高中物理人教版选修3-4第十二章 波长、频率和波速+测试题 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-4第十二章 波长、频率和波速+测试题 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 144.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-18 14:26:12 | ||
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文档简介
八） 波长、频率和波速
一、单项选择题
1．一列波从空气传入水中，保持不变的物理量是( )
A．波速 B．波长
C．频率 D．以上都不变
解析：选C 波的频率由波源决定，与介质无关，选项C正确；机械波的波速由介质决定，波由一种介质进入另一种介质，波速v发生变化，选项A、D错误；由λ＝知波长λ发生变化，选项B错误。
2．关于波速，下列说法正确的是( )
A．反映了质点振动的快慢
B．反映了振动在介质中传播的快慢
C．波速由介质和波源共同决定
D．波速与波源的频率成正比
解析：选B 波速反映的是振动在介质中传播的快慢程度，它与质点的振动快慢无关，因此选项A错误，选项B正确；波速只由介质决定，而与频率和波长无直接关系，选项C、D错误。
3.如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率应分别为( )
A．5 m,1 Hz B．10 m,2 Hz
C．5 m,2 Hz D．10 m,1 Hz
解析：选A 由题图可知，波长等于bc之间的距离，λ＝5 m，因b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，故波沿x轴正方向传播，T＝0.5×2 s＝1 s，f＝＝1 Hz，A正确。
4.在均匀介质中，一列沿x轴正方向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是( )
解析：选D 根据题图，t＝0时刻，波源经平衡位置向下运动，而波形图中，质点的起振方向均与波源开始振动时的方向相同，根据波的传播过程中，“上坡下、下坡上”规律可知，波形图中刚刚开始振动的质点处于“上坡”位置，A、C项错；由振动图象知，前半个周期振幅较小，故波形图中距波源较远的质点的振幅较小，B项错，D项对。
5．质点做简谐运动，其x-t关系如图所示。以x轴正方向为速度v的正方向，该质点的v-t关系是选项图中的( )
解析：选B x?t图象切线斜率的绝对值表示质点的速度的大小，斜率的正负表示速度的方向，根据题图可知该质点在T内的速度先是反向加速再减速，接着正向加速再减速，B项正确。
6．一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45 m，如图所示是A处质点的振动图象。当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是( )
A．4.5 m/s B．3.0 m/s
C．1.5 m/s D．0.7 m/s
解析：选A 如图所示，当A在波峰，B在平衡位置向上振动时，A、B两点间的距离与波长的关系为(n＋)λ＝0.45 m得：λ＝ m。由振动图象可知，T＝0.4 s，所以波速v＝＝ m/s，当n＝0时，v＝4.5 m/s, n＝1时，v＝0.9 m/s。故A正确。
二、多项选择题
7．一列简谐横波，在t＝0时波形如图所示，P、Q两点的坐标分别为(－1,0)、(－7,0)，波的传播方向由右向左，已知 t＝0.7 s 时，P点第二次出现波峰，则( )
A．t＝0.9 s时，Q点第一次出现波峰
B．t＝1.2 s时，Q点第一次出现波峰
C．波源起振方向一定向上
D．质点Q位于波峰时，质点P位于波谷
解析：选ACD 由题图知波长λ＝4 m，第二次波峰到达P点所需时间为T＝0.7 s，得T＝0.4 s，波速v＝ m/s＝10 m/s。第一次波峰传播到Q点，传播距离Δx＝2 m－(－7 m)＝9 m，所需时间Δt＝ s＝0.9 s，故选项A正确，B错误；P、Q两点间距6 m＝λ，振动情况相反，选项D正确；波的最前方x＝1 m 处的质点正处于平衡位置向上运动，由此可知波源起振方向向上，选项C正确。
8．如图所示，一列简谐横波在x轴上传播，图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图象，且xab＝6 m。下列判断正确的是( )
A．波长可能是8 m B．波长可能是10 m
C．波速可能是1.2 m/s D．波速可能是3.6 m/s
解析：选AC 若波是从b向a传播，则a、b的振动相差n＋个周期，距离相差n＋个波长，则n＋λ1＝6 m，即λ1＝ m(n＝0,1,2,3，…)，同理，波从a向b传播时，λ2＝ m(n＝0,1,2，…)，由此知选项A正确，B错误；根据波速公式v＝，波对应的传播速度分别为v1＝ m/s(n＝0,1,2，…)，v2＝ m/s(n＝0,1，2，…)，由此知选项C正确，D错误。
三、非选择题
9.如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1＝0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2＝0.01 s 时的波形图。已知周期T＞0.01 s。
(1)波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播。
(2)其波速为________。
解析：(1)根据“上下坡法”判断，波沿x轴正方向传播。
(2)由图象得波经0.01 s向x轴正方向传播了1 m，波速v＝ m/s＝100 m/s。
答案：(1)正 (2)100 m/s
10．如图所示，实线为t1＝0时刻的图象，虚线为t2＝0.1 s时刻的波形，求：
(1)若波的传播方向为＋x方向，周期T>0.1 s，波速多大；
(2)若波的传播方向为－x方向，周期T>0.1 s，波速多大；
(3)若波速为450 m/s，波沿什么方向传播。
解析：(1)若波沿＋x方向传播，根据t与周期T的关系：由题图可直接读出波长λ＝20 m。
t＝0.1 s＝(n＋)T，周期T为：
T＝ s。
当周期T>0.1 s时，n＝0，则
T＝0.4 s，
