学年人教版选修34 第十二章 机械波 单元测试.docx

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学年人教版选修34第十二章机械波单元测试

2017-2018学年度高二物理人教版选修3-4第十二章机械波单元练习

一、单选题

1.

一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0s时波形如图所示，已知波速为10m/s，则t=0.1s时正确的波形是图中的（　　）

A.

B.

C.

D.

2.手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图．绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L．t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是（　　）

A.该简谐波是纵波B.该简谐波的最大波长为2L

C.t=

时，P在平衡位置上方D.t=

时，P的速度方向竖直向上

3.如图是沿x轴正向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为2.0m/s，下列说法正确的是（　　）

A.这列波的周期为2.0s

B.这列波的振幅为10cm

C.此时刻质点P的振动方向沿y轴正方向

D.此时刻质点Q的加速度为零

4.某弹簧振子沿x轴的简谐振动图象如图所示，下列描述正确的是（　　）

A.t=1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值

B.t=2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值

C.t=3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零

D.t=4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值

5.某一列简谐横波中的质点a的振动图象如图甲所示，这列简谐横波在t=1.0s时的波形图如图乙所示，则（　　）

A.这列波沿x轴负方向传播，波度v=0.02m/s

B.这列波沿x轴负方向传播，波度v=0.5m/s

C.t=0至t=1s的时间内，质点a的位移始终在增大

D.t=4s时刻，a质点经平衡位置向下振动

6.一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波的图象如图所示．若波速为16m/s，则波长和频率分别是（　　）

A.8m，2HzB.8 m，0.5 HzC.4 m，2 HzD.4 m，0.5 Hz

7.关于多普勒效应，下列说法正确的是（　　）

A.发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化

B.发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化

C.当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应

D.只有声波才能发生多普勒效应

8.

如图所示，表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布．为了使静止的频率传感器能接收到的波的频率最低，则应该把传感器放在（　　）

A.A点

B.B点

C.C点

D.D点

9.

如图所示，S1和S2是两个相干波源，其振幅均为A，周期均为T．实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。

此刻，c是波谷与波谷的相遇点，下列说法中正确的是（　　）

A.a处质点始终处于离平衡位置2A处

B.随着时间的推移，c处的质点将向右移动

C.从该时刻起，经过

T，c处的质点将通过平衡位置

D.若S2不动，S1沿S1b连线向b运动，则b处质点仍然始终处于平衡位置

10.

质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图象如图所示，振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1.0m/s，起振后0.3s此质点立即停止运动，再经过0.1s后的波形图为（　　）

A.

B.

C.

D.

二、多选题

11.

