2020_2021学年高中物理第十二章机械波章末综合检测含解析新人教版选修3_4

章末综合检测(第十二章)
时间：60分钟　满分：100分
一、选择题(本题共14小题，1～9题为单项选择题，10～14题为多项选择题，每小题5分，共70分．)
1．沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时(设绳无限长，且波传播过程无能量损失)(　　)
A．绳上各质点同时停止振动，波同时消失
B．离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
C．离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
D．以上说法都不对
2．如图甲所示，水波传到两板间的空隙发生了明显的衍射，若不改变小孔的尺寸，只改变挡板的位置或方向，如图乙中的(a)、(b)、(c)、(d)，则下列判断正确的是(　　)
A．只有(a)能发生明显衍射
B．只有(a)(b)能发生明显衍射
C．(a)、(b)、(c)、(d)均能发生明显衍射
D．(a)、(b)、(c)、(d)均不能发生明显衍射
3.
如图所示，是某一简谐波在某时刻的波形图，由图可知(　　)
A．若波向右传播，则质点B正向右运动
B．若波向右传播，则质点C正向左运动
C．若波向左传播，则质点D正向下运动
D．若波向左传播，则质点B正向上运动
4．如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示t1＝0和t2＝0.5
s(T>0.5
s)时的波形．能正确反映t3＝7.5
s时波形的是图(　　)
5．一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4
m/s.某时刻波形如下图所示，下列说法正确的是(　　)
A．这列波的振幅为4
cm
B．这列波的周期为1
s
C．此时x＝4
m处质点沿y轴负方向运动
D．此时x＝4
m处质点的加速度为0
6．如图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷，此时(　　)
A．a、b连线中点速度为零
B．a、b连线中点振动加强
C．再经过周期，a、b两点振动减弱
D．再经过周期，c、d两点振动加强
7．一简谐横波沿x轴正向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙是介质中某质点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是(　　)
A．0.5
m
B．1.5
m
C．2.5
m
D．3.5
m
8．波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1
m/s.在t＝0时刻绳上的波形如图(a)所示．则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是(　　)
A．当t＝2
s时，波形如图①所示；当t＝4
s时，波形如图②所示
B．当t＝2
s时，波形如图①所示；当t＝4
s时，波形如图③所示
C．当t＝2
s时，波形如图②所示；当＝4
s时，波形如图①所示
D．当t＝2
s时，波形如图②所示；当＝4
s时，波形如图③所示
9．如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴的正方向传播，乙波沿y轴正方向传播．图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置．对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，正确的判断是(　　)
A．a、b点振动加强，c、d点的振动减弱
B．a、c点振动加强，b、d点的振动减弱
C．a、d点振动加强，b、c点的振动减弱
D．a、b、c、d点的振动都加强
10．随着我国经济的快速增长，旅游事业迅速发展，其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游备受人们的喜爱．一艘汽船以4
m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3
s后听到前方悬崖反射回来的声音．则悬崖离汽船原来位置的距离为(　　)
A．258
m
B．340
m
C．516
m
D．680
m
11．如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400
m/s.为了接收信号，在x＝400
m处放置一接收器A(图中未标出)．已知t＝0时，波已经传播到x＝40
m，则下列说法中正确的是(　　)
A．波源振动的周期为0.05
s
B．x＝40
m处的质点在t＝0.5
s时位移最大
C．接收器在t＝1.0
s时才能接收到此波
D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20
Hz
12．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻的波形如图中的实线所示，此时波刚好传到P点．t＋0.6
s时刻的波形如图中的虚线所示，该时刻波刚好传到Q点，a、b、c、P、Q是介质中的质点，以下说法正确的是(　　)
A．这列波的波速可能为116.7
m/s
B．这列波的周期为0.8
s
C．质点c在这段时间内通过的路程可能大于20
cm
D．在t＋0.1
s时刻，质点b、P的位移相同
13．如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5
s时的波形图．已知该简谐波的周期大于0.5
