几何关系可知:光线在点的入射角的正弦值为
设折射角为,由折射率公式得,即
由几何关系可知.为等腰三角形,则;
设当入射光束向上平移到入射点为点时.折射角刚好为折射光线照射到光屏上的点.设在点的入射角为则
求得据几何关系可知,
亮点移动的距离为
答:单色光射到光屏上的亮点到的距离为;
落到光屏上的壳点移动的距离为。;
【解析】
明确简谐运动的基本性质以及单摆的周期公式;知道横波在传播过程中质点并不随波运动,明确周期的准确定义方法,并掌握波长的定义;知道超声波在医学中的应用,知道“彩超”原理。
此题主要考查机械振动与机械波的相关知识,掌握相关物理量的基本概念及物理意义。
A.简谐运动的周期由振动系统内部因素决定,与振动幅度无关,故错误;
B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期有驱动力的周期决定,与单摆的固有周期无关,故与摆长无关,故正确;
C.横波在传播过程中,介质并不随着波的传播而向前运动;只是在垂直波的方向上振动,故错误;
D.在波的传播方向上两相邻的对平衡位置的位移始终相同的质点间距离等于波长,选项正确;
E.向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化就能知道血流的速度,这种方法是根据多普勒效应原理,俗称“彩超”,故正确。
故选。
光线在曲面上发生折射,结合几何关系求出入射角,根据折射定律求出折射角,再根据几何关系求出该单色光射到光屏上的亮点到点的距离;
当入射光束向上平移到入射点为点时,折射角刚好为,发生全反射,根据折射定律以及几何关系求出落到光屏上的亮点移动的距离。
此题主要考查光的折射相关知识,注意临界点的分析。