绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4:机械波 章末过关训练(含解析)

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名称 绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4:机械波 章末过关训练(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2020-07-04 23:00:23

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文档简介

机械波
章末过关训练
1.如图所示,a、b、c、……k是弹性介质中等距离分布在一条直线上的若干个质点.t=0时刻,处在e处的波源从平衡位置开始向上做简谐运动,形成在质点a、b、c、……k所在的直线上传播的横波,其振幅为3cm、周期为0.2s.若沿波的传播方向,后一个质点比前一个质点迟0.05
s开始振动.t=0.25
s时,直线上距波源e点2m处的某质点第一次达到最高点.则下列判断正确的是

A.该机械波的传播速度为8m/s
B.该机械波的波长为2m
C.图中相邻两个质点间距为0.5m
D.当a点经过的路程为12cm时,h点经过的路程为9cm
E.当b点在平衡位置向下运动时,c点位于平衡位置的下方
2.如图甲所示,在均匀介质中相距30m两个振源S1、S2先后起振,以S1起振为零时刻,S1、S2振动情况图乙所示,S1、S2在介质中形成的两列简谐波沿它们的连线相向传播,在t=15.5s时相遇,图中质点P、O与S1分别相距10m、15m。则下列叙述正确的是__________。
A.简谐波的传播速度为1m/s
B.简谐波的波长为4m
C.当S2的简谐波到P质点时,P质点已经振动的路程220cm
D.两列简谐波相遇后能形成稳定的干涉现象
E.
O质点的振幅可以达到15cm
3.如图所示为两列波叠加的示意图,这两列波的振动方向,振幅频率完全相同,M,N,Q为叠加区域的三个点,Q为两个波谷相遇,M为两个波峰相遇,N点为波峰和波谷相遇,波的周期为T,则下列说法正确的是(  )
A.Q点为振动加强点
B.N点始终静止不动
C.经周期,质点Q传播到N点
D.M点为振动加强点,过,此点振动减弱
4.有一列沿水平绳传播的简谐横波,频率为10
Hz.振动方向沿竖直方向,当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时,在其平衡位置右方相距0.6
m处的质点Q刚好到达最高点,由此可知波速和传播方向不可能的是(  )
A.4.8
m/s,向右传播
B.8
m/s,向左传播
C.24
m/s,向右传播
D.24
m/s,向左传播
5.如图所示是一列波t时刻的图像,图像上有a、b、c三个质点,下列说法正确的是(
 )
A.a、b两质点此时刻速度方向相同
B.a、c两质点此时刻加速度方向相反
C.c质点此时速度方向沿y轴负方向
D.a质点此时速度方向沿y轴正方向
6.已知空气中的声速为340m/s。现有几种声波:①周期为1/20s,②频率为104Hz,③波长为10m。它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物,能产生显著的衍射现象的是( 
 )
A.①和②
B.②和③
C.①和③
D.都可以
7.有一测速雷达,发射电磁波的频率为f1,用它来测量一迎面开来的汽车的车速,设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为f2,则(
)
A.f1>f2
B.f1=f2
C.f1D.无法确定
8.振源A带动细绳上下振动,某时刻在绳上形成的横波波形如图所示,规定绳上各质点向上运动的方向为位移x的正方向,从波传播到细绳上的P点开始计时,下图的四个图中能表示P点振动图像的是(  )
A.
B.
C.D.
9.如图所示,为一列周期T=2s的简谐横波沿x轴正方向传播在某时刻的波形图象,关于该波的下列叙述正确的是(  )
A.该波的传播速度1m/s
B.该波的传播速度2m/s
C.此时波上质点P正向x轴正方向运动
D.此时波上质点P正向y轴负方向运动
