高中物理鲁科版选修3-4 期末章末测试机械波 Word版含解析

　机械波
1.(2018·扬州中学期中改编)关于机械振动与机械波说法正确的是________。
A.机械波的传播速度与振源的振动速度相等
B.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
C.在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离
D.机械波在介质中传播的速度由介质本身决定
解析　机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故选项A错误；波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故选项B错误；由v＝可知，沿波的传播方向，在一个周期内，振动在介质中传播一个波长的距离，故选项C正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故选项D正确。
答案　CD
2.(2018·苏锡常镇四市调研)小明同学用两根不同材质的绳a、b系在一起演示机械波，他在a绳左端有规律地上下抖动绳子，某时刻绳上呈现如图1所示波形，则由此可以看出________。
图1
A.此时a绳最左端的振动方向向下
B.绳a中的机械波周期小于绳b中的机械波周期
C.机械波在绳a中的传播速度小于在绳b中的传播速度
D.绳子左端抖动得越快，波传播速度将越大
解析　波向右传播，由波形图可知，此时a绳最左端的振动方向向下，选项A正确；振动来自同一个振源，故绳a中的机械波周期等于绳b中的机械波周期，选项B错误；由题图可知，波在a绳中的波长小于在b绳中的波长，根据v＝，故机械波在绳a中的传播速度小于在绳b中的传播速度，选项C正确；机械波的传播速度只由介质决定，与振源振动的快慢无关，选项D错误。
答案　AC
3.(2018·海南高考)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。下列说法正确的是______。
A.车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高
B.车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低
C.警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低
D.警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变
解析　由多普勒效应知波源与接收器相互靠近时，接收到的波频率高于波源频率，远离时相反，选项A、B正确，C、D错误。
答案　AB
4.(2018·常州调研)关于下列4幅图片，说法正确的是________。
A.甲、乙属衍射现象，甲的水波波长比乙更接近缝的宽度
B.丙图水面的衍射现象比甲、乙更明显
C.丁图蜂鸣器在旋转时，周围的同学听到声音有变化，其原理与丙相同
D.测量宇宙中星球靠近或远离地球的速度应用的原理与丁图原理相同
解析　甲、乙都属于衍射现象，乙的衍射现象比甲明显，所以乙的水波波长比甲更接近缝的宽度，故A项错误；丙属于干涉现象，故B项错误；丁图蜂鸣器在旋转时，周围的同学听到声音有变化，其原理是多普勒效应，丙属于干涉，原理不同，故C项错误；测量宇宙中星球靠近或远离地球的速度应用的原理与丁图原理相同，都属于多普勒效应，故D项正确。
答案　D
5.(2018·江阴二模)图2甲是一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图乙是这列波中P点的振动图象，则该波的传播速度和传播方向是________。
图2
A.v＝25 m/s，向x轴负方向传播
B.v＝25 m/s，向x轴正方向传播
C.v＝50 m/s，向x轴负方向传播
D.v＝50 m/s，向x轴正方向传播
解析　由题图乙可知，2 s时刻P点正经过平衡位置向正方向运动，则由波动图象可知波应向x轴的负方向传播；而波的周期为2 s，波长为100 m，则波速
v＝＝ m/s＝50 m/s，故C正确。
答案　C
6.(2018·江苏南通质量监测)如图3是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)；S1的振幅A1＝4 cm，S2的振幅A2＝3 cm，则下列说法正确的是__________。
图3
A.质点D是振动减弱点
B.质点A、D在该时刻的高度差为14 cm
C.再过半个周期，质点B、C是振动加强点
D.质点C的振幅为1 cm
解析　由图象可知，D点为两波谷相遇应该是加强点，选项A错误；此时A点在加强后的最高点，D点在加强后的最低点，由合成叠加关系可知A、D质点在该时刻的高度差为14 cm，选项B正确；由于两波的频率相等，叠加后会形成稳定的干涉图样，所以A、D点始终是振动加强点，B、C点始终是振动减弱点，选项C错误；质点C为振动减弱点，振幅为两振幅之差，为1 cm，选项D正确。
