第3章 机械波 章末检测试卷(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（鲁科版）

章末检测试卷(三) (满分：100分) 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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．(2023·甘肃兰州一中高二期末)根据高中物理所学知识，分析下列现象，这些物理现象分别属于(　　) A．干涉、衍射、共振、多普勒效应 B．干涉、多普勒效应、共振、干涉 C．衍射、多普勒效应、共振、干涉 D．反射、共振、折射、多普勒效应 答案　A 解析　两列水波相遇产生稳定的花纹属于波的干涉现象；《红楼梦》中王熙凤出场闻其声不见其人属于波的衍射现象；“狮吼功”吼破玻璃杯属于共振现象；鸣笛的救护车迎面而来，我们听到笛声音调变高属于多普勒效应。故选A。 2．(2023·广东卷)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中传播速度为1 500 m/s，若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波，下列说法正确的是(　　) A．两列声波相遇时一定会发生干涉 B．声波由水中传播到空气中，波长会改变 C．该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射 D．探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 答案　B 解析　根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故A、D错误；声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确；根据波长的计算公式可得λ＝＝ m＝1×10－3 m，当遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误。 3.一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速为v＝4 m/s。已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图像如图所示，在下列选项中能够正确表示t＝0.15 s时波形的是(　　) 答案　A 解析　由振动图像知，周期T＝0.4 s，故波长λ＝vT＝1.6 m；同时还可以从振动图像知道坐标原点处的质点在t＝0.15 s时的位移为正，振动方向向下，分析可知选项A正确。 4．(2023·六盘水市高二期末)如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，此时质点P(平衡位置为x＝4 m)向y轴正方向振动，虚线为t＝0.5 s时的波形图，此时质点P恰好第一次到达波峰，下列说法正确的是(　　) A．该波的波长为4 m B．该波的传播速度为4 m/s C．该波沿x轴负方向传播 D．在t＝0时，质点P受到的回复力最大 答案　B 解析　由题图知λ＝8 m，A错误；根据题意得＝0.5 s，解得T＝2 s，波速为v＝＝4 m/s，B正确；t＝0时刻P向y轴正方向振动，故该波向x轴正方向传播，C错误；t＝0时刻P在平衡位置，此时的回复力为零，D错误。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅不同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。与S1、S2共面的a、b、c、d四点中，b、d位于S1与S2的连线的垂直平分线上。关于a、b、c、d四点的振动情况，下列说法正确的是(　　) A．质点a振动最弱，质点b、c振动最强，质点d振动介于最强与最弱之间 B．质点a振动最弱，质点b、c、d振动最强 C．该时刻质点a的位移为0，质点b、c、d的位移均为最大 D．再过后的时刻，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置 答案　BD 解析　质点b是两列波波峰与波峰叠加，质点c是波谷与波谷叠加，都是振动加强点，质点d处于振动加强区，故振动也是加强的。由于两列波的振幅不同，所以质点a的振幅不是零，该时刻的位移不为零。质点b位于正的最大位移处，质点c处于负的最大位移处，质点d处于波峰与波谷之间。质点a是波谷与波峰叠加处，再过T，是平衡位置的叠加，质点a处于平衡位置；质点b是波峰、质点c是波谷，再过T，三个质点均回到平衡位置，故选B、D。 