第3章 机械波 素养检测-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（人教版2019 江苏专用）

物理 选择性必修 第一册 江苏专版 1 3 第三章素养检测 刷速度 2 建议用时：60分钟 1.[河北保定2024高二上期中] 如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏.学生手挽手排成一行，从 左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果.若把“人浪”类比成波， 则( ) B A.“人浪”是纵波 B.“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式 C.当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动 D.学生“下蹲、起立”的动作越频繁，“人浪”传播的速度一定越快 3 解析 振动方向与传播方向垂直，则“人浪”是横波，A错误；“人浪”只传播运动形式，学生 不会“随波逐流”，B正确，C错误；“人浪”传播的速度与介质有关，与动作的频繁程度无关， D错误. 4 2.[吉林白城2023高二下期中] 如图所示，一小型渔港的防波堤两端 相距约 ，在防波堤后、 两处有两艘小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂 直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的是( ) D A.不管波浪的波长为多大，、 两处小船都不受波浪影响 B.假设波浪的波长约为，则、 两处小船明显受到波浪影响 C.假设波浪的波长约为，则、 两处小船基本上不受波浪影响 D.假设波浪的波长约为，则、 两处小船明显受到波浪影响 5 解析 当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多时，能发生明显的衍射现象，A、B两处 小船会受到波浪影响，A错误；波浪的波长约为 时，不能发生明显的衍射现象，则A、B两处 小船基本上不受波浪影响，B错误；波浪的波长约为 时，能发生明显的衍射现象，则A、B两 处小船明显受到波浪影响，C错误，D正确. 6 3.[河南洛阳2023高二下检测] 如图甲所示，波源从平衡位置开始沿 轴方向上下振动，规定向 上为轴正方向，产生的简谐横波向右传播，经过后，沿波的传播方向上距为的 质点 开始振动.若以质点开始振动的时刻作为计时的起点， 质点的振动图像如图乙所示，则下列说 法正确的是( ) C 甲 乙 A.波源最初是向上振动的 B.时间内质点运动的路程为 C.时质点向上振动 D.时 质点处于波峰 7 解析 根据题中质点的振动图像可知质点的起振方向向下，则波源 开始振动的方向也向下， 选项A错误；质点上下振动，时间内 质点运动的路程为一个振幅，大小未知，选项B错 误；根据振动图像可知，时质点处于平衡位置且向上振动，选项C正确；根据 质点的 振动图像可知，时 质点处于平衡位置，选项D错误. 8 4.[重庆沙坪坝区重点中学2023高二上期末] 如图所示，甲图表示和 两相干水波的干涉图样， 设两列波各自的振幅均为，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是和， 是 、连线的中点；乙图为一机械波源 在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况. 两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷.则下列说法正确的是( ) A 甲 乙 A.甲图中、两点的竖直高度差为 B.从甲图所示时刻开始经，点通过的路程为 C.乙图所表示的是波的衍射现象 D.在点观察到的频率比在 点观察到的频率低 9 解析 题图甲中A、C都是振动加强点，其中A在波峰，C在波谷位置，则A、C两点的竖直高度差 为，故A正确；B点为振动加强点，波的周期为 ，从题图甲所示时刻 开始经，B点通过的路程为 ，故B错误；题图乙所表示的是波的多普 勒效应，故C错误；在点单位时间内接收到的波面比点多，则在点观察到的频率比在 点观察 到的频率高，故D错误. 10 5.