第3章 机械波(B卷)(教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第三章　机械波(B卷) (时间:45分钟　满分:100分) 　 一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,选对的得4分,选错或不答的得0分) 1.老师为演示简谐横波的形成过程,挑了30个身高差不多的同学在操场上排成一排,相邻同学间隔0.5 m,然后从排头的同学开始,周期性地做蹲下、站起的动作,后面的同学比前面的同学迟0.5 s开始运动,并一个一个依次向后传,每位同学完成一次蹲下、站起的动作用时4 s,则 (　　) A.为使模拟较为成功,同学们应尽量匀速地蹲下、站起 B.从第一位同学开始到“波”传到最后一位用时15 s C.第一位同学和第五位同学的动作总是相反 D.第一位同学和第四位同学的动作总是相反 解析　每位同学在蹲下、站起过程中应是做简谐运动,A项错误;从第一位传到最后一位用时29个0.5 s,即14.5 s,B项错误;第一位同学和第五位同学的动作总是相反,C项正确,D项错误。 答案　C 2.如图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图①、②)或障碍物(图③、④),其中能发生明显衍射现象的有 (　　) 　　　　 ① ② 　　　　 ③ ④ A.只有①②④ B.只有①④ C.只有②③ D.只有①③ 解析　题图①、②中小孔与波长相差不多,能发生明显衍射,题图④中障碍物与波长相差不多,能发生明显衍射,题图③中障碍物比波长大得多,不能发生明显衍射。故A项正确。 答案　A 3.一列简谐横波沿某一直线传播,A、B是该直线上相距1.2 m的两点,从波到达其中一点开始计时,4 s内A完成8次全振动,B完成10次全振动,则该波的传播方向及波速分别为 (　　) A.方向由A向B,v=0.3 m/s B.方向由B向A,v=0.3 m/s C.方向由B向A,v=1.5 m/s D.方向由A向B,v=1.5 m/s 解析　由于4 s内B完成的全振动次数大于A完成的全振动的次数,所以波由B向A传播。周期T= s=0.4 s,A、B在4 s内完成的全振动次数相差2次,即A、B间相距两个波长:2λ=1.2 m,λ=0.6 m,则v==1.5 m/s,C项正确。 答案　C 4.如图所示,在均匀介质中S1和S2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源,它们发出的简谐波相向传播。在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点,已知S1a=ab=bc=cS2=(λ为波长),则下列说法正确的是 (　　) A.b点的振动总是最强,a、c两点的振动总是最弱 B.b点的振动总是最弱,a、c两点的振动总是最强 C.a、b、c三点的振动都总是最强 D.a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱 解析　根据加强点的条件当某点到两波源距离Δx=×2n(n=0,1,2…)时,该点加强,当Δx=(2n+1)(n=0,1,2…) 时,该点减弱。a点Δxa=λ,b点Δxb=0,c点Δxc=λ,所以a、b、c三点都是振动加强点,C项正确。 答案　C 5.蝙蝠在洞穴中飞来飞去时,有效利用超声脉冲导航,这种超声脉冲以持续1 ms或不到 1 ms的时间短促发射,且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为35 000 Hz,在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.墙壁接收到超声脉冲频率等于35 000 Hz B.墙壁接收到超声脉冲频率大于35 000 Hz C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率小于35 000 Hz D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于35 000 Hz 解析　蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离减小,所以墙壁接收到的超声脉冲的频率增大,A项错误,B项正确;超声脉冲被反射后,其频率不变,但传播方向和蝙蝠的运动方向相反,蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲的频率会更大,C、D两项错误。 答案　B 6.在同一种均匀介质中,当中心波源O的振动频率逐渐减小时,可能的波形图为 (　　) A B C 　D 解析　波源的振动频率逐渐减小,则根据v=λf可知,在同一介质中波速不变的情况下,频率减少则波长增大,即越靠近O的波形波长越大,A、B两项错误;又由于波形图是关于中心波源对称的,C项正确,D项错误。 