高中物理人教版选修3-4假期作业：第十二章+机械波综合测评（二）+Word版含解析

综合测评(二)　机械波
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分共40分)
1．一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则(　　)
A．声波频率不变，波长变小
B．声波频率不变，波长变大
C．声波频率变小，波长变大
D．声波频率变大，波长不变
【解析】　由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，C、D错；又因波在水中速度较大，由公式v＝λf可得，波在水中的波长变大，故A错，B正确．
【答案】　B
2．(·石家庄高二检测)如图1所示，实线为一列横波某时刻的波形图象，这列波的传播速度为0.25 m/s，经过时间1 s后的波形为虚线所示．那么这列波的传播方向与这段时间内质点P(x＝0.1 m处)所通过的路程是(　　)
图1
A．向左，10 cm　　　　　　 B．向右，30 cm
C．向左，50 cm D．向右，70 cm
【解析】　波的传播距离x＝vt＝0.25 m＝λ，故波向左传播，P所通过的路程为5倍振幅，即50 cm.
【答案】　C
3．如图2所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.2 s时刻的波形图．该波的波速为0.8 m/s，则下列说法正确的是(　　)
图2
A．这列波的波长是14 cm
B．这列波的周期是0.5 s
C．这列波可能是沿x轴正方向传播的
D．t＝0时，x＝4 cm处的质点振动方向为沿y轴负方向
【解析】　由波形图读出波长，利用波速求解周期，根据传播时间求出可能的传播距离或者将时间与周期相比较，就可以判断传播方向．
由题图知该波的波长λ＝12 cm，故A项错误．由v＝，得T＝ s＝0.15 s，故B项错误．因＝＝，故该波沿x轴负方向传播，故C项错误．由波沿x轴负方向传播可判定t＝0时刻，x＝4 cm处质点的振动方向沿y轴负方向，故D项正确．
【答案】　D
4．(·安徽高考)一列简谐波沿x轴正方向传播，在t＝0时波如图3所示，已知波速为10 m/s.则t＝0.1 s时正确的波形应是图中的(　　)
图3
【解析】　由t＝0时刻的波形图可知该列波的波长为4 m，所以波的传播周期为T＝＝ s＝0.4 s，所以t＝T，由于波沿x轴正方向传播，所以从t＝0时刻经过四分之一个周期后的波形应为C.
【答案】　C
5．(多选)(·眉山高二检测)一列波由波源向周围扩展开去，下列说法正确的是(　　)
A．介质中各质点由近及远地传播开去
B．介质中的振动形式由近及远传播开去
C．介质中振动的能量由近及远传播开去
D．介质中质点只是振动而没有迁移
【解析】　波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，A错，D对．波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也传播了能量，B、C对．
【答案】　BCD
6．(多选)站在火车站台上的旅客听到火车鸣笛声的音调变化情况是(　　)
A．当火车减速进站时，鸣笛声的音调变低
B．当火车减速进站时，鸣笛声的音调变高
C．当火车加速离站时，鸣笛声的音调变低
D．当火车加速离站时，鸣笛声的音调变高
【解析】　当火车减速进站时，观察者接收的频率f′＝f.因为v源逐渐减小，所以f′逐渐减小，音调变低．当加速离站时，f′＝f，因为v源变大，所以f′变小，音调变低．
【答案】　AC
7．(多选)(·大纲全国卷)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是(　　)
A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|
B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2
C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移
D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅
【解析】　利用波的干涉特点解题．波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|A1－A2|，故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为A1＋A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律变化，故选项B错误；振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化，选项C错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，故选项D正确．
【答案】　AD
8．(多选)(·潍坊高二检测)如图4甲为一列横波在t＝0时的波动图象，图乙为该波中x＝2 m处质点P的振动图象，下列说法正确的是(　　)
　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　乙
图4
A．波速为4 m/s
B．波沿x轴负方向传播
C．t＝0.5 s，P点的动能最大
D．t＝2.5 s，P点振动路程为1.8 cm
【解析】　由图象甲可知波长为4 m，由图象乙可知周期为1.0 s，所以波速为4 m/s，A对．由图象乙可知P点正由平衡位置向上运动，结合图象甲可知波向x轴正方向传播，B错．由图象乙可知t＝0.5 s，P点位于平衡位置，动能最大，C对．t＝2.5 s＝2.5T，P点振动路程为2 cm，D错．
【答案】　AC
9．(多选)(·邯郸高二检测)
图5
如图5所示，一列简谐横波在x轴上传播．图6甲和乙分别是在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(　　)
　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙
图6
A．波一定沿x轴正方向传播
B．波长可能是8 m
C．波速一定是6 m/s
D．波速可能是2 m/s
【解析】　波的传播方向可能向＋x或－x方向传播，A错．ab之间的距离可能是λ或λ，周期为4 s，波长可能为8 m，波速可能为2 m/s，C错，B、D正确．
【答案】　BD
10．(多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如右图7所示，下列描述该波的图象可能正确的是(　　)
图7
【解析】　根据振动图象、波动规律解决问题．
根据y-t图象可知，a、b两质点的距离为或，即nλ＋λ＝9 m或nλ＋λ＝9 m(n＝0，1，2，3，…)
解得波长λ＝ m或λ＝ m.
