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第三章 机械波--真题重组卷
(考试时间:75分钟 满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一.选择题(本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;8~10题有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答得0分。)
1.(23-24高二上·广东·期末)小明同学用软长绳来演示机械波的运动规律,他手持绳的一端O点,在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳(可视为简谐运动),带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波,P、Q为绳上的两点。某时刻的波形如图所示,则( )
A.此时P点的速度水平向右
B.此时Q点的速度竖直向下
C.P、Q两点间的距离为一个波长
D.P、Q两点以相同的频率做简谐振动
2.(24-25高二上·全国·期末)如图所示是波速为20m/s、频率为5Hz、向左传播的机械横波,在时刻的部分波形对应图中的实线,又经过一段时间,时刻的部分波形对应图中的虚线,下列说法正确的是( )
A.时刻P质点正向下振动
B.时刻Q质点正向上振动
C.P、Q两点之间的距离为6m
D.与的差值为(、2、3……)
3.(23-24高三下·重庆荣昌·阶段练习)声呐是利用声波在水中的传播和反射特性,通过电声转换和信息处理对水下目标进行探测和通讯的电子设备,现代军舰多利用声呐探测水下目标。图甲是某舰搭载的声呐发出的一列超声波在时刻的波形图,图乙是质点P的振动图像,则下列说法正确的是( )
A.超声波遇到大尺寸障碍物可以发生明显的衍射现象
B.舰艇靠近静止的障碍物时,障碍物接收到超声波的频率小于声呐发出的超声波的频率
C.超声波沿x轴正方向传播,波速为1500
D.0 ~ 时间内,质点P沿x轴运动了
4.(23-24高二下·山东济南·期末)如图甲所示,在均匀介质中同一平面内有A、B、C、D四个点,,,,O为AC的中点。在B、C、D处有三个振幅和频率相同的横波波源,振幅均为2cm,振动方向均与平面ABCD垂直。以三个波源同时起振的时刻为时刻,O处质点的振动图像如图乙所示,则A处质点的振动图像为( )
A. B.
C. D.
5.(23-24高二下·辽宁·期末)一列简谐横波在时刻的波动图像如图1所示,质点M、N刚好在平衡位置,质点P在波峰。质点N的振动图像如图2所示,则下列说法正确的是( )
A.波沿x轴负方向传播 B.当时P点和M点的位移相同
C.质点M在时位移为-0.02m D.质点N的平衡位置坐标
6.(23-24高二下·安徽蚌埠·期末)海洋浮标常被锚定在指定的海域,随波起伏。若浮标的上下振动可简化成竖直方向上的简谐运动,海水波可看成简谐横波。图甲是一列沿x轴正方向传播的海水波在时的波形图,图乙是图甲中平衡位置离坐标原点3m~6m范围内某质点的振动图像。则下列说法正确的是( )
A.海水波的波速为12m/s
B.两个周期内浮标通过的路程为80cm
C.海水波遇到大小为30m的障碍物时能产生明显的衍射现象
D.图乙是平衡位置在处质点的振动图像
7.(23-24高二上·江苏苏州·期末)“甩水袖”是京剧常用的表演手法(如图甲),某水袖由厚薄程度不同的重水袖A和轻水袖B连接而成,现将其放置在水平玻璃面上,抖动重水袖端来研究波的传播,若将水袖上的波简化成简谐波,图乙是某时刻该波的示意图,则( )
A.波在A、B中传播的速度相等
B.波在A、B中传播的周期相同
C.波传至轻水袖时,交界点将向右开始运动
D.波经过交界点后,形状不会发生变化
8.(23-24高二下·陕西宝鸡·期末)“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧,舞者通过手把有规律的抖动传导至袖子上,营造出一种“行云流水”的美感。某次演员抖动水袖时形成一列沿x轴传播的简谐横波,其在某一时刻的波形图如图甲所示,P和Q是这列简谐横波上的两个质点,从该时刻(设为)起质点Q在一段时间内的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该列简谐横波沿x轴负方向传播,波速大小为1m/s
B.时质点P的速度最大,加速度为零
C.在时,质点P的速度为零,加速度最大
D.从到,质点Q通过的路程为2.0m
9.(23-24高二下·山东济南·期末)如图所示为某简谐横波的波形图,实线为时的波形图,虚线为时的波形图。下列说法正确的是( )
A.若波沿x轴正方向传播,波速(n=0,1,2…)
B.若波沿x轴负方向传播,波速(n=0,1,2…)
C.若波速为,则波沿x轴正方向传播
D.当波沿x轴负方向传播且时,波速
10.(23-24高二上·山东德州·期末)周期性波的很多物理规律和简谐波相同,如图所示,实线和虚线分别为某种波在同一介质的时刻和时刻的波形曲线。和是横坐标分别为d和的两个质点,下列说法中正确的是( )
A.波长为,若时刻,点向下运动,则波向右传播
B.如果波向左传播,质点在波峰时,则质点一定向上运动
C.如果波是向右传播的,则波的周期可能为
D.如果波是向左传播的,则波的周期可能为
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11.(6分)(23-24高二下·福建泉州·期末)一列简谐横波沿x轴传播,图(a)是时刻的波形图;P是介质中位于处的质点,其振动图像如图(b)所示。则:
(1)该波的振幅是 cm。
(2)该波的波速是 m/s。
(3)该波的传播方向是 (填“向左”或“向右”)。
12.(4分)(23-24高二下·上海嘉定·期末)一列横波沿x轴传播,t1、t2时刻波的图像分别如图所示的实线和虚线,已知t2-t1=s,波速v=12m/s,则该波的传播方向为 ;P点1s内的路程为 。
13.(10分)(23-24高二下·广东清远·期末)B超检查是医学上利用超声波对人体进行检查的一种诊断方法.图甲为某型号的B超仪在时发送的超声波波形图,图乙为人体内某质点Q的振动图像,求:
(1)此超声波的传播方向及在人体内传播速度v;
(2)从开始计时经过4s质点Q通过的路程s.