6．(2023·青海西宁北外附属新华联外国语中学高二期末)如图所示，一列横波在x轴上沿正方向传播，实线表示t＝0时刻的波形图，虚线是t＝0.2 s时刻的波形图。下列说法正确的是(　　) A．质点的振动周期一定是0.8 s B．该波的波速可能是10 m/s C．t＝0时刻，x＝4 m处的质点振动方向向上 D．在0～0.2 s时间内，x＝4 m处的质点运动的路程为5 cm 答案　BC 解析　由题图知，波长λ＝8 m，波沿x轴正方向传播，根据周期性可知0.2 s＝(n＋)T，(n＝0,1,2，…)，解得周期T＝ s(n＝0,1,2，…)，当n＝0时周期为0.8 s，此时波速v＝＝10 m/s。 波沿x轴正方向传播，t＝0时刻x＝4 m处的质点振动方向向上。 因为波的周期不一定是0.8 s，则在0～0.2 s时间内不一定振动，则x＝4 m处的质点运动的路程不一定为5 cm，故选B、C。 7．甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为2 m/s，振幅相同。某时刻的图像如图所示，则(　　) A．甲、乙两列波的起振方向相反 B．甲、乙两列波的频率之比为3∶2 C．再经过3 s，平衡位置在x＝7 m处的质点振动方向向下 D．再经过3 s，两波源间(不含波源)有5个质点位移为0 答案　ABD 解析　由刚开始起振的质点的振动方向判断波的起振方向，甲波的振动刚好传到x＝2 m处，起振方向向下，乙波的振动刚好传到x＝6 m处，起振方向向上。 两列波波速相同，λ甲＝4 m，λ乙＝6 m，λ甲∶λ乙＝2∶3，据f＝知，f甲∶f乙＝3∶2。 再经过3 s，x甲＝2×3 m＝6 m，甲波的波谷到达x＝7 m处；乙波的平衡位置与波峰间的某一振动状态到达x＝7 m处，振动方向向上，根据波的叠加知该质点向上振动。 根据波的叠加，x＝9 m处，7～8 m某处，x＝6 m处，4～5 m某处，2～3 m某处有质点位移为0，故选A、B、D。 8．一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1 m和x2＝7 m处质点的振动图像分别如图甲、乙所示，则此列波的传播速率可能是(　　) A．7 m/s B．2 m/s C．1.2 m/s D．1 m/s 答案　BC 解析　由振动图像可知周期T＝4 s，零时刻x1处质点在平衡位置且向下振动，而x2处质点在正的最大位移处。 若波沿x轴正方向传播，其波形如图所示，x2处质点的位置可能在A1、A2、A3… 则有x2－x1＝(n＋)λ(n＝0,1,2…) 得波速表达式v＝＝＝ m/s(n＝0,1,2…) 当n＝0时，v＝6 m/s，当n＝1时，v＝1.2 m/s。 若波沿x轴负方向传播，其波形如图所示 则有x2－x1＝(n＋)λ(n＝0,1,2…) 得v＝＝＝ m/s(n＝0,1,2…) 当n＝0时，v＝2 m/s，当n＝1时，v≈0.86 m/s，故选B、C。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 9．(4分)我们生活中的物理现象随处可见，“闻其声而不见其人” ，这种现象属于声音的________。在夏天一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，这种现象属于声音的________。 答案　衍射 反射 解析　“闻其声而不见其人”，这是声音的衍射。 夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，这是声音的反射。 10．(6分)(2022·全国乙卷)介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源S1和S2，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8 s。当S1过平衡位置向上运动时，S2也过平衡位置向上运动。若波速为5 m/s，则由S1和S2发出的简谐横波的波长均为_________ m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与S1、S2平衡位置的距离均为10 m，则两波在P点引起的振动总是相互____________(填“加强”或“削弱”)的；当S1恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点____________(填“向上”或“向下”)运动。 