利用发波水槽观察波的衍射现象时，看到如图所示的图样。

为使衍射现象更明显，可采用的办法有（　　）

A.缩小挡板间距

B.增大挡板间距

C.减小波源频率

D.减小水波的振幅

12.下列说法正确的是（　　）

A.声速与介质有关

B.电磁波只能传递信息，不能传递能量

C.用肥皂膜做干涉实验时，呈现的是等间距竖直条纹

D.彩超可以检查心脏、大脑和血管的病变，它应用了多普勒效应

13.图甲为一列简谐横波在t=0时的波动图象，图乙为该波中x=2m处质点P的振动图象，下列说法正确的是（　　）

A.该波沿x轴负方向传播

B.波速为4m/s

C.再过1.0s，质点P沿传播方向移动4m

D.t=2.5s时，质点P恰好通过平衡位置

E.质点P的振动方程为：

y=0.2sin2πt（cm）

14.同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形如图所示，以下说法正确的是（　　）

A.声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线

B.声波在空气中波长较大，a是空气中声波的波形曲线

C.两列波振动频率相同，b是水中声波的波形曲线

D.空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线

15.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是（　　）

A.这列波的波长是5m

B.这列波的传播速度是10m/s

C.质点Q（x=9m）经过0.7s才第一次到达波峰

D.M点以后各质点开始振动时的方向都是向y轴正方向

E.如图所示的P点振动的方向是向y轴负方向

三、计算题

16.如图所示．一列简谐横波沿x轴正方向恰好传播到Q（横坐标为0.24m），波速大小为v=0.6m/s．质点P的横坐标为x=0.96m．从图示时刻开始计时，求：

①质点P开始振动时振动的方向；

②经过多长时间质点P第二次到达波峰？

17.x=0的质点在t=0时刻开始振动，产生的波沿x轴正方向传播，t1=0.14s时刻波的图象如图所示，质点A刚好开始振动．

①求波在介质中的传播速度；

②求x=4m的质点在0.14s内运动的路程．

答案和解析

【答案】

1.C2.C3.A4.A5.B6.A7.B

8.B9.C10.A11.AC12.AD13.BDE14.AC

15.BCE

16.解：

①简谐横波沿x轴正方向传播，图示时刻x=0.24m处质点的振动方向向下，则质点P开始振动时振动的方向也向下．

②当第二个波峰传到P点时，质点P第二次到达波峰，图示时刻第二个波峰到P点的距离为

s=x+

λ

由t=

得，代入数据t=1.9s

答：

①质点P开始振动时振动的方向向下；②经过1.9s时间质点P第二次到达波峰．  

17.解：

①由题知，振动在t=0.14s时间内传播的距离为x=7m，则该波的传播速度 v=

代入数据得：

v=50m/s

②在0.14s内，x=4m的质点只振动了

个周期，该质点运动的过程：

s=3A=15cm

答：

①波在介质中的传播速度为50m/s；

②x=4m的质点在0.14s内运动的路程为15cm．  

【解析】

1.解：

根据图象可知，波长λ=4m，所以T=

所以t=0.1s时，波形向右平移

个波长，所以C正确．

故选C

先根据图象得到波长，根据波长和波速的关系求出周期，进而即可求解．

本题采用波形平移法研究波形图的，是经常运用的方法．抓住波形经过一个周期向前平移一个波长．

2.解：

A、该简谐波上质点振动方向为竖直方向，波的传播方向为水平方向，两者垂直，故为横波，故A错误；

B、t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，故两者间的距离为

，

又有O、P的平衡位置间距为L，则

，故B错误；

C、t=0时，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，那么，t=

时，P在平衡位置上方，并向上运动，故C正确；

D、t=0时，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，那么，t=

时，P在平衡位置上方，并向下运动，故D错误；

故选：

C．

由横波、纵波的定义得到简谐波为横波；再由P的运动状态得到OP之间的距离与波长的关系，进而求得最大波长；根据P的运动状态可得之后任意时刻P的位置及速度．

在波的传播过程中，波上的质点并不随波的传播而运动，质点只在平衡位置附近做简谐运动；随波传播的只是波的形式和能量．

3.解：

A、由图象可知，该波的波长为λ=4m，则周期为T=

=

=2.0s．故A正确．

B、这列波的振幅等于y的最大值，为5cm．故B错误．

C、波沿x轴正方向传播，根据“上下坡”法知此时质点P沿y轴负方向运动．故C错误．

D、此时刻质点Q的位移为负向最大，由a=-

知其加速度为正向最大．故D错误．

故选：

A

根据波动图象可读出波长和振幅，通过波长和波速求出波的周期；根据波的传播方向，运用“上下坡”法判断出质点P的振动方向；根据质点的位移分析其加速度．

解决本题的关键会从波的图象中获取信息，知道波的传播方向与质点的振动方向的关系，常用“上下坡”法判断出质点的振动方向．要知道质点做简谐运动时，加速度与位移的关系是a=-

，位移最大时加速度最大．

4.解：

A、t=1s时，振子位于正向最大位移处，振子的速度为零，加速度的方向指向平衡位置，所以加速度为负的最大值，故A正确；

B、t=2s时，振子位于平衡位置正在向下运动，振子的速度最大，方向向下，加速度为0，故B错误；

C、t=3s时，振子位于负向最大位移处，振子的速度为零，加速度最大，故C错误；

D、t=4s时，振子位于平衡位置正在向上运动，振子的速度为正，加速度为0，故D错误．

故选：

A．

根据简谐运动的位移图象直接读出质点的位移与时间的关系．当物体位移为零时，质点的速度最大，加速度为零；当位移为最大值时，速度为零，加速度最大．加速度方向总是与位移方向相反，位移为负值，加速度为正值．

