鲁科版高中物理选择性必修第一册检测卷第3章含答案

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第3章　机械波一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.关于机械波的传播现象,下列说法正确的是 (　　)A.一列机械波在不同介质中传播时,波长和频率都会发生变化B.《红楼梦》中对王熙凤的出现用“未见其人,先闻其声”来描写,这属于声波的衍射现象C.波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时,波长越小衍射现象越明显D.两列波发生干涉时,振动加强点的位移一定大于振动减弱点的位移2.如图甲所示,手机小孔内置降噪麦克风,其降噪系统通过产生与外界噪声相位相反的声波,实现降噪的效果。若用简谐横波模拟声波,图乙表示的是理想情况下的降噪过程,实线对应环境噪声,虚线对应降噪系统产生的与噪声声波等幅反相的声波。则(　　) A.降噪过程外界噪声的能量消失了B.降噪原理是使声波发生干涉C.如图乙所示,此时介质中的质点P处于平衡位置,速度最大D.如图乙所示,介质中的质点P经过一个周期沿波的传播方向传播了一个波长的距离3.两列频率相同、振幅分别为5 cm和7 cm的横波发生干涉时,某一时刻的图样如图所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,关于K、M、N三点的下列说法中错误的是 (　　)A.质点K为振动减弱点B.经过一段时间,质点M、N的位移大小可能相等C.质点N的振幅为2 cmD.由图中时刻再经过14周期时,质点M的位移为零4.如图所示,从入口S处送入某一频率的声音,通过左、右两侧管道路径SAT和SBT,声音传到了出口T处,可以从T处监听声音。右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度,开始时左、右两侧管道关于S、T连线对称,从S处送入某一频率的声音后,将B管逐渐拉出,当拉出的长度为l时,第一次听到最弱的声音。设声速为v,则该声音的频率为 (　　)A.vl　　　　B.v2l　　　　C.v4l　　　　D.v8l5.为了观察两列波的叠加情况,某同学在同一介质中放置了两个振源,可以向外产生同种简谐横波,设某次产生的两列简谐横波分别沿x轴正、负方向传播,在t=0时刻分别到达A、B两点,如图中实线甲和虚线乙所示。已知实线波的传播周期为13 s,两列波的振幅相同,均为10 cm,则t=14 s时,平衡位置在x=4 m处的质点的位移大小等于 (　　)A.(10-53) cm B.(10+53) cm C.5 cm D.15 cm6.两列机械波在同种介质中相向而行,P、Q为两列波的波源,以P、Q连线和其中垂线为轴建立如图所示的坐标系,P、Q的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知P波的传播速度为10 m/s,O点有一个观察者,下列判断正确的是 (　　)A.两波源P、Q的起振方向相同B.经过足够长的时间,O点的振幅为15 cmC.波源Q产生的波比波源P产生的波更容易发生衍射现象D.当观察者以2 m/s的速度向Q点运动时,观察者接收到Q波的频率为3 Hz7.位于x=0.25 m的波源p从t=0时刻开始振动,形成的简谐横波沿x轴正、负方向传播,在t=2.0 s时波源停止振动,t=2.1 s时的部分波形如图所示,其中质点a的平衡位置xa=1.75 m,质点b的平衡位置xb=-0.5 m。下列说法正确的是 (　　)A.沿x轴正、负方向传播的波发生干涉B.t=0.42 s时,波源的位移为负C.t=2.25 s时,质点a沿y轴负方向振动D.在0~2 s内,质点b运动的总路程是2.55 m8.沿x轴从左向右有M、P、N三个质点(N点未画出)在同一介质中,位于坐标原点O处的P质点在外力作用下在竖直方向做简谐振动,形成沿x轴双向传播的简谐波。t=0时刻波形如图所示,其中M点再经过1 s时间(小于一个周期),位移仍与t=0时相同,但振动方向相反。