10.如图所示,S是水面波的波源,MN是挡板,S1、S2是到S距离相等的两个相同的狭缝,BD为S1S2中垂线上的两点,实线代表波峰、虚线代表波谷,下列说法正确的是(  )
A.A、C点为振动加强点
B.B、D点为振动加强点
C.当S1、S2两狭缝宽度增加时,D点振动一定更剧烈
D.当S1、S2两狭缝距离减小时,D点振动幅度一定明显降低
11.波速相等的两列简谐波在x轴上相遇,一列波(虚线)沿x轴正向传播,另一列波(实线)沿x轴负向传播。某一时刻两列波的波形如图所示,两列波引起的振动在x=8m处相互__________(填“加强”或“减弱”),
在x=10m处相互__________(填“加强”或“减弱”);在x=14m处质点的振幅为________cm。
12.一列简谐横波沿直线从A向B传播,A、B间的距离为20m,A处的质点起振方向向上,波从A传播到B所用的时间为4s,波传播到B后再经0.6s,B处质点第一次到达波谷,则这列波的波速为_________m/s,波长为_________m。
13.将一枚石子投入静水中,圆形波纹沿水面向外传播。t=0时刻,第一个波峰传到离石子入水处3m时,第6个波峰恰好位于石子入水处,则水波波长为____m。若水波传播速度为1.2
m/s.t=0
-7.8
s内,水面上离石子入水处9m的点____次经历波峰。
14.如图所示,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速大小为0.6
m/s,P质点的横坐标为66
cm,从图中状态开始计时,求:
(1)经过多长时间,P质点开始振动,振动时方向如何?
(2)经过多长时间,P质点第一次到达波峰?
15.一列简谐横波沿x轴传播,其波长为6m,如图中实线和虚线分别表示t时刻和时刻的波形图,已知,图中P、Q是位于x轴上的两点,间距为1m,求:
(1)波的周期;
(2)若波的传播速度为34m/s,判断波的传播方向。
16.如图所示,实线是某时刻的波形图线,虚线是0.2
s
后的波形图线。
(1)若波向左传播,求它传播的最小距离。
(2)若波向右传播,求它的最大周期。
(3)若波速为55
m/s,求波的传播方向。
参考答案
1.BCE
【解析】
ABC.后一个质点比前一个质点迟0.05s振动,所以t=0.25s时,e后面的第五个质点开始振动,即质点j开始振动,所以j质点前面的质点i第一次到达波峰,即从e到i相距2m,所以相邻质点间的距离为
故t=0.25s时波传播到了2.5m处,所以波速为
故波长为
A错误BC正确;
D.因为质点h到e点的距离小于质点a到e点的距离,所以质点h先振动,故h的路程大于质点a的路程,故D错误;
E.波从e点向左右两侧传播,根据波的传播方向知,当b点在平衡位置向下振动时,c点位于波谷即平衡位置下方,故E正确.
故选BCE。
2.ACD
【解析】
A项:两波在t=15.5s相遇,故S1传播时间为t,S2传播时间为t-1;根据两波传播总路程为两振源的距离可得:vt+v(t-1)=30m,所以,,故A正确;
B项:由图可得简谐波周期T=2s,故波长λ=vT=2m,故B错误;
C项:波源S1振动传播到O所需时间,,波源S2振动传播到O所需时间,,故当S2的简谐波到P质点时,P质点已经振动了11s;质点P振动的振幅与波源S1振动相同,周期T=2s,振幅A=10cm,所以,当S2的简谐波到P质点时,P质点完成个全振动,路程,故C正确;
D项:两列波的周期相同,两波源的距离为波长的整数倍,故可形成稳定的干涉现象,故D正确;
E项:O到两波源的距离相等,那么,波传播到O的时间相同,故质点O的振动为两波源同一时刻的振动叠加形成,所以,由两振动在O点叠加时的相位差为π,那么,O质点的振幅为10cm-5cm=5cm,故E错误。
3.AB
【解析】
A.Q点是波谷和波谷叠加,为振动加强点,且始终振动加强,故A正确;
B.N点为波峰与波谷叠加,因振幅相同,则位移总是为零,故B正确;
C.质点不会随着波迁移而迁移,故C错误;
D.M点为振动加强点,经过半个周期此点振动仍加强,故D错误。
故选AB。
4.D
【解析】
若波向右传,其最简波形如图(a).若波向左传,其最简波形如图(b).
波向右传:s=nλ+
(n=0、1、2、…)

波速v=λf

由①②得:(n=0、1、2…)
将n=0、1代入可得A、C可能;
若波向左传:s=nλ′+λ′(n=0、1、2、…)

