第3章 机械波 单元过关检测(三)-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册教用课件(鲁科版)

单元过关检测(三) (分值：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，只有一项符合题目要求。 1．下列各图所对应的现象与多普勒效应有关的是(　　) A．图甲：水波撞击堤岸后倒卷回去继续传播 B．图乙：水波在深度不同的水域传播，在交界面处改变传播方向 C．图丙：周期性振动的金属丝贴着水面移动，在水面上形成不规则的环状波纹 D．图丁：水波遇到开有狭缝的挡板，可以穿过狭缝继续传播 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 14 9 15 16 单元过关检测 解析：水波撞击堤岸后倒卷回去继续传播这是波的反射，故A错误； 水波在深度不同的水域传播，在交界面处改变传播方向，这是波的折射，故B错误； 周期性振动的金属丝贴着水面移动，在水面上形成不规则的环状波纹，离金属丝近的水面和远的水面振动频率不同，该现象与多普勒效应有关，故C正确； 水波遇到开有狭缝的挡板，可以穿过狭缝继续传播，该现象为波的衍射，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 14 9 15 16 单元过关检测 2.如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显衍射的是(　　) A．增大波源的振动频率 B．减小波源的振动频率 C．增大障碍物的长度 D．波源靠近障碍物运动 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 增大障碍物的长度，则波不能发生明显衍射，故C错误； 波源靠近障碍物，相当于发生多普勒效应，障碍物处的频率变大，波长变小，衍射更不明显，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 3.中国博物馆珍藏了一件古代青铜“鱼洗”复制品，在其中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图所示。“鱼洗”反映了我国古代高超的青铜器制造技术。下列说法正确的是(　　) A．“鱼洗”发出的声音在空气中传播时，介质振动方向 与声音传播方向始终垂直 B．手掌摩擦越快发出的声音越大，水花溅得越高 C．盆内水花及盆体的振动是受迫振动，振动频率与手掌摩擦频率总相等 D．当双手以某一种特定频率摩擦盆耳时，盆耳发出的嗡嗡声特别响，水花溅得特别高，这是干涉现象的表现 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 解析：声波是纵波，介质振动方向与声音传播方向共线，故A错误； 只有双手摩擦的频率越接近盆体和水花固有振动频率时，盆耳发出的嗡嗡声才会特别响，水花才会溅得特别高，这是共振现象的体现，故B、D错误； 盆内水花和盆体均做受迫振动，频率与驱动力的频率相等，故C正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 4．如图所示的是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2 cm。已知t＝0时，质点1开始向上运动；t＝0.4 s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动，则(　　) A．这列波传播的速度为0.5 m/s B．t＝0.8 s时，振动传到质点8 C．t＝1.2 s时，质点12加速度方向向下 D．t＝1.6 s时，质点16正在向下运动 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 t＝0.8 s时，波的传播距离x＝vt＝0.20×0.8 m＝0.16 m，振动传到质点9，故B错误； t＝1.2 s时，波的传播距离x＝vt＝0.20×1.2 m＝0.24 m，振动传到质点13，则质点12正在向上运动，则其加速度方向向下，故C正确； t＝1.6 s时，波的传播距离x＝vt＝0.20×1.6 m＝0.32 m，振动传到质点17，则质点16正在向上运动，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 5.如图所示，水面上有A、B两个振动情况完全相同的振源，在AB连线的中垂线上有a、b、c三个质点，已知某时刻，a点是两列波波峰的相遇点，c点是与a点相邻的两列波波谷的相遇点，b为a、c的中点，则以下说法正确的是(　　) A．a点是振动加强点，c点是振动减弱点 B．a点与c点都是振动加强点，b点是振动减弱点 C．a点与c点此时刻是振动加强点，经过一段时间后变成振动减弱点，而b点可能变成振动加强点 D．a、b、c都是振动加强点 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 解析：因为a点是两列波波峰的相遇点，可知a点是振动加强点，c点是相邻的两列波波谷的相遇点，可知c点也是振动加强点，则在ac连线上所有的点都是振动加强点；加强点是由该点相对两振源的位置决定的，无论经过多长时间总是加强点。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 6．