14.(14分)(23-24高二上·江西·期末)如图,海面上有A、B两个导航浮标,两个浮标间距为30m,一列水波(看作简谐横波)沿海面从A浮标向B浮标传播,两个浮标随波上下振动,每分钟完成20次全振动,振动最高点和最低点间的距离为20cm,B浮标比A浮标振动落后30s,A、B浮标均看作质点,求:
(1)水波的波长;
(2)当A位于波峰时,A、B间有几个波峰(不包括A、B两点);若以此时为计时零点,在0~1.5s内,浮标B通过的路程为多少?
15.(19分)(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)战绳运动是健身房设计用来减脂的一项爆发性运动,人们在做战绳运动时,用手抓紧绳子,做出用绳子的动作,使得绳子呈波浪状向前推进,形成横波(可视为简谐横波)。如果一名健身者做战绳运动,在t1时刻,绳上形成的波形图如图中的实线所示,t2时刻的波形图如图中的虚线所示,已知Δt=t2-t1=0.5s,
求:(1)这列波可能的波速。
(2)若波速为0.68m/s,这列波向哪个方向传播?
答案和解析
参考答案:
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C C B D B AC AC AD
1.D
【详解】AB.根据“同侧法”可知,此时P点的速度竖直向下,Q点的速度竖直向上,选项AB错误;
C.P、Q两点间的距离为半个波长,选项C错误;
D.P、Q两点都在振源的带动下做受迫振动,则两点将以相同的频率做简谐振动,选项D正确。
故选D。
2.D
【详解】AB. 由质点的振动方向与波的传播方向的“上坡下、下坡上”原理,可得时刻P质点正向上振动,时刻Q质点正向下振动,AB错误;
C.由
结合
可得机械横波的波长为
由图像可知P、Q两点之间的距离为
C错误;
D.由波动的空间、时间的周期性,机械横波向左传播由实线位置平移到虚线位置,运动的位移为:,传播的时间为,即
由
可得
综合可得
D正确。
故选D。
3.C
【详解】A.只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能发生明显的衍射现象。超声波的波长为,所以遇到大尺寸障碍物不可以发生明显的衍射现象,故A错误;
B.根据多普勒效应,舰艇靠近静止的障碍物时,两者之间距离减小,则障碍物接收到超声波的频率大于声呐发出的超声波的频率,故B错误;
C.由乙图可知时,质点P沿y轴负方向振动,根据 “同侧法”可得,超声波沿x轴正方向传播。由图甲可得波的波长为
由图乙可得,超速波的周期为
则超速波的波速为
故C正确;
D.质点P只会沿轴上下振动,不会x轴运动,故D错误。
故选C。
4.C
【详解】和均是直角三角形
由图乙知,O处质点
开始振动,所以波速
周期
波长
根据乙图O处的质点振幅为可知三处的波源起振方向相同,A距离B、D处波源最近,距离为3m,故波源B、D处的横波最先传播到A处,需要时间为
即3s时A处质点开始振动,波源C处的横波传播到A处需要时间为
即B、D处的横波传播到A处发生干涉后振动的时间为
振幅为
等到C处的横波传播到A处,A处质点已经振动半个周期,即波源C处的横波传到A处时与前两个振动反相,干涉后的振幅为
故选C。
5.B
【详解】A.由图2可知,时刻质点N向下振动,根据同侧法可知,波沿x轴正方向传播,故A错误;
C.由图2可知周期为,由图1可知波长为,质点N的振动图像表达式为
质点N在时位移为
质点M、N平衡位置相差,为半波长,则质点M、N振动步调相反,质点M在时位移为0.02m,故C错误;
D.时刻的波动图像表达式为
将代入可得
当时,解得
,
当时,解得
故D错误;
B.当时,波动图像表达式为
将,代入可得
故当时P点和M点的位移相同,故B正确。
故选B。
6.D
【详解】A.由图甲可知该波的波长为6m,由图乙可知该波的周期为1.0s,则该波的波速为
故A错误;
B.两个周期内浮标通过的路程
