江蘇專(zhuān)用新人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)第三章機(jī)械波章末檢測(cè)含解析

機(jī)械波(時(shí)間：75分鐘　滿(mǎn)分：100分)一、單項(xiàng)選擇題：共11題，每題4分，共44分。每題只有一個(gè)選項(xiàng)最符合題意。1．關(guān)于下列教材插圖涉及的物理知識(shí)，說(shuō)法正確的有(　　)A．如圖甲，兩人合作繪制振動(dòng)圖像，a同學(xué)筆尖做曲線運(yùn)動(dòng)B．如圖乙，彈簧的振動(dòng)方向與波的傳播方向共線，形成一列橫波C．如圖丙，A擺帶動(dòng)其他擺振動(dòng)一段時(shí)間后，D擺的振幅最大D．如圖丁，蜂鳴器在頭頂快速轉(zhuǎn)動(dòng)，幾米外的觀察者會(huì)觀測(cè)到聲波的多普勒效應(yīng)解析：選D　題圖甲中，兩人合作繪制振動(dòng)圖像，a同學(xué)筆尖做往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，所以A錯(cuò)誤；彈簧的振動(dòng)方向與波的傳播方向共線，形成一列縱波，所以B錯(cuò)誤；題圖丙中，     A擺帶動(dòng)其他擺振動(dòng)一段時(shí)間后，共振條件是頻率相同，則擺長(zhǎng)接近的振幅最大，則B擺的振幅最大，所以C錯(cuò)誤；題圖丁中，蜂鳴器在頭頂快速轉(zhuǎn)動(dòng)，波源在遠(yuǎn)離和靠近觀察者，幾米外的觀察者會(huì)觀測(cè)到聲波的多普勒效應(yīng)，所以D正確。2．我們生活中的物理現(xiàn)象隨處可見(jiàn)，下列物理現(xiàn)象分別屬于波的(　　)(1)“聞其聲而不見(jiàn)其人”；(2)在春天里一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕；(3)學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車(chē)向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高。A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、反射、干涉、多普勒效應(yīng)解析：選D　(1)“聞其聲而不見(jiàn)其人”，聽(tīng)到聲音，卻看不見(jiàn)人，這是聲音的衍射；(2)在春天里一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕，是由于聲音在云層間來(lái)回傳播，這是聲音的反射；(3)圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音，音叉發(fā)出兩個(gè)頻率相同的聲波相互疊加，從而出現(xiàn)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)，這是聲音的干涉；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車(chē)向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高，音調(diào)變高就是頻率變高，因此這是多普勒效應(yīng)現(xiàn)象。故選D。3.某同學(xué)研究繩波的形成，取一條較長(zhǎng)的軟繩，用手握住一端水平拉直后，沿豎直方向抖動(dòng)即可觀察到繩波的形成。該同學(xué)先后兩次抖動(dòng)后，觀察到如圖中所示的甲、乙兩個(gè)繩波情形。關(guān)于兩次形成的繩波，下列判斷正確的是(　　)A．波形甲的振幅比波形乙的大B．波形甲的周期比波形乙的大C．波形甲的形成時(shí)間比波形乙早D．波形甲的起振方向與波形乙相同解析：選B　由題圖可知波形甲的振幅比波形乙的小，A錯(cuò)誤；甲、乙兩繩波在同一介質(zhì)中傳播，波速相等，波形甲的波長(zhǎng)比波形乙的大，根據(jù)v＝，波形甲的周期大于波形乙的周期，B正確；波形乙的形成時(shí)間比波形甲早，C錯(cuò)誤；波形甲的起振方向向下，波形乙的起振方向向上，D錯(cuò)誤。4．一波源位于原點(diǎn)O，其振動(dòng)方程為y＝Asin，產(chǎn)生的機(jī)械波沿x軸正方向傳播，下列圖像中能表示T時(shí)刻波形圖的是(　　)解析：選A　T時(shí)刻，根據(jù)方程可知，波源處于y＝Asin＝A位置，T時(shí)刻，波向前傳播λ。故選A。5．如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x＝5 m 的M點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，已知P點(diǎn)相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰的時(shí)間間隔為0.4 s，下面說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)A．這列波的波長(zhǎng)是4 mB．這列波的傳播速度是10 m/sC．質(zhì)點(diǎn)Q(x＝9 m)經(jīng)過(guò)0.5 s才第一次到達(dá)波峰D．M點(diǎn)以后各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向都是向下解析：選C　由題圖可知波的波長(zhǎng)為λ＝4 m，選項(xiàng)A正確，不符合題意；由題意可知波的周期為T＝0.4 s，波傳播的速度為v＝＝ m/s＝10 m/s，選項(xiàng)B正確，不符合題意；波峰傳到Q所用的時(shí)間為t＝＝ s＝0.7 s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，符合題意；由題圖可知M點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向向下，說(shuō)明所有質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向都是向下，選項(xiàng)D正確，不符合題意。6．簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播，波速為v。