N点与M点平衡位置间的距离为d,设波长为λ,λ0.25 s,故t=2.25 s时质点a还在继续振动,t=2.1 s到t=2.25 s时间内,波传播的距离为x=vΔt=2.5×0.15 m=0.375 m,即沿x轴正方向传播的波由题图中位置向右平移0.375 m,结合图像可知质点a的位移为正且沿y轴正方向运动,C错误;波源的振动传到b所需的时间t3=0.752.5 s=0.3 s,在0~2 s内,质点b振动的时间为t4=2 s-0.3 s=1.7 s=174T,质点b运动的总路程s=174×4A=17×0.15 m=2.55 m,D正确。 8.C　t=0时刻P点处于最大位移处,加速度最大,故A错误;根据波的传播方向与质点振动方向之间关系,可以判断t=0时刻M点的振动方向竖直向上,故B错误;t=0时刻M点的位移大小为振幅的一半,所以,M点再经过T12时间回到平衡位置,同时y轴左侧,波形向左平移λ12,即1 cm,所以,M点对应的平衡位置坐标为-4 cm,M点的振动情况与平衡位置坐标为4 cm的质点振动情况完全相同,从4 cm点再向右半个波长距离对应的点与M点的振动情况总是相反,即为N点,该点的平衡位置坐标为10 cm,故C正确;当M点的位移与t=0时相同,且振动方向相反时,经过了2T3的时间,对应的时间为1 s,所以2T3=1 s,T=1.5 s,由图可知波长为12 cm,波速为v=λT=0.121.5 m/s=0.08 m/s,故D错误。故选C。 9.AD　a、b两个质点都做简谐运动,t=0时刻a、b两质点的位移相同,根据简谐运动的加速度a=-kxm,可知加速度相同,故A正确。图示时刻两质点位移相同,速度方向相反,它们的运动情况不同,所以a、b两质点的平衡位置间的距离不是波长的整数倍,故B错误。由题图看出,a正向平衡位置运动,速度增大,b正向波峰运动,速度减小,当a通过1 cm位移到达平衡位置时,b还没有到达波峰,则a质点速度最大时,b质点速度不为零,故C错误。由以上分析可知,当b质点位移为+2 cm到达波峰时,a到达平衡位置下方,位移为负值,故D正确。 10.ACD　由题图甲可知,该波的波长为4 m,由题图乙可知,该波的周期为T=4.5-0.5 s=4 s,所以波速v=λT=44 m/s=1 m/s,A正确;根据题图乙分析,t=0时,M振动方向沿y轴负方向,由于机械波向x轴正方向传播,故t=0时刻,由“同侧法”可知平衡位置在x=1.5 m处的质点正向y轴正方向运动,故M对应的横坐标不可能为1.5 m,B错误,C正确;根据题图乙结合对称性可知,t=1.0 s时,M的位移为-210 m,D正确。 11.AC　根据题意可知,(0.2 m,0)处离波源S1较近,则平衡位置在(0.2 m,0)处的质点开始振动时的方向与波源S1的起振方向相同,由题图乙可知,波源S1的起振方向沿z轴正方向,故A错误;由题图乙、丙可知,两列波的周期均为0.2 s,起振方向相反,由公式v=λT可得,两列波的波长均为λ=0.4 m,(0.6 m,0)处到两波源的路程差为Δx1=(0.2+0.6) m-(1.2-0.6) m=0.2 m=λ2,则(0.6 m,0)处振动加强,(0.5 m,0)处到两波源的路程差为Δx2=(0.2+0.5) m-(1.2-0.5) m=0,则(0.5 m,0)处振动减弱,故B正确,C错误;若Δr=0.2 m=λ2,可知M为振动加强点,则M的振幅为A=(20+20) cm=0.4 m,两波相遇时,M向z轴负方向运动,则M点振动方程为z=0.4 sin (10πt+π) m,故D正确。 12.BC　简谐横波的一般式为y=A sin 2πλx+φ0,代入图中数据有102 cm=20 sin φ0 cm,20 sin 2πλ×0.3m+φ0 cm=0,联立解得φ0=π4,λ=0.8 m,故A错误;周期T=λv=0.8m2m/s=0.4 s,频率f=1T=2.5 Hz,故B正确;因为tT=2s0.4s=5,所以t=2 s时刻,质点S的运动与t=0时刻相同,由题意知波沿x轴正方向传播,结合题图可知,t=0时刻质点S向下运动,速度不为零,故C正确,D错误。故选B、C。 13.答案　干涉(3分)　B、D、F(3分) 解析　有节奏地摩擦鱼洗双耳,产生两列相向传播的同频率水波,相遇时会发生干涉现象;由题意知“喷出水柱”是因为两列波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇发生了干涉,振动加强。