故B错误;
C.该波的波长为6m,远小于30m,所以海水波遇到大小为30m的障碍物时不能产生明显的衍射现象,故C错误;
D.由图乙可知0.25s时,图乙所示质点在平衡位置向下振动,根据同侧法可知图乙是平衡位置在处质点的振动图像,故D正确。
故选D。
7.B
【详解】A.波在重水袖上传播与在轻水袖上传播时的介质不同,则波在A中传播的波速不等于在B中传播的波速,故A错误;
B.两列波由同一个波源产生,则传播周期相同,故B正确;
C.在波传播过程中质点不随着波发生迁移,只在平衡位置附近振动;由图知交界点上下振动,不会向右运动,故C错误;
D.同一列波在不同介质中传播时,频率相同,波速不同,则波长不同;所以波经过交界点后,波长改变,形状发生了变化,故D错误。
故选B。
8.AC
【详解】A.由质点Q的振动图像可知,t=0时刻质点Q在平衡位置向上振动,可知该列简谐横波沿x轴负方向传播,根据波长、波速与周期得关系,可知该波速大小为
故A正确;
B.由时刻波形图可知质点P在波峰,速度为零,加速度最大,故B错误;
C.根据振动图像可知周期为2s,又因为0时刻质点P在波峰,可知在时,质点P到达波谷位置,此时质点P的速度为零,加速度最大,故C正确;
D.从到,即经过了1.5T,质点Q通过的路程为
s=6A=1.2m
故D错误。
故选AC。
9.AC
【详解】A.若波沿x轴正方向传播,则内波传播的距离
(n=0,1,2…)
则波速为
解得
(n=0,1,2…)
故A正确;
B.若波沿x轴负方向传播,则内波传播的距离
(n=0,1,2…)
则波速为
解得
(n=0,1,2…)
故B错误;
C.若波速为,结合上述,假设波沿x轴正方向传播,则有
解得
假设成立;假设波沿x轴负方向传播,则有
解得
假设不成立,可知,若波速为,则波沿x轴正方向传播,故C正确;
D.结合上述,当波沿x轴负方向传播时有
(n=0,1,2…)
若波速,则有
解得
可知,当波沿x轴负方向传播,波速不可能等于,故D错误。
故选AC。
10.AD
【详解】A.根据图像可知,该列波不是标准的正弦波,波长为,若时刻,点向下运动,根据“上下坡”规律波向右传播,故A正确;
B.B、C两点相距不是半个波长,所以任一时刻,知道B点的运动情况,C的运动情况未知,故质点B在波峰时,则质点C的速度不一定为0,故B错误;
C.若波向右传播,则
当时,周期
故C错误;
D.若波向左传播,则
当时,周期
故D正确。
故选AD。
11. 5 2 向左
【详解】(1)[1]由图可知该波的振幅是
(2)[2]由图a可知,波长为
由图b知,周期为
所以该波的波速是
(3)[3]由图b可知是时刻位于处的质点向y轴负方向振动,结合图a可知该波的传播方向是向左。
12. x轴正方向 0.8m
【详解】[1]由于
所以该波沿x轴正方向传播;
[2]波的周期为
所以P点1s内的路程为
13.(1)x轴负方向,;(2)
【详解】(1)由波形图和振动图可知t = 0s质点Q在平衡位置沿y轴负方向振动,根据同侧法可知波沿x轴负向传播;波的周期为
波长为
在人体内传播速度
(2)因为时间
质点Q从t = 0s开始从平衡位置经过一个周期的振动的路程为4个振幅,故总路程为
14.(1);(2)9个,
【详解】(1)浮标随波上下振动,每分钟完成20次全振动,可知周期为
B浮标比A浮标振动落后30s,则波速为
水波的波长为
(2)由于
当A位于波峰时,此时B也位于波峰,可知不包括A、B两点,A、B间有9个波峰;振动最高点和最低点间的距离为20cm,可知振幅为
在0~1.5s内,由于
浮标B通过的路程为
15.(1)或者;(2)向右传播
【详解】(1)由图可知波长为
若波向右传播则有
解得
波速为
若波向左传播则有
解得
波速为
(2)若波速为0.68m/s,则带入上一问两种情况,若向右传播
若向左传播
可知这列波向右传播。
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