[河北秦皇岛2023高二下联考] 如图所示，在原点 处有一波源，位于波源处质 点在时刻从平衡位置开始沿轴正方向做简谐运动，振幅为 ，产生的简 谐横波在均匀介质中沿轴正方向传播.时，平衡位置坐标为 的质 D A.周期可能为 B.周期可能为 C.传播速度为 D.在介质中传播的最大波长为 点开始运动，此时波源处质点的振动位移为 ，对该简谐横波，下列说法错误的是( ) 11 解析 由题意可知，波源的振动方程为，当 时，可得 或，又 ，可得 或，所以周期可能为、 ，A、B正确； 由题意可知，该列简谐横波的传播速度为 ，C正确；该列简谐横波在介 质中传播的最大波长为 ，D错误.本题选说法错误的，故选D. 12 6.一列简谐横波沿轴正方向传播， 处为波源位置.图1为波源的振动图像，图2中实线、虚线 分别为、时刻的完整波形图，其中、、、、 是同一均匀介质中的质点.下列说法正确的 是( ) B 图1 图2 A.质点的起振时刻为 B.， C.质点运动到质点的位置所需时间为 D.时刻，质点比质点多运动的路程为 13 解析 由振源的振动图像可知，振动的周期，由题图2可知波长 ，可得波速 .由于点的纵坐标为，可知点的横坐标，因此质点 的起 振时刻为，A错误；实线振动已经传播到处，所以 ，虚线振动已经传 播到处，所以，B正确；简谐横波振动质点只在平衡位置附近沿 轴上下振动， 并不随波迁移，质点不会运动到点，C错误；时刻，质点比质点多振动了 ，多运动的路 程为 ，D错误. 14 7. [北京2023高二上检测] 如图甲，一列简谐横波在轴上传播，图乙和图丙分别为 轴上 、两质点的振动图像，且、两质点间距离为 .下列说法正确的是( ) C 甲 乙 丙 A.波由向传播 B.波长可能为 C.波速可能为 D.介质中各质点开始振动的方向均向下 15 解析 由题干信息无法判断波的传播方向，A错误.由题图可知，该波的周期为，若波从 向传播，则从传到的时间为 ,因此波速为 ，代入数据可知波速可能为，，， ，根据 ，可得，代入数据可知波长可能为 ， ，， .若波从向传播，则从传到的时间为 ，因此波速为 ，代入数据可知波速可能为，，， ，根据 ，可得，代入数据可知波长可能为 ， ，， ，B错误，C正确.由于无法判断波源起振的方向，因此无法判断介质中各质点开 始振动的方向，D错误. 16 【教材变式】本题目由教材P83第6题演变而来，除了教材考查的波长和波速外，本题还考查了 波的传播方向和质点的振动方向. 17 8.[湖北云学名校联盟2024高二上联考] 图甲为一列沿 轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，图 乙为 处质点的振动图像，则下列说法正确的是( ) C 甲 乙 A.该波的波长为 B.从图甲所示时刻起再过，处的质点运动的路程为 C.若这列波向右传播，图甲可能是 时刻的波形图 D.若这列波向左传播，从图甲所示时刻起再过，处质点的位移为 18 解析 由题图甲可知，解得 ，故A错误；由题图乙可知，周期 为，则有，处的质点内运动的路程为 ，故B错误； 若这列波向右传播，根据“同侧法”可知，此时刻处质点沿 轴正方向振动，根据题图 乙可知，在时刻，质点位于平衡位置，且沿 轴正方向振动，即若这列波向右传播，题图 甲可能是时刻的波形图，故C正确；该波的波速为 ,若这列波向左传播，从 题图甲所示时刻起再过,波传播的距离为 ，即 处质 点的波形传播到了质点处,令，将上述波形左移 得 到题图甲的波形，则题图甲对应的函数为，当 时，解得 ，故D错误. 19 9.一列简谐横波在某均匀介质中沿直线由质点向质点传播，、两质点的平衡位置相距 ， 如图所示，图中实线表示质点的振动图像，图中虚线表示 质点的振动图像，则下列说法中不正 确的是( ) B A.质点的振动方程为 B.此波的传播速度可能为 C.此波的传播速度可能为 D.