则波速为：v＝＝50 m/s。
(2)当波向－x传播时，0.1＝(n＋)T，T＝ s，当周期T>0.1 s时，n＝0，则T＝ s
则波速为：v＝＝150 m/s。
(3)x＝vt＝450×0.1 m＝45 m＝2λ＋λ，波沿＋x方向传播。
答案：(1)50 m/s (2)150 m/s
(3)沿＋x方向传播
一、单项选择题
1．一列波从空气传入水中，保持不变的物理量是( )
A．波速 B．波长
C．频率 D．以上都不变
解析：选C 波的频率由波源决定，与介质无关，选项C正确；机械波的波速由介质决定，波由一种介质进入另一种介质，波速v发生变化，选项A、D错误；由λ＝知波长λ发生变化，选项B错误。
2．关于波速，下列说法正确的是( )
A．反映了质点振动的快慢
B．反映了振动在介质中传播的快慢
C．波速由介质和波源共同决定
D．波速与波源的频率成正比
解析：选B 波速反映的是振动在介质中传播的快慢程度，它与质点的振动快慢无关，因此选项A错误，选项B正确；波速只由介质决定，而与频率和波长无直接关系，选项C、D错误。
3.如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率应分别为( )
A．5 m,1 Hz B．10 m,2 Hz
C．5 m,2 Hz D．10 m,1 Hz
解析：选A 由题图可知，波长等于bc之间的距离，λ＝5 m，因b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，故波沿x轴正方向传播，T＝0.5×2 s＝1 s，f＝＝1 Hz，A正确。
4.在均匀介质中，一列沿x轴正方向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是( )
解析：选D 根据题图，t＝0时刻，波源经平衡位置向下运动，而波形图中，质点的起振方向均与波源开始振动时的方向相同，根据波的传播过程中，“上坡下、下坡上”规律可知，波形图中刚刚开始振动的质点处于“上坡”位置，A、C项错；由振动图象知，前半个周期振幅较小，故波形图中距波源较远的质点的振幅较小，B项错，D项对。
5．质点做简谐运动，其x-t关系如图所示。以x轴正方向为速度v的正方向，该质点的v-t关系是选项图中的( )
解析：选B x?t图象切线斜率的绝对值表示质点的速度的大小，斜率的正负表示速度的方向，根据题图可知该质点在T内的速度先是反向加速再减速，接着正向加速再减速，B项正确。
6．一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45 m，如图所示是A处质点的振动图象。当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是( )
A．4.5 m/s B．3.0 m/s
C．1.5 m/s D．0.7 m/s
解析：选A 如图所示，当A在波峰，B在平衡位置向上振动时，A、B两点间的距离与波长的关系为(n＋)λ＝0.45 m得：λ＝ m。由振动图象可知，T＝0.4 s，所以波速v＝＝ m/s，当n＝0时，v＝4.5 m/s, n＝1时，v＝0.9 m/s。故A正确。
二、多项选择题
7．一列简谐横波，在t＝0时波形如图所示，P、Q两点的坐标分别为(－1,0)、(－7,0)，波的传播方向由右向左，已知 t＝0.7 s 时，P点第二次出现波峰，则( )
A．t＝0.9 s时，Q点第一次出现波峰
B．t＝1.2 s时，Q点第一次出现波峰
C．波源起振方向一定向上
D．质点Q位于波峰时，质点P位于波谷
解析：选ACD 由题图知波长λ＝4 m，第二次波峰到达P点所需时间为T＝0.7 s，得T＝0.4 s，波速v＝ m/s＝10 m/s。第一次波峰传播到Q点，传播距离Δx＝2 m－(－7 m)＝9 m，所需时间Δt＝ s＝0.9 s，故选项A正确，B错误；P、Q两点间距6 m＝λ，振动情况相反，选项D正确；波的最前方x＝1 m 处的质点正处于平衡位置向上运动，由此可知波源起振方向向上，选项C正确。
8．如图所示，一列简谐横波在x轴上传播，图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图象，且xab＝6 m。下列判断正确的是( )
A．波长可能是8 m B．波长可能是10 m
C．波速可能是1.2 m/s D．波速可能是3.6 m/s
解析：选AC 若波是从b向a传播，则a、b的振动相差n＋个周期，距离相差n＋个波长，则n＋λ1＝6 m，即λ1＝ m(n＝0,1,2,3，…)，同理，波从a向b传播时，λ2＝ m(n＝0,1,2，…)，由此知选项A正确，B错误；根据波速公式v＝，波对应的传播速度分别为v1＝ m/s(n＝0,1,2，…)，v2＝ m/s(n＝0,1，2，…)，由此知选项C正确，D错误。
三、非选择题
9.如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1＝0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2＝0.01 s 时的波形图。已知周期T＞0.01 s。
(1)波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播。
(2)其波速为________。
解析：(1)根据“上下坡法”判断，波沿x轴正方向传播。
(2)由图象得波经0.01 s向x轴正方向传播了1 m，波速v＝ m/s＝100 m/s。
答案：(1)正 (2)100 m/s
10．如图所示，实线为t1＝0时刻的图象，虚线为t2＝0.1 s时刻的波形，求：
(1)若波的传播方向为＋x方向，周期T>0.1 s，波速多大；
(2)若波的传播方向为－x方向，周期T>0.1 s，波速多大；
(3)若波速为450 m/s，波沿什么方向传播。
解析：(1)若波沿＋x方向传播，根据t与周期T的关系：由题图可直接读出波长λ＝20 m。
t＝0.1 s＝(n＋)T，周期T为：
T＝ s。
当周期T>0.1 s时，n＝0，则
T＝0.4 s，
则波速为：v＝＝50 m/s。
(2)当波向－x传播时，0.1＝(n＋)T，T＝ s，当周期T>0.1 s时，n＝0，则T＝ s
则波速为：v＝＝150 m/s。
(3)x＝vt＝450×0.1 m＝45 m＝2λ＋λ，波沿＋x方向传播。
答案：(1)50 m/s (2)150 m/s
(3)沿＋x方向传播