s．关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)
A．波长为2
m
B．波速为6
m/s
C．频率为1.5
Hz
D．t＝1
s时，x＝1
m处的质点处于波峰
E．t＝2
s时，x＝2
m处的质点经过平衡位置
14．一简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点．图(b)表示介质中某质点的振动图象．下列说法正确的是(　　)
图(a)
　　图(b)
A．质点Q的振动图象与图(b)相同
B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大
C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大
D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示
E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大
二、非选择题(本题共3个小题，共30分)
15．(10分)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35
cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间．已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1
s，振幅A＝5
cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5
s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置．求：
(1)P、Q间的距离．
(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程．
16．(10分)如图甲所示是一列沿＋x方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图．已知波速v＝2
m/s，质点P、Q相距3.2
m．求：
(1)在图乙中画出质点Q的振动图象(至少画出一个周期)；
(2)从t＝0到Q点第二次振动到波谷的这段时间内质点P通过的路程．
17．(10分)在一列沿水平直线传播的简谐横波上，有相距0.4
m的B、C两质点，t1＝0时，B、C两质点的位移为正的最大值，而且B、C间有一个波谷．当t2
＝0.1
s时，B、C两质点的位置刚好在各自的平衡位置，并且这时B、C间呈现一个波峰一个波谷，波谷到B点的距离为波长的四分之一．
(1)该简谐横波的周期、波速各为多少？
(2)若波速为27
m/s，振幅为A，则以t2时刻为计时起点，写出质点C的振动方程．
章末综合检测(第十二章)
1．解析：当波源振动后，通过介质将波源的振动形式传递出去的同时，将能量也传递出去了．当波源停止振动后，传出去的能量不会消失，当没有其他阻力时，这种波的形式和能量继续存在并且将继续传递下去，所以A、B、C错误．故正确答案为D.
答案：D
2．解析：波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长小得多，不论图乙中的(a)、(b)、(c)、(d)挡板位置如何改变，由于小孔的尺寸没有变大，则明显的衍射条件满足，因此会发生明显的衍射现象，故C正确，A、B、D错误．故选C.
答案：C
3．解析：
波动的实质是介质中的各质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移，选项A、B均不正确；当波向左传播时，根据微平移法，将实线波形向左微平移Δx，得虚线波形如图所示，可见波形平移后质点B、D的新位置在原位置的下方，质点B、D的振动方向(运动方向)都向下，故选项C正确．
答案：C
4．解析：由题可知＝0.5
s，T＝2
s．t3＝7.5
s＝3T，再由特殊点振动法可以确定D选项正确．
答案：D
5．解析：由图象可得该波的波长为8
cm，振幅为2
cm，选项A错误；由v＝得周期T＝2
s，选项B错误；由波的传播方向与质点振动方向间的关系可知此时x＝4
m处的质点沿y轴正方向运动，选项C错误；此时x＝4
m处的质点处于平衡位置，受到的回复力为0，因此加速度也为0，选项D正确．
答案：D
6．解析：a点是波谷与波谷相遇的点，b点是波峰与波峰相遇的点．所以a、b两点振动都加强，再过周期，振动仍加强，故C错．a、b连线中点处在振动加强区域，振动加强，此时刻该质点的位移为零，但速度最大，故A错，B对．c、d两点是波峰与波谷的相遇点，振动减弱，再过周期，振动仍减弱，故D错．
答案：B
7．解析：由振动图象可知，t＝0时刻该质点的位移为负值，且沿y轴负方向运动，由波形图可知，t＝0时刻，x＝0.5
m、3.5
m处的质点位移为正，可知A、D项错误；由“上下坡法”可知，t＝0时刻x＝1.5
m处的质点正沿y轴正方向运动，因此B项错误；2.5
m处的质点正沿y轴负方向运动，C项正确．
答案：C
8．解析：当t＝2
s时，根据传播速度可知，它们相互重叠，由于振动方向相反，则振动减弱，波形如图②所示；当t＝4
s时，各自传播了4
m，由于互不干扰，所以波形如图③所示，故选项D正确．
答案：D
9．解析：对于题图中波的干涉图样要清楚：一条加强线、一条减弱线、一条加强线……是加强线、减弱线彼此相间的稳定图样，在图中A、B、C、D四点，由峰峰叠加，可知BD决定的直线为加强线，过A点、C点的平行BD直线的两条直线也应是加强线．a、c两点在BD直线上，故a、c是振动加强点，分别过b、d且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间，过AB中点，BC中点(减弱点)，应为减弱线，故b、d两点的振动是减弱的，B选项正确．
答案：B
10.