答案　BD
7.周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图4所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波________。
图4
A.沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/s
B.沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s
C.沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s
D.沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s
解析　由质点P沿y轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x轴正方向传播。由波的图象可知λ＝20 m，根据v＝得波速v＝10 m/s，选项B正确。
答案　B
8.(2018·如皋市调研)一列简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时的波形如图5所示，此时波刚好传到x＝5 m处的P点；t＝1.2 s时x＝6 m处Q点第一次有沿y轴正方向的最大速度。这列简谐波传播的波速为________m/s；x＝4 m处质点的振动方程为________________。
图5
解析　波速v＝ m/s＝2.5 m/s，由题图可知，A＝10 cm＝0.1 m，t＝0时刻x＝4 m处的质点位于负的最大位移处，所以其振动方程为y＝－Acos ωt＝－Acos ·t＝－0.1cos m。
答案　2.5　y＝－0.1 cos m
9.(2018·苏锡常镇四市调研)如图6所示，实线是一列简谐横波在t时刻的波形图，虚线是在t时刻后Δt＝0.2 s时刻的波形图。已知Δt图6
解析　根据v＝得出T＝＝0.8 s，经过Δt＝0.2 s波向前传播λ，由图象说明波是向右传播的，实线上M点的振动方向为y轴正方向；质点M在T内从平衡位置运动到最大位移处，通过路程为0.1 m。
答案　y轴正方向　0.1
10.如图7所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x＝0.1sin (20πt)m，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4 m和5 m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是
10 m/s。
图7
(1)求简谐横波的波长；
(2)P点的振动________(填“加强”或“减弱”)。
解析　(1)设简谐波的波速为v，波长为λ，周期为T，由题意知角频率ω＝20 π rad/s，则周期为T＝＝0.1 s，由波速公式v＝，代入数据得λ＝1 m。
(2)Δs＝5 m－4 m＝1 m＝λ，故P点为加强点。
答案　(1)1 m　(2)加强
11.(2018·苏北三市模拟)如图8甲所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0.2 s时刚好传播到x1＝4 m处。波源在坐标原点，其振动图象如图乙所示，则这列波的波速为________m/s。从图甲所示时刻起，再经________s，x2＝42 m处的质点P第一次处于波峰。
图8
解析　这列波的波速为v＝＝ m/s＝20 m/s；由题图甲可得，x2＝42 m处的质点P第一次处于波峰时，波要向前传播40 m，故经过的时间为t＝＝ s＝
2 s。
答案　20　2
12.(2018·徐州教研室高三打靶卷)P、Q是一列简谐横波中的两个质点，它们的平衡位置相距30 m，各自的振动图象如图9中的实线和虚线所示，且P、Q之间的距离小于一个波长，求：
图9
(1)若P比Q离波源近，该波的波长；
(2)若Q比P离波源近，该波的速度。
解析　(1)若点P离波源较近，波由P传到Q，则PQ间的距离有Δx＝(n＋)λ＝30 m
因P、Q之间的距离小于一个波长
则n取0，则得λ＝40 m
(2)若Q点离波源近，则有Δx＝(n＋)λ′＝30 m
因P、Q之间的距离小于一个波长 则n取0，则得λ′＝120 m
v＝＝30 m/s
答案　(1)40 m　(2)30 m/s
13.(2019·苏锡常镇四市调研)如图10所示，有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10 Hz，振动方向为竖直方向，某时刻，绳上质点P位于平衡位置且向下运动。在P点右方0.6 m处有一质点Q。已知此波向左传播且波速为8 m/s。
图10
(1)求此列简谐波的波长λ；
(2)画出该时刻P、Q间波形图并标出质点Q的位置。
解析　(1)由λ＝，解得λ＝0.8 m
(2)xPQ＝λ，波形图如图
答案　(1)0.8 m　(2)见解析图