在内，质点向 轴负方向运动，做加速度逐渐变大 的减速运动 20 解析 由题图知该波的周期为，振幅，则质点 的振动方程为 ，当时，,代入振动方程可得 ，则 ,故A正确；由质点的振动方程可知，当时质点的位移为 ， 对质点，当时，位移为，结合波的周期性可知，波从传到 的时间为 ，则波速为 ，可知不可能为，当时， ，故B错误， C正确；在内，根据题图可知，质点向 轴负方向运动，位移增大，加速度增大，速 度减小，做加速度逐渐变大的减速运动，故D正确.本题选错误的，故选B. 21 10.如图甲所示，平面处于均匀介质中，波源、的位置坐标分别为、 ， 点为平面内的一点，其位置坐标为时刻，、 同时开始做简谐运动，振动 方向与平面垂直，图乙、图丙分别为、的振动图像，时，产生的机械波传播至 点，则( ) D 甲 乙 丙 A.的频率为 B.的起振方向沿 轴负方向 C.时，原点的位移为 D.内，点通过的路程为 22 解析 由题图乙知的周期为，则其频率为，故A错误；由题图乙知 的起振方向沿轴正方向，B错误；时，产生的机械波传播至 点，则两列波在介质中 传播的速度大小为，、产生的机械波传播至 点需要的时间为 ，时，两列波的第一个波峰刚到达点，两列波叠加，则原点 的位移 为，故C错误；产生的机械波传播至 点需要的时间为 ，则产生的机械波传播至点时，产生的机械波已经在点振动了 ， 在内点通过的路程为，在时，的机械波在 点的振 动方向沿轴负方向，的机械波在点的振动方向沿轴正方向，则两列波叠加为振幅为 、 周期为的波，在内点振动一个周期，通过的路程为 ，则 内，点通过的路程为 ，故D正确. 23 11.（10分）[福建厦门一中2023期中] 有两列简谐横波和在同一介质中传播，沿 轴正方向 传播，沿轴负方向传播，波速均为，的振幅为，的振幅为.在 时刻 两列波的图像如图所示.求： 24 （1）这两列波的周期； [答案] ; 解析 由题图可知， ， 根据可得，, . 25 （2）处的质点在 时的位移. [答案] 解析 波从图示时刻传播到处需要的时间为，则处的质点随 波振动 的时间为，可知时处的质点随 波振动到负向最大 位移处，即，波从图示时刻传播到处需要的时间为 ，则 处的质点随波振动的时间为，可知时 处的质点随 波振动到平衡位置处，即，故在时， 处质点的位移为 . 26 12.（14分）[河北张家口2023高二下检测] 如图为某一报告厅主席台 的平面图（俯视图），是讲台，、 是与讲台上话筒等高的喇叭， 它们之间的相互位置和尺寸如图所示.报告者的声音经喇叭放大后传回 话筒再次放大时可能会产生啸叫.为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台 [答案] 4个 上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消.已知空气中声速为 ，若 报告人声音的频率为 ，讲台上适合摆放话筒的位置有多少个？ 27 解析 频率的声波的波长是，式中 是空气中的声速， 设是的中点，是上任一点， ， 当，2，4， 时，从两个喇叭传来的声波因干涉而加强；当，3，5， 时，从两个 喇叭传来的声波因干涉而相消. 由此可知，点是干涉加强点，此时；对于 点，由几何关系可知 ，所以点也是干涉加强点，此时 ， 因而、之间有2个干涉相消点，分别取1和3，由对称性可知，、 之间也有2个干涉相消点， 故讲台上适合摆放话筒的位置有4个. 28 13.（16分）[湖北武汉重点中学5G联合体2024高二上期中] 如图 所示，沿轴传播的简谐横波，实线为 时刻的波形图， 虚线为时刻的波形图，已知波的周期大于 . （1）判断波的传播方向，并求波的传播速度大小； [答案] 波向右传播; 29 解析 由题图可知，波长 ，若波向左传播，则传播的距离为 ， 传播的时间为 ， 解得 因周期 ，可知无解； 若波向右传播，则传播的距离为 ， 传播的时间为 ， 解得 . 因周期可知，时周期 ， 波速 . 30 （2）写出 处质点的振动方程； [答案] 解析 设处质点的振动方程为 ， 时刻，代入上式可得 ， 则处质点的振动方程为 . 31 （3）求时间内 处质点通过的路程. [答案] 解析 根据处质点的振动方程 ， 可知在时刻处质点的位移为，则在时刻 处质点的位移 为，因，则在时间内 处质点通过的路程为 . 32 $$