答案　C 7.一列横波沿x轴正方向传播到坐标原点O时的波形如图所示,当波到达N点时,处于x=2 cm处的质点通过的路程和该时刻的位移是 (　　) A.2.5 cm,0 cm B.5 cm,0 cm C.2.5 cm,-1 cm D.5 cm,-1 cm 解析　波的传播是振动这种运动形式的传播,而不是将原有波形向波的传播方向顺延,当波刚传到坐标原点时,原点O的振动方向沿y轴负方向,由于波的传播是波形在介质中匀速传播,故各点起振方向均沿y轴负方向,由于x=2 cm处质点起振后还需经1.25T波才传到N点,所以波传到N点时,x=2 cm处质点的位移为y=-1 cm,通过的路程s=1×4A=5 cm,D项正确。 答案　D 8.一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图像如图甲所示,此时P、Q两质点的位移均为-1 cm,波上A质点的振动图像如图乙所示,则以下说法正确的是 (　　) 甲 乙 A.这列波沿x轴负方向传播 B.这列波的波速是 m/s C.t=1.2 s时,质点P的位移为1 cm,且速度方向沿y轴正方向 D.从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置 解析　由题图乙可知,t=0.6 s时A质点沿y轴负方向运动,则此时A质点应位于沿波传播方向波形的上坡,结合题图甲可知这列波沿x轴正方向传播,A项错误;波长为λ=20 m,周期为T=1.2 s,所以波速为v== m/s,B项错误;t=0.6 s时质点P沿y轴正方向运动,从0.6 s到1.2 s经历半个周期,根据对称性可知t=1.2 s时,质点P的位移为1 cm,且速度方向沿y轴负方向,C项错误;根据三角函数知识可知cos·2π=cos·2π=-,并且0<xP<xQ<15 m,解得xP= m,xQ=m,从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为Δt==0.4 s,D项正确。 答案　D 二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分) 9.以下关于波的认识,正确的是 (　　) A.潜艇利用声呐探测周围物体的情况,用的是波的反射原理 B.发生多普勒效应时,波源的频率发生了变化 C.机械波在介质中的传播速度是由介质本身的性质决定的 D.波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象,是波的折射现象 解析　潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,属于声呐定位,用的是波的直线传播与反射原理,A项正确;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,但波源的频率没有变化,B项错误;机械波在介质中传播速度由介质本身的性质决定,C项正确;波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象,是波的衍射现象,D项错误。 答案　AC 10.如图所示,均匀介质中有两个振源S1和S2,它们的频率、振幅、振动方向均相同且振动的步调完全一致,产生的两列波的波长均为λ,S1与S2之间距离为1.5λ,O点为S1、S2连线中点。现以O点为中心画一个正方形,正方形的两边与S1、S2的连线平行,且正方形边长远大于λ,虚线过S1、S2与正方形的交点分别为P、Q,下列说法正确的是 (　　) A.O点处质点的位移始终最大 B.P、Q两点处质点的位移始终为零 C.正方形内振动减弱点的数目为无数个 D.P、Q连线上振动加强点的数目为3个 解析　O点到两波源的距离之差为零,则该点为振动加强点,振幅最大,但该处质点的位移不是始终最大,A项错误;P、Q两点处的质点与两波源的距离之差为Δs=1.5λ=×3,则P、Q两点处的质点的振动减弱,振幅为零,位移始终为零,B项正确;正方形面积内有无数个点,满足Δs=×(2n+1)即为振动减弱点,则正方形内振动减弱点的数目为无数个,C项正确;根据几何关系可知在P、Q之间振动加强点有3个,分别是距离S1右边为0.25λ、0.75λ和1.25λ的位置,D项正确。 答案　BCD 11.如图所示,沿水平x轴方向有一根均匀弹性轻绳,x轴上各点为绳上各质点振动的平衡位置,坐标分别为x=0与x=12 m的质点同时沿竖直方向做简谐运动,形成相向传播的甲、乙两列波,传播速度为1 m/s,振幅为0.1 m,t=0时刻的波形如图所示。则 (　　) A.两列波波源的起振方向相反 B.甲、乙的频率之比为1∶2 C.t=5 s时刻,x=5 m处质点处于平衡位置 D.