波速v=λ′f

由③④得:v=(n=0、1、2…)
将n=0代入得选项B可能;当波速为24
m/s时无对应的n值,选项D错误.此题选择不可能的选项,故选D.
点睛:本题要特别注意波的多解性,波的多解包括传播方向、空间和时间的多解性,在解题时要充分明确本题究竟涉及几个多解的可能性,要全面分析才能得出正确结论.
5.A
【解析】
A.无论波向左传播还是向右传播,a、b两质点此时刻速度方向相同,A正确;
B.a、c两质点此时刻加速度方向都竖直向上,因此加速度方向相同,B错误;
CD.若波沿x轴正方向传播,
c质点此时速度方向沿y轴正方向,a质点此时速度方向沿y轴负方向;若波沿x轴负方向传播,c质点此时速度方向沿y轴负方向,a质点此时速度方向沿y轴正方向。由于不知道波的传播方向,因此无法确定它们的振动方向,CD错误。
故选A。
6.C
【解析】
由公式v,得周期为s的声波的波长为:λ1=vT=340;发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大,故①能产生显著的衍射现象;由公式v=λf得频率为104Hz的声波的波长为:,发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大,故②不能产生显著的衍射现象;波长为10m的声波,障碍物宽度为13m与该声波长相差不大,故③能产生显著的衍射现象;因此能产生显著的衍射现象的是①和③,故C正确,A、B、D错误;
7.C
【解析】
由于是测量一迎面开来的汽车的车速,根据多普勒效应,因而接收的频率应高于发射的频率,f18.B
【解析】
由于波源起振方向沿y轴负方向,因此当波传到P点时,P点首先从平衡位置向下振动,即0时刻处于平衡位置,下一时刻向下运动,B正确,ACD错误。
故选B。
9.B
【解析】
AB.由图可知
根据
解得
故A错误,B正确;
CD.由图可知,该波沿x轴正方向传播,则此时波上质点P正向y轴正方向运动,故CD错误。
故选B。
10.B
【解析】
A.A、C点是波峰和波谷叠加,为振动减弱点,故A错误;
B.B点是波谷和波谷叠加,为振动加强点,D点是波峰和波峰叠加,为振动加强点,故B正确;
C.当S1、S2两狭缝宽度增加时,如果缝的宽度大于波的波长,衍射现象不明显,故C错误;
D.当S1、S2两狭缝距离减小时,D点可能不是振动加强点,这时振动幅度降低,但如果S1、S2两个狭缝关于BD对称的减小时,D点是振动加强点,此时振动幅度不变,故D错误。
故选B。
11.加强
减弱
2
【解析】
两列波在x=8m处引起的振动都是方向向下,可知此位置的振动是加强的;在x=10m处是峰谷相遇,可知此位置振动减弱;在x=14m处也是峰谷相遇,振动减弱,则质点的振幅为。
12.5
4
【解析】
[1]这列波的波速
[2]B处质点起振的方向也是向上,从波传播到B至B处质点第一次到达波谷,经过了四分之三周期,即
解得
T=0.8s
这列波的波长
13.
6
【解析】
由题意可知5λ=3m,则λ=0.6m;
t=0时刻,第一个波峰传到离石子入水处3m,则传到水面上离石子入水处9m的点时经历的时间为,则再经过7.8s-5s=2.8s
=5.6T,则还有5个波峰经过该点,则t=0
-7.8
s内,水面上离石子入水处9m的点6次经历波峰。
14.(1)0.7s
P开始振动时方向向下;(2)1.0s
【解析】
(1)图示时刻,这列波的最前端的质点坐标是24
cm,据波的传播方向可知这一质点沿y轴负方向运动,因此在波前进方向的每一个质点,开始振动的方向都是沿y轴负方向,故P点开始振动时的方向是沿y轴负方向,即P开始振动时方向向下。P质点开始振动的时间为
(2)质点P第一次到达波峰,即初始时刻这列波的波峰传到P点,因此所用的时间是
15.(1)或;(2)左
【解析】
(1)若波向右传播,则内传播了,。则

若波向左传播,则内传播了,。则

(2)若波的传播速度为34m/s,则传播距离为
代入数据解得
即个周期,由(1)分析可知,波向左传播。
16.(1)3m;(2)0.8s;(3)x轴负方向
【解析】
(1)若波向左传播,它传播的距离为
x=kλ+3m(k=0,1,2,…)
当k=0时,传播的距离为最短
xmin=3m
(2)若波向右传播,则
0.2s=kT+
(k=0,1,2,…)
当k=0时,周期最长
Tmax=0.8s
(3)若波速为55m/s,由
Δx=vΔt=55×0.2m=11m=2λ
可知,波的传播方向应向x轴负方向.