本题考查对简谐运动图象的理解能力，要抓住简谐运动中质点的速度与加速度的变化情况是相反．

5.解：

A、B、根据甲图得到质点a的振动周期为2s，1s时刻向下振动；运用波形平移法可知波向-x方向传播；

波长为1m，故波速为：

v=

；故A错误，B正确；

C、从甲图可以看出，t=0至t=1s的时间内，质点a的位移先增大后减小，故C错误；

D、x-t图象的斜率表示速度，从甲图可以看出，t=4s时刻，a质点经平衡位置向上振动，故D错误；

故选B．

根据甲图得到质点a的振动情况和周期，根据乙图得到波长，运用波形平移法得到波形的平移方向．

本题关键是明确波动图象与振动图象的关系，波动图反映了不同质点同一时刻的运动情况，而振动图象反映一个质点各个不同时刻的运动情况．

6.解：

由图可知，波的波长为8m，根据v=λf可知，波的频率为：

f=

=

Hz=2Hz；

故A正确，BCD错误，

故选：

A．

由图象可明确波长大小，再根据波长、频率和波速之间的关系可解得频率的大小．

本题考查波长、频率和波速之间的关系，要注意明确对图象的认识，明确根据图象可分析波长、振幅以及质点的振动方向．

7.解：

A、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，故A错误，B正确；

C、多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，故C错误；

D、多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，故D错误；

故选：

B．

1842年奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家．一天，他正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驰过，他发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低．他对这个物理现象感到极大兴趣，并进行了研究．发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象．这就是频移现象．因为，声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化．当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高．音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关．这一比值越大，改变就越显著，后人把它称为“多普勒效应”．

对于多普勒效应，要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，而在波源与观察者远离时接收频率变低；即高亢表示远离，低沉表示靠近．

8.解：

根据波速、波长和频率的关系式v=λ•f，由于同一种介质中波速相同，A点位置附件波长最短，B点位置附近波长最长，故传感器在A点接受到波的频率最高，在B点接受到波的频率最低；

故选B．

根据波速、波长和频率的关系式v=λ•f判断，其中波速由介质决定，波长等于相邻波峰间距．

本题关键明确：

发生多普勒效应时，波速、波长和频率的关系式v=λ•f；同一种介质中波速相同，波长等于相邻波峰间距．

9.解：

A、a点是波峰和波峰叠加，由于两列波的振幅相等，其的振幅为2A，虽此时位移为2A，但不是始终处于2A处，故A错误；

B、振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，则c处的质点将向右移动，故B错误；

C、由图知c点是波谷和波谷叠加的位置，是振动加强点，经过

T，c处的质点将通过平衡位置，故C正确；

D、若S2不动，S1沿S1b连线向b运动，则b处质点不一定始终处于平衡位置，原因是移动后，b处不一定就是波峰与波谷相遇，故D错误；

故选：

C。

由图知b、c是振动减弱的点，a处于振动加强的点；在波的传播过程中，质点不会向前移动，振幅为质点离开平衡的位置的最大位移；振动加强点不一定是位移最大；只有满足路程差是波长的整数倍时，才出现振动加强，若满足路程差是半个波长的奇数倍，从而即可求解。

介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰。

在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。

10.解：

根据振动图象得知，t=0时刻质点沿y轴正方向振动，即波源的起振方向沿y轴正方向，则介质中各质点的起振方向均沿y轴正方向，与波最前头的质点振动方向相同．起振后0.3s此质点立即停止运动，形成

波长的波形．由振动图象读出周期T=0.4s，波长λ=vT=0.4m，则再经过0.1s后，即t=0.4s时波总共传播的距离为S=vt=0.4m，传到x=0.4x处，故A正确，BCD错误．

故选：

A．

根据振动图象t=0时刻质点的振动方向确定波传播时各质点起振的方向．由振动图象读出周期，求出波长，分析再经过0.1s后，即总共经过0.4s时波传播的距离，确定波形图．