由图像可知,A、C、E三质点是波峰与波谷相遇,这三点是振动减弱点。而B、D、F三质点经过14T后为波峰与波峰相遇处,即振动加强点。所以可能“喷出水柱”的点是B、D、F。 14.答案　(1)0.75 m/s　(2)1.2 m 解析　(1)根据题图甲可知,该波的波长为 λ=0.6 m(1分) 根据题图乙可知,该波的周期T=0.8 s(1分) 则简谐横波的波速为v=λT=0.75 m/s(2分) (2)经过t=1.2 s,质点P运动的路程为s=tT·4A (2分) 代入数据可得s=1.2 m(2分) 15.答案　(1)2 m　(2)16 cm　(3)图见解析 解析　(1)由题知图(a)为波源的振动图像,则可知 A=4 cm,T=4 s(1分) 由于波的传播速度为0.5 m/s,根据波长与周期、波速的关系有λ=vT=2 m(2分) (2)由(1)可知波源的振动周期为4 s,则4 s内波源通过的路程为s=4A=16 cm(2分) (3)由题图(a)可知在t=0时波源的起振方向向上,由于波速为0.5 m/s,则在4 s时x=vt=2 m,可知该波刚好传到平衡位置为2 m的质点,且波源刚好回到平衡位置,且该波沿正方向传播,则根据“上下坡”法可绘制出t=4 s时刻的波形图如图所示(5分) 16.答案　(1)8 m　0.4 s　(2)100.8 s　(3)图见解析　1 m 解析　(1)由波形图可知,波长λ=8 m(1分) 周期T=λv=0.4 s(1分) (2)x=2 019 m处的质点第一次到达波谷,只需t=0时刻x=3 m处的波谷传到x=2 019 m处即可,需要的时间t1=Δxv=2 019-320 s=100.8 s(2分) (3)t=2.5 s时,波沿x轴正方向传播的距离 s=vt=20×2.5 m=50 m(2分) 从波源到x=9 m处的所有质点均振动614个周期,则形成的波形如图所示 (2分) 波传到x=19 m处所需要的时间为 19-920 s=0.5 s(2分) 0.5 s为114个周期,所以x=19 m处的质点在0~2.5 s 时间内振动了5个周期,通过的路程为 5×4A=100 cm=1 m。 (2分 ) 17.答案　(1)36 m/s　(2)y=0.2 sin 15πt+π4 m 解析　(1)波沿x轴正方向传播由实线到虚线时间 t=nT+T4(n=0,1,2,3…) (1分) 由于2T<Δt<3T,故n=2,设Δt时间内,波传播的距离为s,则s=n+14λ=18 m(2分) 则v=sΔt=180.5 m/s=36 m/s(1分) (2)波沿x轴负方向传播时有 t=nT+3T4(n=0,1,2,3…) (1分) 质点的振动周期等于波的周期,有T=λv'=215 s(1分) 质点振动的圆频率为ω=2πT=15π rad/s(1分) 则s'=v'Δt=60×0.5 m=30 m(1分) 可得s'=3λ+6 m=3+34λ (1分) 所以波沿x轴负方向传播,t1时刻x=1 m处的质点沿y轴正方向振动且φ0=π4 (2分) 振动方程为y=0.2 sin 15πt+π4 m(1分) 18.答案　(1)10 cm　16 m　(2)见解析　(3)-10 cm 解析　(1)由图像可知,振幅A=10 cm, 波长λ=16 m(2分) (2)①若波向右传播,则 18+nT=0.2 s(n=0,1,2,3…) (2分) 解得v=(10+80n) m/s(n=0,1,2,3…) (1分) ②若波向左传播,则 78+nT=0.2 s(n=0,1,2,3…) (2分) 解得v=(70+80n) m/s(n=0,1,2,3…) (1分) (3)由(2)可知若波向右传播,则v=(10+80n) m/s(n=0,1,2,3…) 当n=0时,v=10 m/s,说明波向右传播,由图可知,t=0时刻x=16 m处的质点正从平衡位置向y轴负方向运动。 (1分) 波的周期为T=λv=1.6 s(1分) 则t=0.4 s=14T (1分) 所以当t=0.4 s时x=16 m处的质点的位移y=-10 cm。 (1分)1.B2.B3.A4.C5.A6.D7.D8.C9.AD10.ACD11.AC12.BC