即该波的波长λ＝36 m、7.2 m、4 m…或λ＝12 m、 m、 m…选项A、B、C、D的波长分别为4 m、8 m、12 m、16 m，故选项A、C正确，选项B、D错误．
【答案】　AC
二、非选择题(本大题共6小题，共60分)
11．(8分)如图8所示为S1、S2两个相干波源产生的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅都为10 cm，则图示时刻P点的振动方向垂直于纸面________(选填“向上”或“向下”)，P点的振幅为________ cm.
图8
【答案】　向下　20
12．(8分)(·洛阳高二检测)沿x轴负方向传播的简谐波t＝0时刻的波形如图9所示，已知波速v＝5 m/s，试画出平衡位置在x＝10 cm的质点A的振动图象．
图9
【解析】　由波的传播方向确定x＝10 cm的质点A的振动方向，然后画出质点A的振动图象．由于波沿x轴负方向传播，所以t＝0时刻质点A向下振动，由图可知λ＝10 cm，由v＝得T＝＝ s＝0.02 s，画出质点A的振动图象如图所示．
【答案】　见解析
13．(10分)(·南京板桥中学高二期中)一列横波在x轴上传播，在t1＝0时刻波形如图10中实线所示，t2＝0.05 s时刻波形如图中虚线所示．求：
图10
(1)这列波的振幅和波长；
(2)这列波的最小波速的大小和方向．
【解析】　(1)由图可知振幅A＝0.2 m，波长λ＝8 m.
(2)若波向右传播，则Δt＝0.05 s时间内传播的距离
x1＝λ＝v1Δt(n＝0，1，2，…)
速度v1＝，(n＝0，1，2，…)
若波向左传播，则Δt＝0.05 s时间内传播的距离
x2＝λ＝v2Δt，(n＝0，1，2，…)
速度v2＝，(n＝0，1，2，…)
显然当n取同一数值时v1＜v2，取n＝0，最小速度v1＝40 m/s，方向向右．
【答案】　见解析
14．(10分)(·保定检测)一列简谐横波在t1＝0时刻的波形如图11所示，已知该波沿x轴正方向传播，在t2＝0.7 s末时，质点P刚好出现第二次波峰，试求：
图11
(1)波速v；
(2)x坐标为6 m的Q点第一次出现波谷的时刻t3.
【解析】　(1)设该波周期为T，则T＋T＝0.7
T＝0.4 s，
故v＝＝＝5 m/s.
(2)当t＝0时刻，x坐标为2 m处在波谷，平移到Q点时，Q点第一次出现波谷．
t＝Δx/v＝4/5＝0.8 s.
【答案】　(1)5 m/s　(2)0.8 s
15．(12分)(·日照高二检测)甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿x轴相向传播，t＝0时的波形图象如图12所示，如果两列波的波速都是10 m/s，求：
图12
(1)甲、乙两列波的频率各是多少？
(2)第几秒末两列波相遇？相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？
【解析】　(1)由图知：
λ＝4 m，
又因v＝10 m/s，
所以由f＝得
f＝ Hz＝2.5 Hz，
故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz.
(2)设经t时间两波相遇，则2vt＝4 m，
所以t＝ s＝0.2 s，
又因T＝＝ s＝0.4 s
故波分别向前传播相遇．此时两列波的图象如图中的虚线所示．
故C、D间有x＝5 m和x＝7 m处的点位移最大．
【答案】　(1)2.5 Hz　2.5 Hz
(2)0.2 s　x＝5 m与x＝7 m
16．(12分)一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.05 s时，其波形分别用如图13所示的实线和虚线表示，求：
图13
(1)这列波可能具有的波速．
(2)当波速为280 m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，x＝8 m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少？
【解析】　(1)若波沿x轴正向传播，则：
Δs＝Δx1＋nλ＝(2＋8n)m，n＝0，1，2，…
v＝＝ m/s＝(40＋160n) m/s
若波沿x轴负向传播，则：
Δs′＝Δx2＋nλ＝(6＋8n)m，n＝0，1，2，…
v′＝＝ m/s＝(120＋160n) m/s
(2)当波速为280 m/s时，有280＝(120＋160n)
n＝1，所以波向x轴负方向传播
T＝＝ s
所以P质点第一次到达波谷所需最短时间为：
t＝＝ s＝2.1×10－2 s
【答案】　见解析