物理人教版选修3-4 第十二章+机械波章末检测12+Word版含答案

章末检测
(时间：90分钟　满分：100分)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分)
1．以下对机械波的认识正确的是(　　)
A．形成机械波一定要有波源和介质
B．波源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
答案　A
解析　波源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A正确．简谐运动形成的波在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致，故B、C、D均错．
2．(多选)下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图A、B)或障碍物(图C、D)，其中能发生明显衍射现象的有(　　)
答案　BD
解析　图B中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射，图D中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射，图A中小孔比波长大得多，不能发生明显衍射，图C中障碍物比波长大得多，不能发生明显衍射．故正确答案为B、D.
3．下列物理现象：(1)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的(　　)
A．反射、衍射、干涉、多普勒效应
B．折射、衍射、多普勒效应、干涉
C．反射、折射、干涉、多普勒效应
D．衍射、折射、干涉、多普勒效应
答案　A
解析　在春天里一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应．
4．如图1所示为某一时刻简谐横波的波形，波的传播方向沿x轴负方向，则下列说法中正确的是(　　)
图1
A．在该时刻质点C正向上运动
B．在该时刻B、E的位移相同
C．在该时刻D、F的加速度为零
D．在振动过程中，质点A、D的振幅不相等
答案　B
解析　由微平移法可知，在该时刻质点C正向下运动，故A错；由题图可得，在该时刻B、E的位移相同，故B对；此时刻D、F的加速度为最大，故C错；振幅是指质点振动过程中偏离平衡位置的最大距离，所有质点的振幅一样大，故D错．
5．在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5 m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一段点缓慢行进10 m．在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为(　　)
A．2 B．4 C．6 D．8
答案　B
解析　当同学到两个声源的间距为波长整数倍时，振动加强，听到声音是加强的，故该同学从中间向一侧移动0、2.5 m、5.0 m、7.5 m、10 m时，听到的声音变大；当同学到两个声源的间距为半波长的奇数倍时，振动减弱，听到声音是减弱的，故该同学从中间向一侧移动1.25 m、3.75 m、6.25 m、8.75 m时，声音减弱．故该同学从中间向一侧移动过程听到扬声器声音由强变弱的次数为4次．
6．在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象如图2所示，则该波在第一个周期末的波形图是(　　)
图2
答案　D

7．(多选)一列波沿直线传播，在某一时刻的波形图如图3所示，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，由此可见(　　)
图3
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　ACD
解析　质点A的位置距原点0.5 m，即＝0.5 m，λ＝2 m，A对；质点A向上振动经0.02 s第一次到达波峰，即＝0.02 s，T＝0.08 s，波的频率f＝＝12.5 Hz，B错；波速v＝λf＝2×12.5 m/s＝25 m/s，C对；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对．
8．(多选)一列波源在x＝0处的简谐波，沿x轴正方向传播，周期为0.02 s，t0时刻的波形如图4所示．此时x＝12 cm 处的质点P恰好开始振动．则(　　)
图4
A．质点P开始振动时的方向沿y轴正方向
B．波源开始振动时的方向沿y轴负方向
C．此后一个周期内，质点P通过的路程为8 cm
D．这列波的波速为4.00 m/s
答案　BD
解析　质点P开始振动时的方向沿y轴负方向，波源开始振动时的方向沿y轴负方向，选项A错误，B正确；此后一个周期内，质点P通过的路程为4个振幅，为4×5 cm＝20 cm，选项C错误；这列波的波长为8 cm，波速v＝＝4.00 m/s，选项D正确．
9．(多选)某横波在介质中沿x轴传播，图5甲为t＝0.25 s时的波形图，图乙为质点P(x＝1.5 m处的质点)的振动图象，那么下列说法正确的是(　　)
图5
A．该波向右传播，速度为2 m/s
B．质点L与质点N的运动方向总是相反
C．t＝0.75 s时，质点M处于平衡位置，并正在向正方向运动
D．t＝1.25 s时，质点K向右运动了2 m
答案　ABC
解析　波长为4 m，周期为2 s，该波向右传播，波速为2 m/s，选项A正确；质点L与质点N相距半个波长，运动方向总相反，选项B正确；t＝0.75 s 时，质点M处于平衡位置，并正在向正方向运动，选项C正确；质点不随波迁移，选项D错误．
10．如图6所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2 m，b点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，波速为20 m/s，波长大于2 m．某时刻b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动，则这列波的周期可能是(　　)
图6
A．0.12 s B．0.28 s C．0.168 s D．0.84 s
答案　AB
解析　a点向上运动，b点达到波峰且在a点的右方，满足这一条件的关系式为Δx＝λ(n＝0,1,2，3…)，则λ＝ m．当n＝0时，λ1＝5.6 m，当n＝1时，λ2＝2.4 m．波长只有这两个数值能满足大于2 m的条件．由T＝，解得T1＝0.28 s，T2＝0.12 s.