一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图中实线所示，经0.05 s后，其波形如图中虚线所示。已知该波的周期大于0.05 s，以下说法不正确的是(　　) A．波速一定为80 m/s B．振幅一定为4 cm C．波长一定为16 m D．频率一定为5 Hz √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 由题中图像可知振幅为2 cm，B错误； 由题中图像可知波长为16 m，C正确； 根据A选项计算结果T＝0.2 s，得频率为5 Hz，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 7．手握绳端A上下抖动做简谐运动，0.6 s时在绳上形成的波形如图所示，规定向上为质点振动位移的正方向，则A点的振动图像是(　　) √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 解析：由题图可知，0.6 s时在绳上形成一个波长的波形，可知波的周期为0.6 s，波的周期与质点的振动周期相同，由“上下坡”法可知，在t＝0时刻，波源的起振方向向下，因此A点的振动图像应是D图，A、B、C错误，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 9．下列说法正确的是(　　) A．同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波 B．虽然横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，但横波、纵波可能沿同一方向传播 C．波源的频率越大，它产生的机械波传播得越快 D．只要发生机械振动均可形成机械波 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 解析：同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波，故A正确； 虽然横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，但横波、纵波可能沿同一方向传播，故B正确； 机械波传播速度由介质决定，与波源的频率无关，故C错误； 要形成机械波除了有机械振动外还需要传播介质，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 10．下列说法正确的是(　　) A．人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做的目的是利用声波的反射 B．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在靠近我们 C．“闻其声而不见其人”属于波的衍射现象 D．声音从空气中传播到水中，声音的波长不变 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 解析：人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做的目的是利用声波的反射，故A正确； 根据多普勒效应可知，我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在远离我们，故B错误； “闻其声而不见其人”，表明声音绕过障碍物传播，属于波的衍射现象，故C正确； 当声音从空气传播到水中时，频率保持不变，波速改变，根据v＝λf可知波长改变，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 波沿x轴负方向传播，而质点P只会上下振动，不随波迁移，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 三、非选择题：本题共5小题，共50分。 12.(6分)如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (1)图中可观察到波的________。 A．干涉　　B．衍射　　 C．折射　　D．反射 解析：题图中可观察到水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播，是波的衍射。 B 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (2)水面各点的振动均为________。 A．自由振动，频率由水体自身性质决定 B．自由振动，频率由驱动力决定 C．受迫振动，频率由水体自身性质决定 D．受迫振动，频率由驱动力决定 解析：水面各点的振动均为受迫振动，频率由驱动力决定，与水体自身性质无关。 D 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (3)若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，狭缝右侧水波的__________(选填“频率”“波长”或“波速”)增大。 解析：若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，根据多普勒效应可知，相比于波源静止，狭缝右侧水波的频率变大，波速不变，由公式v＝λf可知，波长减小。 频率 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 13．