解析：如图所示，汽船发出鸣笛声在B处，旅客听到回声位置在A处，即3
s
内汽船前进了A、B间距离l，则声波经过了2l0－l的距离．则v声t＝2l0－l＝2l0－v船t，得l0＝
m＝516
m，C项正确．
答案：C
11．解析：波源振动的周期：T＝＝
s＝0.05
s，A项正确；x＝40
m处的质点在t＝0.5
s时仍在平衡位置，B项错误；接收器接收到此波的时间：t＝
s＝0.9
s，C项错误；由多普勒效应的知识，可判断D项正确．
答案：AD
12．解析：0.6
s时间内波传播距离x＝30
m，波速v＝x/t＝50
m/s，A错误；由波形图可知，波长λ＝40
m，周期T＝λ/v＝0.8
s，B正确；t＋0.2
s时刻波传播到c点，则质点c在0.6
s时间内只有0.4
s在振动，通过的路程为20
cm，C错误；将波形图中的实线沿x轴正方向移动λ/8(5
m)，显然质点b、P的位移相同，D正确．
答案：BD
13．解析：由波形图可知，波长为4
m，故A错误；横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5
s时的波形图，又该简谐波的周期大于0.5
s，波传播的距离Δx＝λ，T＝0.5
s，故周期T＝
s，频率为1.5
Hz，波速v＝λf＝6
m/s，故B、C正确；t＝1
s＝T，t＝0时，x＝1
m处的质点处于波峰位置，t＝1
s时，该质点处于波谷，故D错误；t＝2
s＝3T，是周期整数倍，t＝0时x＝2
m处的质点在平衡位置，t＝2
s时，该质点同样经过平衡位置，故E正确．
答案：BCE
14．解析：t＝时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a)中质点Q在t＝时刻从平衡位置向上振动，x＝0处的质点从平衡位置向下振动，所以质点Q的振动图象与题图(b)不符，x＝0处的质点的振动图象与题图(b)相符合，选项A错误，D正确；在t＝0时刻，质点P处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点Q运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的小，质点P的加速度比质点Q的大，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大，选项B错误，C、E正确．
答案：CDE
15．解析：(1)当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置，说明P与O的距离为λ即λ＝35
cm，λ＝28
cm，v＝＝
m/s＝0.28
m/s
Q与O之间的距离为6个波长，即1.68
m，P、Q间的距离L＝1.68
m－0.35
m＝1.33
m
(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源振动6T，波源在振动过程中通过的路程s＝4A×＝4×0.05×6
m＝1.25
m
答案：(1)1.33
m　(2)1.25
m
16．解析：(1)振动传播到Q所需要的时间
t＝＝
s＝1.2
s
且起振方向向下，由图甲可知A＝2
cm，λ＝1.6
m，故周期T＝＝
s＝0.8
s
质点Q的振动图象如图所示．
(2)从t＝0到Q点第二次到达波谷所需时间
t＝＋T＝
s＋0.8
s＝2.2
s
(或由Q点的振动图象得Q点在t＝2.2
s时第二次到达波谷)
在这2.2
s内＝＝2
因而P点通过的路程为
s＝×4A＝22
cm＝0.22
m.
答案：(1)见解析图　(2)0.22
m
17．解析：(1)首先可以判断，B、C相隔一个波长，因为在t1＝0时，B、C两个质点的位移为正的最大值，而且B、C间有一个波谷，故波长λ＝0.4
m.
如果波是从B向C传播的话，那么就是说在t1～t2内波的位移是：x1＝(n＋)λ，所以波速为：v1＝＝＝(4n＋3)
m/s，
周期为：T1＝＝
s(n＝0,1,2,3，…)；
如果波是从C向B传播的话，在t1～t2内波的位移为：x2＝(n＋)λ，
波速为：v2＝＝＝(4n＋1)
m/s，
T2＝＝
s(n＝0,1,2,3，…)．
(2)当v＝27
m/s时，满足v1＝(4n＋3)
m/s，所以根据前面可知波的传播方向是从B向C
此时周期T＝＝
s＝
s
位移x＝vt＝27×0.1
m＝2.7
m＝6λ，
所以C点在平衡位置，且向上运动
则以t2时刻为计时起点，质点C的振动方程为：y＝Asint＝Asin
135πt
答案：见解析
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