在t=0到t=4 s时间内,x=7 m处质点运动的路程为0.4 m 解析　根据波的传播方向,可以判断两列波波源的起振方向相同,均为向上振动,A项错误;由题图可知,甲的波长为4 m,乙的波长为2 m,根据公式,有f==,代入数据,得f1∶f2=1∶2,B项正确;t=5 s时刻,甲传播距离为s=vt=5 m,甲波的影响是使x=5 m处的质点处于平衡位置且向下振动,t=5 s时刻,乙传播距离为s=vt=5 m,乙波的影响是使x=5 m处的质点处于平衡位置且向上振动,根据波的叠加原理,可知x=5 m处质点处于平衡位置,C项正确;t=4 s时,甲波还未到达x=7 m处,乙波在t=3 s时,到达x=7 m处,在t=0到t=4 s时间内,x=7 m处质点运动的路程为2A=0.2 m,D项错误。 答案　BC 12.某一列简谐横波中质点a的振动图像如图甲所示,这列简谐横波在t=2.0 s时的波形图如图乙所示,则 (　　) 甲 乙 A.这列波沿x轴负方向传播 B.这列波沿x轴正方向传播 C.a质点和x=175 cm处质点不可能在某一时刻速度相同 D.a质点和x=175 cm处质点可能在某一时刻速度相同 解析　根据题图甲可知t=2.0 s时质点a的位移由0变大,即由平衡位置向正方向运动,再由题图乙可知这列波沿x轴正方向传播,故A项错误,B项正确;a质点和x=175 cm处质点相隔λ,t=2.0 s后a质点速度向上,由平衡位置处以最大速度减速运动到最高点,且速度减为0,x=175 cm处质点也将由速度为0开始向上加速,到平衡位置时速度最大,且a质点减速和x=175 cm处质点加速二者运动是对称的,故可能在某一时刻速度相同,C项错误,D项正确。 答案　BD 三、非选择题(本题共3小题,其中13题12分,14题14分,15题18分,共44分。计算题解答时应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。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 13.一列沿着x轴正方向传播的简谐横波,波长λ>1 m,平衡位置在x轴的两质点A、B的坐标分别为xA=1 m、xB=2 m,波传到B点开始计时,A、B的振动图像如图甲所示。 (1)在图乙中画出t=0时刻的波形图; (2)求该波的传播速度。 甲 乙 解析　(1)由题图可知A、B平衡位置之间的距离 Δx=n+λ=xB-xA=1 m,(n=0,1,2,3…) 解得λ= m,由于λ>1 m,故n=0,λ= m, t=0时刻的波形图如图所示。 (2)波沿x轴正方向传播,t=0时,质点B开始沿y轴正方向振动,结合振动图像可知机械波的周期T=0.4 s, 由v=,解得v= m/s。 答案　(1)见解析图　(2) m/s 14.如图甲所示,均匀介质中有三角形PQR,PR=2.0 m,QR=3.8 m,P处有一个波源,从t=0时刻开始按图乙所示规律做简谐运动,产生的简谐横波在三角形平面内传播,经过时间Δt=4.0 s,R处的介质开始振动。求: (1)从t1=1.1 s到t2=6.0 s波源的位移大小和路程; (2)简谐横波的波长; (3)若Q处也有一个与P处完全相同的振源,则达到稳定后,R处介质的振幅是多少?已知波传播时无衰减。 甲 乙 解析　(1)由题图乙知振动周期T=1.2 s, 波源P的位移—时间关系为y=2sin cm, 分别代入t1=1.1 s、t2=6.0 s得y1=-1 cm, y2=0 cm, 所求位移大小为Δy=|y1+y2|=1 cm, 所求路程为l=|y1|+16A=33 cm。 (2)由题意得波速v==0.5 m/s, 波长λ=vT=0.6 m。 (3))由题意得QR-PR=3λ, 且P、Q波源完全相同,故R处介质振动为加强点,振动的振幅为2×2 cm=4 cm。 答案　(1)1 cm　33 cm　(2)0.6 m　(3)4 cm 15.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x轴上有P、M、Q三点,从波传到x=5 m处的M点时开始计时,已知t1=0.7 s时M点第二次出现波峰。求: (1)这列波传播的速度大小; (2)从t=0时刻起到t2=1 s止,Q处(x=9 m)质点通过的路程。 解析　(1)波沿x轴正方向传播,可知质点M在t=0时沿y轴负方向振动,经过个周期第二次出现波峰,则有t1=T=0.7 s, 解得T=0.4 s, 由题图可知波长λ=4 m, 波速v== m/s=10 m/s。 (2)从t=0开始,设经过Δt,Q处质点开始振动,则有 Δt== s=0.4 s, 所以0~t2时间内Q处质点振动的时间为 Δt1=t2-Δt=(1-0.4) s=0.6 s=T, Q处质点通过的路程为 s=×4A=×4×10 cm=60 cm。 答案　(1)10 m/s　(2)60 cm 学科网（北京）股份有限公司 $$