(10分)如图所示，在均匀绳介质中，A、B是两个波源，A简谐运动表达式为xA＝2sin (40πt)m，B简谐运动表达式为xB＝3sin (40πt)m，均匀绳介质中M点与A、B两波源间的距离分别为6 m和10 m，两波源形成的简谐横波分别沿AM、BM方向传播，波速都是40 m/s。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (1)求简谐横波的周期和波长。 答案：0.05 s　2 m　 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (2)判断M点是否为振动加强点，若是求出其振幅，若不是请说明理由。 答案：M点为加强点　5 m　 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (3)A、B之间有几个振动加强点？(A、B点除外) 解析：设O为A、B连线的中点，在A、O之间的各点到两波源距离之差满足0<Δd<16 m 由于两波源振动情况相同，所以振动加强点的条件 Δd＝kλ＝2k(k＝0，1，2，3…)，解得0<k<8 因此在A、O之间有7个加强点，根据对称性O、B之间也有7个加强点，O点也是加强点。所以A、B之间共有15个加强点。 答案：15个 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 14．(10分)一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，t＝0.2 s时刻的波形图如图甲所示，质点M的平衡位置在xM＝7.5 cm处，质点N的平衡位置在xN＝3 cm处，质点N的振动图像如图乙所示。求： 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 14 9 15 16 单元过关检测 (1)该波传播的速度大小及方向； 答案：0.3 m/s　沿x轴负方向传播 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 14 9 15 16 单元过关检测 (2)前2 s内质点M振动的路程s，从t＝0.2 s时刻起，质点M回到平衡位置的最短时间。 答案：2 m　0.05 s 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 14 9 15 16 单元过关检测 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (1)波的传播方向； 答案：波沿x轴负方向传播　 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (2)波长和波速； 答案：8 cm　2 cm/s 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (3)质点Q的振动方程。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 16．(14分)如图所示，沿x轴传播的简谐横波，实线为t1＝0.5 s时刻的波形图，虚线为t2＝1.5 s时刻的波形图，已知波的周期大于2 s。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (1)判断波的传播方向，并求波的传播速度大小。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 答案：波向右传播　4 m/s　 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (2)写出x＝2 m处质点的振动方程。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 (3)求前8.25 s时间内x＝2 m处质点通过的路程。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 15 16 14 单元过关检测 解析：波发生明显衍射的条件是波的波长大于障碍物尺寸或与障碍物尺寸相差不多，由公式v＝ eq \f(λ,T) ＝λf可知，波长与频率成反比，当减小波源的振动频率时，波长增大，则波可能发生明显衍射，故A错误，B正确； 解析：t＝0.4 s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动，则振动周期T＝4t＝1.6 s，相邻编号的质点间距离为2 cm，则波长λ＝4×8 cm＝32 cm，这列波传播的速度v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(0.32,1.6) m/s＝0.20 m/s，故A错误； 解析：波向右传播，故t＝ eq \f(1,4) T＋nT，得T＝ eq \f(0.2,1＋4n) s(n＝0，1，2…)，因为 T>0.05 s，故n只能取0，T＝0.2 s。再根据题中图像λ＝16 m，得到 v＝80 m/s，A正确； 8．一列简谐横波沿x轴传播，在t＝0时刻和t＝1 s 时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x＝0处的质点在前1 s内运动的路程为7.5 cm，下列说法正确的是(　　) A.波沿x轴正方向传播 B．波源的振动周期为 eq \f(6,11) s C．波的传播速度大小为23 m/s D．