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    沪科版2020上海高二物理选修一 本章复习与测试
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    沪科技版(2020)选修第一册综合复习与测试精品同步测试题

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    这是一份沪科技版(2020)选修第一册综合复习与测试精品同步测试题,文件包含本章复习与测试作业原卷版docx、本章复习与测试作业解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共15页, 欢迎下载使用。

    一、单项选项题:共11题,每题4分,共44分,每题只有一个选项最符合题意.
    1.小河中有一个实心桥墩P,A为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶,俯视图如图1所示。现在S处以某一频率拍打水面,使形成的水波能带动树叶A明显振动起来,可以采用的方法是( )
    图1
    A.以较低的频率拍打水面
    B.以较高的频率拍打水面
    C.只要拍打,A就会明显振动
    D.无论怎样拍打,A都不会明显振动
    【答案】A
    2.(2020·上海师大附中高二下学期期中)下列关于机械波的说法中,正确的是( )
    A.发生干涉现象时,介质中振动加强点振动的振幅最大,减弱点振幅可能为零
    B.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
    C.在一个周期内,介质的质点所通过的路程等于振幅
    D.某一频率的声波,从空气进入水中时,波长和频率均增大
    【答案】A
    【解析】发生干涉现象时,介质中振动加强点振幅最大,减弱点振幅最小,若两列波的振幅相等,减弱点的振幅可能为零,故A正确;产生多普勒效应的原因是波源与观察者之间距离变化,使观察者接收的频率发生了变化,但波源频率并不改变,故B错误;质点做简谐振动时,一个周期内通过的路程是振幅的4倍,故C错误;波速由介质决定,频率由波源决定,当声波从空气进入水中时,频率不变,波速变大,则波长变大,故D错误。
    3.一列简谐横波在x轴上传播,某时刻其波形图如图2所示,a、b、c为三个质点,a正向上运动.由此可知( )
    图2
    A.该波沿x轴负方向传播
    B.质点c正向上运动
    C.该时刻起,b比c先到达平衡位置
    D.该时刻起,b比c先到达最大位移处
    【答案】C
    【解析】因a正向上运动,故可判断该波沿x轴正方向传播,A错误;此时b向上运动,c向下运动,所以b比c先到达平衡位置,c比b先到达最大位移处,C正确,B、D错误。
    4.如图3甲所示,两列横波在同一水平面上传播,两列横波的波源沿竖直方向振动。横波1的波源B点的振动图像如图乙所示;横波2的波源C点的振动图像如图丙所示.两列波的波速都为20 cm/s.两列波在P点相遇,P与B、C两点的距离均为40 cm,则P点振幅为( )
    图3
    A.70 cm B.-10 cm C.0 D.10 cm
    【答案】D
    【解析】由题图可知,两列波的周期都是T=1 s,由v=eq \f(λ,T)得,波长λ=vT=0.2×1 m=0.2 m.因PC=PB=40 cm,即两波源到P点的距离差为波长的整数倍,而t=0时刻两波的振动方向相反,则P点是振动减弱的点,振幅等于两列波振幅之差,即为A=40 cm-30 cm=10 cm,故A、B、C错误,D正确。
    5.(2020·苏州第一中学高二期中)位于坐标原点O的波源开始向上振动,形成的简谐波沿x轴正方向传播,传播速度为10 m/s,周期为0.4 s,波源振动0.3 s后立即停止振动。波源停止振动后经过0.2 s的波形是( )
    【答案】D
    【解析】由题意知该波的周期为0.4 s,波源振动0.3 s后立即停止振动,则该波形成eq \f(3,4)个波长的波形,波源停止振动后经过0.2 s的时间时,波传播的距离为Δx=vt=10×0.5 m=5 m,即振动从O点传到了x=5 m处质点,此质点起振方向与波源起振方向相同,应向上,综上所述,D正确。
