粤教版物理选修3-4 第2章过关检测 机械波

第二章过关检测
(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,第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确)
1.关于机械波,下列说法中正确的是(　　)
A.自然界所刮的风就是一种机械波
B.波不仅能传递能量,而且参与振动的质点也在随波迁移
C.波将波源的振动形式传播出去的同时,也可以传递信息
D.传播机械波的介质一定是可以自由流动的
答案C
解析自然界所刮的风,实质上是由于压强差等因素引起的空气流动,不是机械波,所以A错;波是传递能量的一种方式,
但各质点均在各自平衡位置附近振动,并不随波迁移,因此B错误;波不仅能传播运动形式,它也是信息传递的载体,故C正确;固体也能传播机械波,故D错误。
2.频率一定的声源在空气中沿背离静止的接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　　　　　　　　　　　　　　　　
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
答案D
解析首先,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。
3.一列横波沿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(　　)
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
答案B
解析由题图1可以判断此时质点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。
4.如图所示,实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻,M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是(　　)
A.该时刻质点O正处在平衡位置
B.M、P两质点始终处在平衡位置
C.随着时间的推移,质点M向O点处移动
D.从该时刻起,经过周期,质点M到达平衡位置
答案D
解析由题图可知,图中O、M为振动加强点,此时刻O处于波谷,M处于波峰,N、P为减弱点,且两列波振幅相同,因此,N、P两点振幅为零,即两质点始终处于平衡位置,因此A、B错误。质点不会随波向前推移,C错误。从该时刻经周期,两列波在M点分别引起的振动都位于平衡位置,故M点位于平衡位置,D正确。
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(　　)(导学号51150139)
A.该波的周期为
s
B.在t=
s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=
s到t=
s,M的动能逐渐增大
答案D
解析由题意λ+λ=2
m,λ=
m(n=0,1,2,3…),所以周期T=
s,由于T>1
s,n只能取0,T=
s,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t=
s到t=
s正好处于间,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.蝉的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,下列说法中正确的是(　　)
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BCD
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。
7.一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。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(　　)
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
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T==0.4
s,选项A错误。振幅为10
cm,选项B错误。波长λ=4
m,传播速度v==10
m/s,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.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t=
s时(　　)
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
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T==0.1
s,则由图示状态再经过
s即T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t=
s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A、B错误,C、D正确。
二、填空题(每小题10分,共20分。把答案填在相应的横线上)
9.一列波以60°的入射角入射到两种介质的交界面上,反射波刚好跟折射波垂直,若入射波的波长为0.6
m,那么折射波的波长为　　　 m,反射波的波长为　　　
m。
答案0.35　0.6
解析由题意知,入射角i=60°,则反射角i'=60°,折射角r=30°。因为
所以λ2=λ1=×0.6
m≈0.35
m
反射波的波长λ1'=λ1=0.6
m。
10.一简谐横波沿x轴正向传播,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　　　(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。
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,y=
cm,可得φ=。当t=时,y=2
cm达到最大,结合图(a)和题意可得λ=0.3
m,解得λ=0.8
m。
三、计算题(每小题16分,共32分)
11.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位,已知某超声波的频率为1.0×105
Hz,某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示。(导学号51150140)
(1)从该时刻开始计时,画出x=7.5×10-3
m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)。
(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为4
s,求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)。
答案(1)见解析　(2)3
000
m
解析(1)如图所示。
(2)因为超声波的频率为f=1.0×105
Hz,由波的图象可知超声波的波长λ=15×10-3
m,由v=λf可得超声波的速度v=λf=15×10-3×1.0×105
m/s=1
500
m/s,所以鱼群与渔船间的距离x=
m=3
000
m。
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:(导学号51150141)
(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
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t1=,
又Δx1=(0.96-0.18)
m=0.78
m
所以t1=
s=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
t2=+T=,
又Δx2=(0.96
-0.06)
m=0.9
m,λ=0.24
m
所以t2=
s=1.9
s。