本题要抓住质点的振动与波动之间关系的理解．根据时间与周期的关系、波传播距离与波长的关系分析．

11.解：

AB、在相同条件下，波长越长的波越容易发生衍射现象，本题水波波长不变，适当缩小挡板间距相当于增大了波长，衍射现象更明显，故A正确，B错误；

C、在同一介质中v一定，适当减小波源的频率，能增大波长，使衍射现象更明显，故C正确；

D、衍射现象明不明显与振幅无关，故D错误。

故选：

AC。

波长越长越容易发生衍射现象，与波的频率和振幅没有关系，在波长无法改变的情况下可以减小挡板间距。

本题考查了衍射现象发生的条件：

当障碍物或孔的尺寸与波长相差不大时发生衍射现象，难度较小，可以通过看书多积累。

12.解：

A、声速与介质及其温度有关，故A正确；

B、电磁波既能传递信息，又能传递能量，故B错误；

C、肥皂膜做干涉实验时，因同一高度，膜的厚度相等，因此呈现的是水平条纹，再依据干涉条纹间距公式

，可知，条纹是等间距，故C错误；

D、彩超工作利用的是超声波的多普勒效应，故D正确；

故选：

AD。

声速与介质及其温度有关；

电磁波本身就是物质，能传递能量；

依据干涉条纹间距公式

，即可判定条纹间距，再由膜的厚度，即可判定条纹是否水平；

彩超应用了多普勒效应。

考查影响机械波传播的速度，理解电磁波作用，掌握干涉条纹的水平等距，认识多普勒效应的原理。

13.解：

A、t=0时刻，从图乙可知质点P的速度沿+y方向，甲图中采用波形平移的方法可知波沿x轴正方向传播，故A错误；

B、由甲图得到波长为λ=4m，由乙图得到周期为T=1.0s，故波速：

v=

=4m/s，故B正确；

C、质点P只上下振动，不向前移动，故C错误；

D、根据周期性知，t=2.5s时与t=0.5s时质点P的振动情况相同，恰好通过平衡位置，故D正确；

E、质点P的振动方程为y=Asin

t=0.2sin

t=0.2sin2πt（cm），故E正确。

故选：

BDE。

根据图乙得到质点P在t=0时刻的振动方向，在图甲上，运用波形平移法得到波的传播方向。

由甲图读出波长，由乙图读出周期，根据公式v=

求解波速；质点P不随波向前移动。

根据此时P点的位置和状态，写出质点P的振动方程。

本题要把握住振动图象与波动图象的内在联系，要能根据质点的初始位置确定初相位，再写出振动方程。

要注意介质中质点并不“随波逐流”。

14.解：

ABCD、同一音叉发出的声波，声源相同，频率f相同、周期T相同；

又因为声波在水中传播的传播速度比在空气中快、速度V大，根据波长λ=VT可知声波在水中波长较大；由图波形曲线可知b比a的波长长，故b是水中声波的波形曲线，a是空气中声波的波形曲线；故AC正确，BD错误．

故选：

AC．

根据波长、频率及波速的关系可分析声波在水和空气中的波长的关系，即可判断其相应的波形．

明确波的频率由振源决定，而波的传播速度由介质决定；由这两点即可判断波长的关系．

15.解：

A、由读出相邻波谷之间的距离为4m，即波长为4m．故A错误。

B、已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，波的周期为T=0.4s，则波速为v=

=10m/s．故B正确。

C、当图示x=2m处质点的振动传到质点Q时，Q点第一次到达波峰，所经过时间为t=

=

=0.7s．故C正确。

D、简谐横波沿x轴正方向传播，介质中各质点的起振方向都与图示时刻M点的振动方向相同，均向下。

故D错误。

E、依据波的平移法，可知，P点振动的方向是向y轴负方向，故E正确；

故选：

BCE。

由题，P点相继出现两个波峰的时间间隔等于周期。

由图读出波长，求出波速。

当图示x=2m处质点的振动传到质点Q时，Q点第一次到达波峰。

简谐横波沿x轴正方向传播，介质中各质点的起振方向都与图示时刻M点的振动方向相同。

本题中考查了波的基本特点：

介质中各质点的起振都与波源的起振方向相同。

16.①简谐横波沿x轴正方向传播，介质中各质点的起振方向都图示时刻波最前头的振动方向相同．由波传播方向判断．

②当图示时刻离P点的第二个波峰到达P点时，质点P第二次到达波峰，根据距离求出时间．

本题考查质点的振动与波动之间的关系．要抓住介质中各质点起振方向相同，也与波源的起振方向相同．

17.①由题知，振动在t=0.14s时间内传播的距离为x=7m，由公式v=

求出波速．

②根据时间0.14s与周期的关系，分析和计算质点通过的路程．

本题抓住波在同一介质中是匀速传播的，根据公式v=

求出波速是关键．