《志鸿全优设计》2013-2014学年高中物理人教选修3-4过关检测：第十二章 机械波（含答案）

物理人教3-4第十二章机械波过关检测
（时间：45分钟　满分：100分）
一、选择题（每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确）
1．机械波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是（　　）
A．振幅越大，则波传播的速度越快
B．振幅越大，则波传播的速度越慢
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
2．频率一定的声源在空气中沿背离静止的接 ( http: / / www.21cnjy.com )收器的方向匀速运动，设声源的速度为u，声波的速度为v，且u＜v，接收器接收到的频率为f，则当u增大时（　　）
A．f增大，v增大
B．f增大，v不变
C．f不变，v增大
D．f减小，v不变
3．以下关于波的认识，正确的是（　　）
A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的反射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
4．一列周期为T的正弦横波沿x轴正方向传播 ( http: / / www.21cnjy.com )，ab为x轴上的两个质点，其间距小于一个波长，某时刻质点a恰好通过平衡位置向上运动，质点b振动到x轴上方的最高点。则从此刻起，再经T/4时，ab间的波形为（　　）
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5．在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2 m/s，振幅为A。M、N是平衡位置相距2 m的两个质点，如图所示。在t＝0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处。已知该波的周期大于1 s。则（　　）
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A．该波的周期为
B．在t＝时，N的速度一定为2 m/s
C．从t＝0到t＝1 s，M向右移动了2 m
D．从t＝到t＝，M的动能逐渐增大
6．一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示，此后，若经过周期开始计时，则图2描述的是（　　）
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A．a处质点的振动图象
B．b处质点的振动图象
C．c处质点的振动图象
D．d处质点的振动图象
7．一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )。介质中x＝2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin（5πt）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是（　　）
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A．周期为4.0 s
B．振幅为20 cm
C．传播方向沿x轴正向
D．传播速度为10 m/s
8．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，则时（　　）
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A．质点M对平衡位置的位移一定为负值
B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
二、填空题（每小题10分，共20分，把答案填在相应的横线上）
9．如图为声波干涉演示仪的原理图。两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔。声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率______的波。当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅______；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________________________________________________。
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10．一简谐横波沿x轴正向 ( http: / / www.21cnjy.com )传播，t＝0时刻的波形如图（a）所示，x＝0.30 m处的质点的振动图线如图（b）所示，该质点在t＝0时刻的运动方向沿y轴______（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。
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三、计算题（每小题16分，共32分）
11．波源S1和S2振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2 m，如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s。已知两波源振动的初始相位相同。求：
（1）简谐横波的波长；
（2）OA间合振动振幅最小的点的位置。
12．如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.6 m/s，P质点的横坐标x＝0.96 m。从图中状态开始计时，求：
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（1）P点刚开始振动时，振动方向如何？
（2）经过多长时间，P点第一次达到波谷？
（3）经过多长时间，P点第二次达到波峰？
参考答案
1. 答案：D　解析：介质中的质点并不随波迁移。
2. 答案：D　解析：本题是关于多普勒效应的问题。首先，无论u如何变化，声波的速度v不变；随着u的增大，接收器在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收器接收到的频率减小。综上可知，D正确。
3. 答案：ABCD
4. 答案：C　解析：再经T/4，则质 ( http: / / www.21cnjy.com )点a刚好运动到波峰位置，B、D错；质点b从最高点经T/4回到平衡位置时速度方向应向下，A项中质点b速度方向向上，C正确。
5. 答案：D　解析：由题意：＋λ＝2 m，λ＝（n＝0,1,2,3…），所以周期，由于T＞1 s，n只能取0，，选项A错误；波传播速度不是各质点移动速度，质点也不随波迁移，选项B、C错误；质点M在竖直方向做简谐振动，从到正好处于到间，质点M从最高处向平衡位置运动，速度越来越大，选项D正确。
6. 答案：B　解析：由题图1可以 ( http: / / www.21cnjy.com )判断此时质点a向上振动，质点b处于波谷位置，质点c向下振动，质点d处于波峰位置，经过3/4周期后，质点a处于波谷，质点b处于平衡位置且正向下振动，质点c处于波峰位置，质点d处于平衡位置且正向上振动，可以判断题图2表示b质点的振动图象，选项B正确。
7. 答案：CD　解析：质点做简谐运动的周期等于波的传播周期，由y＝10sin（5πt）cm可知ω＝5π rad/s，则周期，选项A错误。振幅为10 cm，选项B错误。波长λ＝4 m，传播速度，选项D正确。该时刻质点P的振动方向向上，波的传播方向沿x轴正方向，选项C正确。
8. 答案：CD　解析：根据波的图象可知波长为λ＝4 m，根据波速可得该波周期为，则由图示状态再经过即后质点M相对平衡位置的位移仍为正值，但正在向下振动，可知其在时的速度方向与其相对平衡位置位移方向相反，而与加速度方向相同，选项AB错误、CD正确。
9. 答案：相等　等于零　等于原来声波振幅的2倍
10. 答案：正向　0. 8
解析：根据图（b）可知，图线在t＝0时的切线斜率为正，表示此时质点沿y轴正向运动；质点在图（a）中的位置如图所示，设质点的振动方程为y＝2sin(＋φ)cm，当t＝0时，，可得。当时，y＝2 cm达到最大，结合图（a）和题意可得，解得λ＝0.8 m。
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11. 答案：（1）1 m　（2）0.25 m,0.75 m,1.25 m，1.75 m
解析：（1）设简谐横波波长为λ，频率为ν，波速为v，则①
代入已知数据得λ＝1 m　②
（2）以O为坐标原点，设P为OA间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的波程差Δl为Δl＝x－（2－x），0≤x≤2　③
其中x、Δl以m为单位.合振动振幅最小的点的位置满足　Δl＝(k＋)λ，k为整数　④
联立③④式，
得x＝0.25 m,0.75 m,1.25 m，1.75 m　⑤
12. 答案：（1）沿y轴负方向　（2）1.3 s　（3）1.9 s
解析：（1）P质点刚开始振动的振动方向就是初始时x坐标为0.24 m处质点的振动方向。因为横波沿x轴正方向传播，所以初始时x坐标为0.24 m处质点起振方向沿y轴负方向，故P质点刚开始振动的方向也沿y轴负方向。
（2）P点第一次达到波谷的时间，就是初始时刻x坐标为0.18 m处的质点的振动状态传到P点所需要的时间，则，
又Δx1＝（0.96－0.18）m＝0.78 m
所以＝1.3 s。
（3）P点第二次达到波峰的时间等于初始时x坐标为0.06 m处质点的振动状态传到P质点所需要的时间与一个周期的和，则
，又Δx2＝（0.96－0.06）m＝0.9 m，λ＝0.24 m
所以t2＝＝1.9 s。