若某時(shí)刻在波的傳播方向上，位于平衡位置的兩質(zhì)點(diǎn)a、b相距為s，a、b之間只存在一個(gè)波谷，則從該時(shí)刻起，下列四幅波形中質(zhì)點(diǎn)a最早到達(dá)波谷的是(　　)解析：選C　先判斷題圖中質(zhì)點(diǎn)a的運(yùn)動(dòng)方向，A、C選項(xiàng)質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)方向向下，故經(jīng)過(guò)周期后到達(dá)波谷，因A選項(xiàng)波長(zhǎng)長(zhǎng)且其周期也長(zhǎng)，C選項(xiàng)較A選項(xiàng)早到達(dá)波谷；B、D選項(xiàng)質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)方向向上，故經(jīng)過(guò)周期到達(dá)波谷，因B選項(xiàng)波長(zhǎng)長(zhǎng)且其周期也長(zhǎng)，D選項(xiàng)較B選項(xiàng)早到達(dá)波谷；對(duì)于C選項(xiàng)的波的波長(zhǎng)為s，因此有t＝T＝，對(duì)于D選項(xiàng)的波的波長(zhǎng)為s，因此有t′＝T＝·＝，顯然t小于t′，因此C選項(xiàng)的波質(zhì)點(diǎn)a先到達(dá)波谷。故選C。7．一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖如圖所示，已知該時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，且從該時(shí)刻起P質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.05 s第一次回到平衡位置，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．該波的波速是30 m/sB．圖像中P點(diǎn)的縱坐標(biāo)y＝5 cmC．從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.1 s，Q質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程是10 mD．從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.1 s，P質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程大于0.1 m解析：選D　由于P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，因此該波向右傳播，當(dāng)P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，波向右傳播了0.5 m，因此波速v＝＝ m/s＝10 m/s，A錯(cuò)誤；圖像中P點(diǎn)的縱坐標(biāo)y＝Asincm＝10sin  cm＝5 cm，B錯(cuò)誤；根據(jù)v＝，可知該波的振動(dòng)周期T＝0.4 s，從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.1 s，Q質(zhì)點(diǎn)恰好回到平衡位置，通過(guò)的路程是    0.10 m，而P質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為s＝5×2 cm＝10 cm>0.1 m，C錯(cuò)誤，D正確。8．一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸方向傳播，已知t＝0.1 s時(shí)的波形如圖甲所示，圖乙是x＝4 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，則下列說(shuō)法不正確的是(　　)A．該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播B．該簡(jiǎn)諧橫波的波速為10 m/sC．在t＝0.5 s時(shí)，x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)平衡位置，沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．經(jīng)過(guò)0.4 s，x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為40 m解析：選D　由題圖乙知t＝0.1 s時(shí)，x＝4 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸正方向，結(jié)合題圖甲知該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，選項(xiàng)A正確；根據(jù)題圖可知波長(zhǎng)λ＝4 m，周期     T＝0.4 s，所以波速為10 m/s，選項(xiàng)B正確；在t＝0.1 s時(shí)，x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，再過(guò)一個(gè)周期又回到原位置，選項(xiàng)C正確；經(jīng)過(guò)0.4 s，x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為4A＝20 cm，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.如圖所示，一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻恰好傳到A點(diǎn)，波速大小v＝0.6 m/s，P質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x＝1.26 m，則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．該列波的振幅是20 cm，波長(zhǎng)是0.24 mB．