    6.(2020·华师大二附中期末)一列简谐横波向右传播,在其传播路径上每隔0.1 m选取一个质点,如图4甲所示,t=0时刻波恰传到质点1,质点1立即开始向下振动,在t=0.4 s时,所选取的1到9号质点第一次出现如图乙所示的波形,则( )
    图4
    A.t=0.4 s时刻,质点1向上运动
    B.t=0.4 s时刻,质点8向上运动
    C.t=0至t=0.4 s内,质点3运动的时间为0.3 s
    D.该波的周期为0.4 s,波速为0.2 m/s
    【答案】C
    【解析】由题意可知质点振动周期和波传播周期为0.4 s,t=0.4 s时,质点1已经振动了一个周期正在平衡位置向下运动,故A错误;质点8在t=0.4 s时向下运动,故B错误;由题图乙知,波长λ=0.8 m,则波传播速度v=eq \f(λ,T)=eq \f(0.8,0.4) m/s=2 m/s,故D错误;振动由质点1传到质点3的时间t1=eq \f(0.2,2) s=0.1 s,则质点3运动的时间t2=(0.4-0.1) s=0.3 s,故C正确。
    7.一列简谐横波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m,且这两个质点之间的波峰只有一个,则该简谐波的波长可能为( )
    A.4 m、6 m和8 m
    B.6 m、8 m和12 m
    C.4 m、6 m和12 m
    D.4 m、8 m和12 m
    【答案】C
    【解析】满足这种情况的波形有三种情况,一是两质点间有半个波长,此时eq \f(1,2)λ=6 m,故λ=12 m;二是两质点间有一个波长,此时λ=6 m;三是两质点间有eq \f(3,2)个波长,此时eq \f(3,2)λ=6 m,故λ=4 m,C正确。
    8.一列简谐横波a,某时刻的波形如图5甲所示。从该时刻开始计时,波上质点A的振动图像如图乙所示。波a与另一列简谐横波b相遇能发生稳定干涉现象,则下列判断正确的是( )
    图5
    A.波a沿x轴负方向传播
    B.波b的频率为0.4 Hz
    C.从该时刻起,再经过0.4 s,质点A通过的路程为40 cm
    D.若波a遇到障碍物能发生明显衍射现象,则障碍物的尺寸一定比0.4 m大很多
    【答案】C
    【解析】结合题图乙可知,计时开始时A点正向下振动,由波形平移法可知波a沿x轴正方向传播,故A错误;由题图乙可知波a的周期为T=0.4 s,故频率为f=eq \f(1,T)=eq \f(1,0.4) Hz=2.5 Hz,发生稳定干涉的条件之一是两列波的频率相同,故若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则所遇到的波b的频率为2.5 Hz,故B错误;质点A做简谐运动,一个周期内通过的路程为s=4A=4×10 cm=40 cm,故C正确;由题图甲可知波长为λ=0.4 m,发生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长小,故若波a遇到障碍物能发生明显衍射现象,该障碍物的尺寸一定与0.4 m相差不大或者比0.4 m小,故D错误。
    9.某一列简谐横波中的质点a的振动图像如图6甲所示,这列简谐波在t=1 s时的波形图如图乙所示,则( )
    图6
    A.这列波沿x轴负方向传播,波速为v=0.02 m/s
    B.这列波沿x轴负方向传播,波速为v=0.5 m/s
    C.在0~1 s时间内,质点a的位移始终在增大
    D.t=4 s时刻,质点a经平衡位置向下运动
    【答案】B
    【解析】由振动图像可知,t=1 s时,质点a从平衡位置向下运动,结合波的图像可知,波沿x轴负方向传播,由于T=2 s,λ=100 cm,所以v=eq \f(λ,T)=50 cm/s=0.5 m/s,A错,B对;在0.5~1 s时间内,质点a的位移在减小,C错;由题图甲可知,t=4 s时,质点a经平衡位置向上运动,D错。
    10.如图7所示,一列向右传播的简谐横波在t=0时刻恰好传到A点,波速大小v=0.6 m/s,P质点的横坐标为x=1.26 m,则下列说法正确的是( )
    图7
    A.该列波的振幅是20 cm,波长是0.24 m
    B.质点A的振动方程为y=-10sin 5πt (cm)
    C.再过一个周期,质点A向右传播的路程为40 cm
    D.质点P第一次到达波峰的时刻是t=1.8 s
    【答案】B