二、填空题(本题共2小题，共10分)
11．(4分)如图7所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示某一时刻两列波的波峰和波谷．a、b、c、d四点中振动减弱的点为________，经四分之一周期，不在平衡位置的点为________．
图7
答案　a　d
解析　由题图知，a点是两列波的波峰与波谷相遇处，是振动减弱点；图示时刻d质点不在波峰或波谷，经四分之一周期后不在平衡位置；a是振动减弱点，处于平衡位置不动；b在波峰，经四分之一周期运动到平衡位置；c在波谷，四分之一周期后运动到平衡位置．
12．(6分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图8甲是波传播到x＝5 m的M点时的波形图，图乙是质点N(x＝3 m)从此时刻开始计时的振动图象，Q是位于x＝10 m处的质点，则Q点开始振动时，振动方向沿y轴________方向(填“正”或“负”)；经过________ s，Q点第一次到达波峰．
图8
答案　负　8
解析　题图甲所示的波形为波刚传到M点的波形，由题图甲可知，此时质点M的振动方向向下，故Q点开始振动的方向沿y轴负方向．由题图甲可以看出波长λ＝4 m，由题图乙可以看出周期T＝4 s，所以波速v＝＝ m/s＝1 m/s.由题图甲还可以看出，最前面的波峰距Q点的距离Δx＝8 m，故最前面的波峰传播到Q点，也就是Q点第一次出现波峰的时间，则t＝＝ s＝8 s.
三、计算题(本题共4小题，共40分)
13．(8分)图9为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4 s．求该波的波速并判断P点此时的振动方向．
图9
答案　2.5 m/s　沿y轴正方向
解析　由波形图可知，波长λ＝1.0 m，则波速为v＝＝2.5 m/s
由波的传播方向和质点振动方向可知，P点的振动方向沿y轴正方向．
14．(10分)一列简谐横波在t1＝0时刻的波形图如图10所示，已知该波沿x轴正方向传播，在t2＝0.7 s末时，质点P刚好第二次出现波峰，求：
图10
(1)波速v；
(2)x＝6 m处的Q点第一次出现波谷的时刻t3.
解析　(1)由波形图可直接读出波长λ＝2 m．根据带动法可判断t1＝0时刻P质点应向y轴负方向运动．由题意可知t2－t1＝T，即0.7 s＝T，则T＝0.4 s．根据v＝得v＝ m/s＝5 m/s.
(2)根据波形平移法，t1＝0时刻x＝2 m的质点第一次到达波谷，到t3时刻波谷沿波的传播方向平移至x＝6 m 的Q质点处，此时Q质点第一次出现波谷，由Δx＝vΔt得t3＝ s＝0.8 s.
答案　(1)5 m/s　(2)0.8 s
15．(10分)如图11甲所示，为某一列简谐波t＝t0时刻的图象，图乙是这列波上P质点从这一时刻起的振动图象，试讨论：
图11
(1)波的传播方向和波速大小；
(2)画出经过2.3 s后波的图象，并求出P质点的位移和运动的路程．
答案　(1)波沿x轴正向传播　5.0 m/s　(2)图象见解析图　位移为10 cm，路程为2.3 m
解析　(1)根据振动图象可以判断：P质点在t＝t0时刻在平衡位置且向负的最大位移处运动，由此可确定波沿x轴正向传播．由t＝t0时该波的图象可知λ＝2.0 m，根据v＝λf，f＝＝ Hz＝2.5 Hz，所以v＝2.0×2.5 m/s＝5.0 m/s.
(2)由于T＝0.4 s，所以2.3 s＝5T，波形重复5次再沿x轴推进个波长，经过2.3 s后的波的图象如图所示，P质点的位移为10 cm，路程s＝4A×5＋3A＝23A＝2.3 m.
16．(12分)一列横波在x轴上传播，a、b是x轴上相距sab＝6 m的两质点，t＝0时，b质点正好到达最高点，且b质点到x轴的距离为4 cm，而此时a质点恰好经过平衡位置向上运动．已知这列波的频率为25 Hz.
(1)求经过时间1 s，a质点运动的路程；
(2)若a、b在x轴上的距离大于一个波长，求该波的波速．
答案　(1)4 m　(2)见解析
解析　(1)a质点一个周期内运动的路程s0＝4A＝0.16 m，1 s内的周期数是n＝＝25,1 s内运动的路程s＝ns0＝4 m.
(2)若波由a传向b，sab＝λ，v＝λf＝ m/s(n＝1,2,3，…)；
若波由b传向a，sab＝λ，v＝λf＝ m/s(n＝1,2,3，…)．