質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為y＝－10sin 5πt(cm)C．再過(guò)一個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)A向右傳播的路程為40 cmD．質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰的時(shí)間是3 s解析：選B　由題圖可知，振幅A＝10 cm，波長(zhǎng)λ＝0.24 m，故A錯(cuò)誤；由v＝λf得        f＝＝ Hz＝2.5 Hz，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A正通過(guò)平衡位置向下起振，則質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為y＝－Asin 2πft＝－10sin 5πt(cm)，故B正確；簡(jiǎn)諧橫波向右傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A只上下振動(dòng)，并不向右移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；當(dāng)圖示時(shí)刻x＝0.06 m處的波峰傳到P點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰，用時(shí)t＝＝ s＝2 s，故D錯(cuò)誤。 10.在xOy平面內(nèi)有一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，波速為2 m/s、振幅為A。M、N是平衡位置相距2 m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，如圖所示。在t＝0時(shí)，M通過(guò)其平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，N位于其平衡位置上方最大位移處。則下列分析正確的是(　　)A．該波的波長(zhǎng)可能是 mB．該波的波長(zhǎng)可能是 mC．該波的周期可能是1.0 sD．該波的周期可能是 s解析：選B　在t＝0時(shí)，M通過(guò)其平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，N位于其平衡位置上方最大位移處，則有λ＝2 m，即λ＝ m，T＝，當(dāng)n＝0時(shí)，λ＝ m，T＝ s，當(dāng)n＝1時(shí)，λ＝ m，T＝ s，故選B。11．一列簡(jiǎn)諧波在t＝0時(shí)刻第一次形成的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)A、P、B、C、Q在x軸上的位置分別為1 cm、1.5 cm、3 cm、4 cm、19 cm。從此時(shí)開(kāi)始，質(zhì)點(diǎn)B到達(dá)波峰的時(shí)間比質(zhì)點(diǎn)C早了0.5 s。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P向下振動(dòng)B．振源振動(dòng)的頻率為5 HzC．該波的波速為0.02 m/sD．t＝9 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q處于波谷位置解析：選C　由質(zhì)點(diǎn)B到達(dá)波峰的時(shí)間比質(zhì)點(diǎn)C早了0.5 s，可知波沿x軸正方向傳播。     t＝0時(shí)刻，因波向右傳播，則P點(diǎn)要達(dá)到它之前點(diǎn)的位置，則P向上振動(dòng)，故A錯(cuò)誤；        B比C超前運(yùn)動(dòng)個(gè)周期，即＝0.5 s，則周期T＝2 s，頻率f＝＝0.5 Hz，故B錯(cuò)誤；由題圖知λ＝4 cm則v＝＝  m/s＝0.02 m/s，故 C正確；由第一波峰傳到Q點(diǎn)歷時(shí)t＝ s＝9 s，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題：共5題，共56分。其中第13題～第16題解答時(shí)請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算時(shí)，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。12．(15分)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，圖甲是波剛傳播到平衡位置位于x＝5 m處的M點(diǎn)時(shí)的波形圖，圖乙是質(zhì)點(diǎn)N(x＝3 m)從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像，Q是位于x＝10 m處的質(zhì)點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)Q開(kāi)始振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)方向沿y軸______方向(選填“正”或“負(fù)”)；經(jīng)過(guò)______s，質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波峰。解析：題圖甲所示的波形為波剛傳到M點(diǎn)的波形，由題圖甲可知，此時(shí)M處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向下，故質(zhì)點(diǎn)Q開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸負(fù)方向。由題圖甲可知，波長(zhǎng)λ＝4 m，由題圖乙可知，周期T＝4 s，所以波速v＝＝ m/s＝1 m/s。由題圖甲可知，最前面的波峰距質(zhì)點(diǎn)Q的距離Δx＝8 m，故最前面的波峰傳播到質(zhì)點(diǎn)Q，也就是質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波峰的時(shí)間，則t＝＝ s＝8 s。答案：負(fù)　813．