    【解析】由题图可知,振幅A=10 cm,波长λ=0.24 m,故A错误;由v=λf得f=eq \f(v,λ)=eq \f(0.6,0.24) Hz=2.5 Hz,t=0时刻质点A正通过平衡位置向下起振,则质点A的振动方程为y=-Asin 2πft=-10sin 5πt (cm),故B正确;简谐横波向右传播时,质点A只上下振动,并不向右移动,故C错误;由题图可知,当t=0时x=0.06 m处的波峰传到P点时,质点P第一次到达波峰,用时t′=eq \f(Δx,v)=eq \f(1.26-0.06,0.6) s=2 s,故D错误。
    11.如图8所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图,过了1 s,当Q质点在t=0时的振动状态传到P质点时,则( )
    图8
    A.此时1 cm<x<2 cm范围内的质点正在向y轴负方向运动
    B.此时2 cm<x<3 cm范围内的质点正在向y轴正方向运动
    C.此波的传播速度为(4n+3) cm/s(n=0,1,2,3…)
    D.Q质点此时正在波谷位置,加速度沿y轴负方向
    【答案】C
    【解析】当Q质点在t=0时的振动状态(通过平衡位置向上运动)传到P质点时,x=0处的质点在波谷,x=2 cm处的质点在波峰,则1 cm<x<2 cm范围内的质点向y轴正方向运动,2 cm<x<3 cm范围内的质点向y轴负方向运动,A、B错误;波长λ=4 cm,根据传播规律可知,1 s时间内,波向x轴负方向传播了(n+eq \f(3,4))λ(n=0,1,2,3…),即传播了n+eq \f(3,4)个周期,即1 s=(n+eq \f(3,4))T,则周期T=eq \f(4,4n+3) s(n=0,1,2,3…),根据波长、周期和波速的关系可知v=eq \f(λ,T)=(4n+3) cm/s(n=0,1,2,3…),C正确;根据波的传播规律可知,此时Q质点处于波谷,加速度沿y轴正方向,D错误。
    二、非选择题:共5题,共56分,其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有效值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
    12.(6分)(2020·复旦附中模拟)如图9所示,实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0和t1=0.06 s时刻的波形图。已知在t=0时刻,x=1.5 m处的质点向y轴负方向运动。该波沿________方向传播;最小波速为________。
    图9
    【答案】x轴负(3分) 5 m/s(3分)
    【解析】因为t=0时刻,x=1.5 m处的质点向y轴负方向运动,由“平移法”可知,该波的传播方向沿x轴负方向.由题图得λ=1.2 m,Δt=(n+eq \f(1,4))T,可得T=eq \f(0.24,4n+1) s(n=0,1,2,…),因此可得频率为f=eq \f(1,T)=eq \f(4n+1,0.24) Hz(n=0,1,2,…),当n=0时,频率最小为fmin=eq \f(25,6) Hz,则最小波速为vmin=λfmin=5 m/s。
    13.(10分)(2020·上海金山期末)一列横波t=0时刻的波形如图10甲所示,Q是x轴正方向上离原点5 m处的质点(图中未画出),图乙表示介质中P质点此后一段时间内的振动图像,求:
    图10
    (1)此横波的波速多大;
    (2)假设t=0时刻此横波刚传到P点,从该时刻开始计时经过时间t=8 s,试确定质点Q所通过的路程大小;
    (3)试画出t=8 s时刻的波形图。
    【答案】见解析
    【解析】(1)根据题图可知,横波的周期以及波长分别为T=4 s,λ=2 m
    则横波的波速为:v=eq \f(λ,T)=0.5 m/s(2分)
    (2)因为波是匀速传播,所以此横波从该时刻传到Q点经历的时间为:t1=eq \f(Δx,v)=6 s(2分)
    则t=8 s时,Q质点振动了2 s,即半个周期
    所以Q质点通过的路程为2A=8 cm(2分)
    (3)t=8 s时刻的波形图如图所示(4分)
    14.(12分)如图11甲所示,在均匀介质中P、Q两质点相距d=3 m,质点P的振动图像如图乙所示,已知t=0时刻,P、Q两质点都在平衡位置,且P、Q之间只有一个波峰.求:
    图11
    (1)质点Q第一次出现在波谷的时间;
    (2)波的传播速度?