答案　4　加强　向下 解析　因周期T＝0.8 s，波速为v＝5 m/s，则波长为λ＝vT＝4 m； 因两波源到P点的距离之差为零，且两振源振动方向相同，则P点的振动是加强的； 因S1P＝10 m＝2.5λ，则当S1恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点向下振动。 11．(10分)在某介质中形成一列简谐波，t＝0时刻的波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，求： (1)(5分)该列波的周期T为多少。 (2)(5分)从t＝0时起到P点第一次达到波峰时止，质点O相对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少。 答案　(1)0.2 s　(2)－2 cm　0.3 m 解析　(1)由波的图像可知，λ＝2 m，A＝2 cm 波速v＝＝ m/s＝10 m/s， 由v＝，得T＝＝0.2 s (2)由t＝0至P点第一次到达波峰为止，经历的时间Δt2＝Δt1＋T＝0.75 s＝(3＋)T 而t＝0时O点的振动方向沿y轴正方向，故经Δt2时间，O点振动到波谷，即y0＝－2 cm O点经过的路程s0＝(3＋)·4A＝0.3 m。 12．(11分)(2023·南阳市高二期末)如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形。已知在t＝0时刻，x＝0.9 m处的质点向y轴正方向运动。虚线为t＝0.09 s时的波形，已知此波的周期T>0.09 s，振幅为3 cm。 (1)(3分)判断该波的传播方向； (2)(4分)求该波的波速； (3)(4分)写出从0时刻起，x＝0.3 m处质点的振动方程。 答案　(1)沿x轴负方向传播　(2) m/s (3)y＝－0.03sin t(m) 解析　(1)由波形和质点的振动方向规律可知，t＝0时刻，x＝0.9 m处的质点向y轴正方向运动，由同侧法可知，波沿x轴负方向传播。 (2)由题图可知Δt＝(n＋)T＝0.09 s(n＝0,1,2，3…) 有T＝ s 因为周期T>0.09 s，故T＝0.36 s 由题图可知，波长为λ＝1.2 m， 由公式可得v＝＝ m/s (3)t＝0时刻，x＝0.3 m处的质点向y轴负方向运动，所以振动方程为 y＝－0.03sin t(m)＝－0.03sin t(m)。 13．(14分)(2023·南通市高二期中)同一介质中有两振源P、Q，以其中先振动的振源开始振动作为计时起点，t＝3 s时P、Q之间的波形如图所示，两列波的振幅分别为15 cm、30 cm。求： (1)(4分)Q波源的振动频率； (2)(6分)P波源的振动方程； (3)(4分)经过足够长时间，计算说明x轴上[－6 m,4 m]区间内振动最强点的个数。 答案　(1)0.5 Hz (2)y＝0.15sin (πt) m(t≥1 s)　(3)6个 解析　(1)由题图可知，经过t＝3 s，Q先经历了TQ，则t＝1.5TQ，解得TQ＝2 s 由f＝得f＝0.5 Hz (2)对P有，振幅A＝0.15 m vP＝vQ＝＝2 m/s 则TP＝＝2 s 圆频率为ω＝＝π rad/s 由题图可知，P波源在Q波源开始振动1 s后才开始振动，则时间的范围为t≥1 s 则P波源振动方程为y＝0.15sin (πt) m(t≥1 s) (3)波长为λ＝4 m 设振动加强点与P、Q点距离分别为x1、x2 x1＋x2＝20 m x1－x2＝kλ(k＝0，±1，±2…) 由题意知4 m≤x1≤14m 解得－3≤k≤2 其中k取－3、－2、－1、0、1和2，则[－6 m,4 m]区间内振动加强点有6个。 14．(15分)(2023·江苏泰兴市第一中学月考)一列简谐横波在一均匀介质中传播的速度v＝10 m/s，P、Q是该波传播过程中的两个质点，它们的平衡位置相距s＝4 m，这列波的波长大于2 m而小于20 m。如图表示在波的传播过程中P、Q两质点的振动图像。求： (1)(4分)波的能量在P和Q间传播所需要的时间Δt； (2)(11分)该波的振动周期T。 答案　(1)0.4 s　(2)1.6 s或0.32 s s或 s 解析　(1)机械波在同一种均匀介质中传播Δs＝vΔt 解得Δt＝0.4 s (2)若波从P向Q传播 s＝(n＋)λ(n＝0,1,2,3…)，则λ＝ m(n＝0,1,2,3…) 因为2 m<λ<20 m，所以n取0和1，即λ1＝ m，λ2＝ m 因T＝，故周期为T1＝ s，T2＝ s 同理，若波从Q向P传播 s＝(n＋)λ(n＝0,1,2,3…) 则λ＝ m(n＝0,1,2,3…)，因为2 m<λ<20 m，所以n只能取0或1，解得λ3＝16 m，λ4＝ m 故周期为T3＝1.6 s或T4＝0.32 s。 学科网（北京）股份有限公司 $