(6分)圖甲為某一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝t0時(shí)刻的圖像，圖乙是這列波上P質(zhì)點(diǎn)從這一時(shí)刻起的振動(dòng)圖像，試討論：(1)波的傳播方向和波速大?。?/span>(2)畫(huà)出經(jīng)過(guò)2.3 s后波的圖像，并求出P質(zhì)點(diǎn)的位移和運(yùn)動(dòng)的路程。解析：(1)根據(jù)題圖振動(dòng)圖像可以判斷：P質(zhì)點(diǎn)在t＝t0時(shí)刻在平衡位置且向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，由此可確定波沿x軸正方向傳播。由題圖甲知該波波長(zhǎng)λ＝2 m，由題圖乙知T＝0.4 s，則v＝＝ m/s＝5 m/s。(2)由于T＝0.4 s，所以2.3 s＝5T，波形重復(fù)5次再沿x軸正方向前進(jìn)個(gè)波長(zhǎng)，故經(jīng)過(guò)2.3 s 后的波的圖像如圖所示。P質(zhì)點(diǎn)的位移為y＝10 cm，路程s＝4A×5＋3A＝23A＝2.3 m。答案：(1)沿x軸正方向傳播　5 m/s　(2)見(jiàn)解析圖　10 cm　2.3 m14．(8分)簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，P、Q是傳播方向上相距5 m的兩質(zhì)點(diǎn)，波先傳到P，當(dāng)波繼續(xù)傳播到 Q開(kāi)始計(jì)時(shí)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示。已知P、Q兩點(diǎn)的平衡位置的距離大于一個(gè)波長(zhǎng)小于2個(gè)波長(zhǎng)。求：(1)該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)λ；(2)這列波的波速v；(3)波傳到Q后向距離1 m的M點(diǎn)繼續(xù)傳播，M點(diǎn)第二次到達(dá)波谷所經(jīng)過(guò)的時(shí)間t。解析：(1)由P、Q的振動(dòng)圖像知，周期為T＝6 s，波從P向Q傳播，由P、Q之間的波形知λ＋nλ＝5 m解得λ＝ m據(jù)題意知，當(dāng)n＝1時(shí)，波長(zhǎng)為3 m。(2)該波的傳播速度為v＝＝0.5 m/s。(3)由Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知，質(zhì)點(diǎn)Q開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸正方向，波傳到M點(diǎn)用時(shí)t1＝＝2 sM點(diǎn)從開(kāi)始振動(dòng)到第二次到達(dá)波谷用時(shí)t2＝1.75T＝10.5 s總共用時(shí)t＝t1＋t2＝12.5 s。答案：(1)3 m　(2) 0.5 m/s　(3)12.5 s15．(12分)如圖a所示，一簡(jiǎn)諧橫波沿A、B兩點(diǎn)的連線向右傳播，A、B兩點(diǎn)相距5 m，A點(diǎn)和B點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖b所示，求：(1)t＝0時(shí)刻，B點(diǎn)的振動(dòng)方向；(2)A點(diǎn)的振動(dòng)方程；(3)該波的波長(zhǎng)；(4)該波的最大傳播速度。解析：(1)根據(jù)題圖可知，t＝0時(shí)刻，B點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向。(2)振動(dòng)周期T＝1.0 s，則A點(diǎn)的振動(dòng)方程y＝10cos t(cm)＝10cos 2πt(cm)。(3)A在波峰時(shí)，B經(jīng)過(guò)平衡位置向下振動(dòng)，則λ＋nλ＝5 m故波長(zhǎng)λ＝  m(n＝0,1,2，…)。(4)波速v＝＝ m/s(n＝0,1,2，…)當(dāng)n＝0時(shí)，波速最大最大傳播速度 m/s。答案：(1)方向沿y軸負(fù)方向　(2)y＝10cos 2πt(cm)　(3)λ＝ m(n＝0,1,2，…)　  (4) m/s16．(15分)如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線為t1＝0 時(shí)刻的波形圖，虛線為t2＝0.5 s時(shí)刻的波形圖，2T>(t2－t1)>T。(1)若波沿x軸正方向傳播，從t1＝0時(shí)刻開(kāi)始，x＝5 m處的質(zhì)點(diǎn)最少要經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)平衡位置？(2)若波速為v＝26 m/s，求t2＝0.5 s時(shí)刻，x＝8 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。解析：(1)由題圖可知該波的波長(zhǎng)為λ＝8 m若波沿x軸正方向傳播，則在Δt＝t2－t1時(shí)間內(nèi)波傳播的距離滿(mǎn)足Δx＝λ＋nλ則Δt＝t2－t1＝T＋nT(n＝1,2,3，…)由于2T>(t2－t1)>T因此，n＝1，解得波傳播的周期為T＝ s。由題圖可知，t2＝0.5 s時(shí)刻x＝5 m處的質(zhì)點(diǎn)剛好在平衡位置，故從t1＝0時(shí)刻開(kāi)始x＝5 m處的質(zhì)點(diǎn)要到達(dá)平衡位置最少要經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t＝T＝ s。(2)若波速為v＝26 m/s，則波在0.5 s內(nèi)傳播的距離s＝vΔt＝13 m由于s＝λ＋5 m結(jié)合題圖可知，波沿x軸負(fù)方向傳播。根據(jù)波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系可知：在t2＝0.5 s時(shí)刻，x＝8 m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)。答案：(1) s　(2)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)