    【答案】(1)0.45 s或0.15 s (2)见解析
    【解析】(1)由题图乙可得该波的周期T=0.6 s,
    Q在平衡位置,有向上、向下运动两种可能;
    当Q在平衡位置向上运动时,Q下一次出现在波谷的时间是t=eq \f(3,4)T=0.45 s,(2分)
    当Q在平衡位置向下运动时,Q下一次出现在波谷的时间是t=eq \f(1,4)T=0.15 s。(2分)
    (2)若P、Q间没有波谷,P、Q间距离等于半个波长,(1分)
    即λ=6 m,
    波速v=eq \f(6,0.6) m/s=10 m/s。(2分)
    若P、Q间有一个波谷,P、Q间距离等于一个波长,即λ=3 m,(1分)
    波速v=eq \f(3,0.6) m/s=5 m/s。(2分)
    若P、Q间有两个波谷,则eq \f(3,2)λ=3 m,即λ=2 m,(1分)
    波速v=eq \f(2,0.6) m/s=eq \f(10,3) m/s。(1分)
    15.(12分)(2020·上外附属中学期末)一列简谐横波沿x轴正方向传播,如图12所示为t=0时刻的完整波形图。P、Q、M三质点平衡位置的坐标分别为(2 m,0)、(eq \f(7,3) m,0)、(16 m,0),已知t1=0.75 s时质点P首次出现在波谷位置,求:
    图12
    (1)质点P的振动方程;
    (2)质点M第一次出现在波峰位置所对应的时刻;
    (3)从t=0到t2=1.5 s的时间内,质点Q运动的平均速度大小?
    【答案】(1)y=10sin 2πt (cm) (2)3.75 s (3)0.067 m/s
    【解析】(1)t=0时,P点向上振动,
    t1=0.75 s时,P首次出现在波谷,则有t1=eq \f(3,4)T(1分)
    可得周期T=1.0 s(1分)
    故质点P的振动方程为y=10sin 2πt (cm)(2分)
    (2)根据题图可知波长λ=4 m(1分)
    则波速v=eq \f(λ,T)=4 m/s(1分)
    波峰第一次传到M点需要的时间为t′=eq \f(16-1,4) s=3.75 s
    故对应的时刻为t=3.75 s(1分)
    (3)该简谐波在t=0时的波形满足的函数关系为y=10sin eq \f(π,2)x (cm)(1分)
    t=0时,质点Q偏离平衡位置的位移y1=-5 cm,且此时该质点向上振动(1分)
    t2=1.5 s=eq \f(3,2)T,
    Δx=vt2=6 m=(1+eq \f(1,2))λ,
    所以t2=1.5 s时,该质点离开平衡位置的位移y2=10×sin eq \f(π,2)×eq \f(1,3) cm=5 cm(2分)
    所以质点Q的平均速度大小为eq \x\t(v)=eq \f(y2-y1,t2)=eq \f(20,3) cm/s≈0.067 m/s。(1分)
    16.(16分)(2020·上海青浦高级中学高二月考)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)若0.05 s=eq \f(1,4)T,求这列波沿x轴正方向传播的波速;
    (2)当波速为200 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峰所需的最短时间是多少?
    (3)若已知2T<t2-t1<3T,且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上,求可能的波速?
    【答案】(1)40 m/s (2)波沿x轴正方向传播 0.03 s (3)440 m/s
    【解析】(1)波沿x轴正方向传播,则v=eq \f(Δs,Δt)=eq \f(2 m,0.05 s)=40 m/s(3分)
    (2)由题图知,波长λ=8 m,若波沿x轴正方向传播,则Δs=Δx1+nλ=(2+8n) m(n=0,1,2,…)
    故v=eq \f(Δs,Δt)=eq \f(2+8n,0.05) m/s=(40+160n) m/s(n=0,1,2,…)(2分)
    当波速为200 m/s时,有200=(40+160n)
    n=1,所以波向x轴正方向传播成立(1分)
    故有T=eq \f(λ,v)=eq \f(8,200) s=0.04 s(1分)
    所以P质点第一次到达波峰所需最短时间为t=eq \f(3T,4)=eq \f(3×0.04,4) s=0.03 s(1分)
    若波沿x轴负方向传播,则Δs=Δx2+nλ=(6+8n) m(n=0,1,2,…)
    故v=eq \f(Δs,Δt)=eq \f(6+8n,0.05) m/s=(120+160n) m/s(n=0,1,2,…)(2分)
    显然,若该列波向x轴负方向传播,波速不可能为200 m/s。(1分)
    综上所述,波速为200 m/s时,该列波只能沿x轴正方向传播,P质点第一次到达波峰所需最短时间为0.03 s。(2分)
    (3)P质点在t1时刻的瞬时速度向上,说明波沿x轴负方向传播,2T<t2-t1<3T,说明这段时间内波只可能是沿x轴负方向传播了2eq \f(3,4)个波长(1分)
    所以速度是唯一的,即v=eq \f(Δs,Δt)=eq \f(2\f(3,4)×8,0.05) m/s=440 m/s。(2分)
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