t＝1 s时，x＝6 m处的质点沿y轴正方向运动 解析：依题意，x＝0处的质点在前1 s内运动的路程为7.5 cm＝7A＋ eq \f(1,2) A，可判断该质点在t＝0时沿y轴正方向振动，根据“上下坡”法可知波沿x轴负方向传播，故A错误； 虚线波x＝0处的质点此刻的位移x＝－ eq \f(1,2) A，可得Δt＝T＋ eq \f(11,12) T，解得T＝ eq \f(12,23) s，故B错误； 波的传播速度大小v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(12,\f(12,23)) m/s＝23 m/s，故C正确； 根据“上下坡”法可知t＝1 s时，x＝6 m处的质点沿y轴负方向运动，故D错误。 11．一列简谐横波在t＝ eq \f(1,3) s时的波形图如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点，图乙是质点Q的振动图像。关于该简谐波，下列说法正确的是(　　) A．波速为18 cm/s B．沿x轴正方向传播 C．质点Q的平衡位置坐标x＝9 cm D．在t＝ eq \f(1,2) s时质点P移动到O点 解析：由题图甲可以看出，该波的波长λ＝36 cm，由题图乙可以看出周期T＝2 s，波速v＝ eq \f(λ,T) ＝18 cm/s，A正确； 当t＝ eq \f(1,3) s时，Q点向上运动，结合题图甲根据“上下坡”法可得波沿x轴负方向传播，B错误； 由题图甲可知，x＝0处，y＝－ eq \f(A,2) ＝A sin (－30°)，则xP＝ eq \f(30°,360°) λ＝3 cm，由题图乙可知，t＝0时，质点Q处于平衡位置，经过Δt＝ eq \f(1,3) s，波沿x轴负方向传播的距离xQ－xP＝vΔt＝18× eq \f(1,3) cm＝6 cm，解得xQ＝9 cm，C正确； 解析：根据题意，波的周期T＝ eq \f(2π,ω) ＝ eq \f(2π,40π) s＝0.05 s 由v＝ eq \f(λ,T) 得波长λ＝2 m。 解析：因为Δs＝ eq \x\to(BM)－ eq \x\to(AM)＝10 m－6 m＝4 m＝2λ 所以M点为加强点，M点振幅A＝2 m＋3 m＝5 m。 解析：由题图甲可知，该波的波长λ＝0.12 m 由题图乙可知，周期T＝0.4 s 该波传播的速度大小v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(0.12,0.4) m/s＝0.3 m/s 由题图乙可知，t＝0.2 s时刻，质点N向上振动，根据“上下坡法”可知该波沿x轴负方向传播。 解析：由图像可知，质点振动的振幅A＝0.1 m 由于 eq \f(t,T) ＝5 前2 s内质点M振动的路程s＝5×4A＝2 m 当x＝9 cm处的质点振动状态传至M质点平衡位置处时，M点回到平衡位置，此时时间最短，最短时间Δt＝ eq \f(Δx,v) ＝ eq \f(0.09－0.075,0.3) s＝0.05 s。 15．(10分)图甲为一列简谐波在t＝ eq \f(1,3) s时的波形，P、Q是介质中的两个质点，Q的横坐标为x＝4 cm。图乙是质点P的振动图像。求： 解析：由题图乙知：t＝ eq \f(1,3) s时，P质点向上运动，由同侧法可知，波沿x轴负方向传播。 解析：由题图甲可知，波长为λ＝8 cm 由题图乙知，周期为T＝4 s 由v＝ eq \f(λ,T) 得波速为v＝2 cm/s。 解析：设Q的振动方程为y＝20sin ( eq \f(2π,T) t＋φ0) cm 当t＝ eq \f(1,3) s时y＝10 cm 且Q比P早振动，所以 eq \f(2π,T) t＋φ0＝ eq \f(5π,6) ，解得φ0＝ eq \f(2π,3) 则质点Q的振动方程为y＝20sin ( eq \f(π,2) t＋ eq \f(2π,3) )cm。 答案：y＝20sin ( eq \f(π,2) t＋ eq \f(2π,3) ) cm 解析：若波向左传播，则传播的距离x＝12n＋8(m) 传播的时间nT＋ eq \f(2,3) T＝Δt＝1.5 s－0.5 s＝1 s 因周期T>2 s，可知周期无解 若波向右传播，则传播的距离x＝12n＋4(m) 传播的时间nT＋ eq \f(1,3) T＝Δt＝1.5 s－0.5 s＝1 s 因周期T>2 s，可知n＝0时，周期T＝3 s 波速v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(12,3) m/s＝4 m/s。 解析：设x＝2 m处质点的振动方程为y＝A sin ( eq \f(2π,T) t＋φ) 其中 eq \f(2π,T) ＝ eq \f(2π,3) ，A＝2 m 当t1＝0.5 s时，y＝1 m 代入方程可知φ＝－ eq \f(π,6) 则质点的振动方程为y＝2sin ( eq \f(2π,3) t－ eq \f(π,6) )m。 答案：y＝2sin ( eq \f(2π,3) t－ eq \f(π,6) )m　 解析：根据x＝2 m处质点的振动方程y＝2sin ( eq \f(2π,3) t－ eq \f(π,6) )m可知 在t＝0时刻，x＝2 m处质点的位移y1＝－1 m，则在t＝8.25 s时刻，x＝2 m处质点的位移y2＝－ eq \r(3) m 因t＝8.25 s＝2 eq \f(3,4) T，则在前8.25 s时间内x＝2 m处质点通过的路程s＝10A＋|y1|＋|y2|＝(21＋ eq \r(3) )m。 答案：(21＋ eq \r(3) )m $