高中人教版 (新课标)3 传感器的应用（二）同步测试题

高中同步测试卷(二)

第二单元　机械波

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题所给的四个选项中，至少有一个选项符合题意)

1．横波和纵波的区别是(　　)

A．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波传播方向相同或相反

B．横波的传播速度一定比纵波慢

C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部

D．横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直

2.在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源．某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到(　　)

A．声音变响，男声比女声更响  B．声音变响，女声比男声更响

C．声音变弱，男声比女声更弱  D．声音变弱，女声比男声更弱

3．如图所示是沿x轴正方向传播的一列横波在t＝0时刻的一部分波形，此时质点P的位移为y0.则此后质点P的振动图象是如图中的(　　)

4．关于干涉和衍射现象的正确说法是(　　)

A．两列波在介质中叠加一定产生干涉现象

B．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象

C．叠加规律适用于一切波

D．只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象

5．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，介质中有a、b两质点，下列说法中正确的是(　　)

A．从图示时刻开始，经过0.01 s，质点a通过的路程为0.2 m

B．图示时刻b点的加速度小于a点的加速度

C．图示时刻b点的速度大于a点的速度

D．若该波传播中遇到宽约4 m的障碍物，能发生明显的衍射现象

6．频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，ν表示接收器接收到的频率．若u增大，则(　　)

A．ν增大，v增大  B．ν增大，v不变

C．ν不变，v增大  D．ν减小，v不变

7．如图所示，是两列频率相同的相干水波在t＝0时刻的叠加情况．图中实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅均为2.0 cm(设在图示范围内波的振幅不变)，波速为2.0 m/s，波长为0.4 m，E点是AC连线与BD连线的交点，则以下说法中正确的是(　　)

A．D是振动减弱的点

B．B、D两点在该时刻的竖直高度差是4 cm

C．E点是振动加强的点

D．经过Δt＝0.05 s时，E点离开平衡位置的位移大小为2 cm

8．如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则(　　)

A．f1＝2f2，v1＝v2  B．f1＝f2，v1＝0.5v2

C．f1＝f2，v1＝2v2  D．f1＝0.5f2，v1＝v2

9．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻t＝0的图象(图中仅画出0～12 m范围内的波形)如图所示，经过Δt＝1.2 s的时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形．根据以上信息，可以确定(　　)

A．该列波的传播速度  B．Δt＝1.2 s时间内质点P经过的路程

C．t＝0.6 s时刻的波形  D．t＝0.6 s时刻质点P的速度方向

10．平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50 Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100 m/s.平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为xP＝3.5 m、xQ＝－3 m．当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点的(　　)

A．位移方向相同、速度方向相反  B．位移方向相同、速度方向相同

C．位移方向相反、速度方向相反  D．位移方向相反、速度方向相同

11．在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5 m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m．在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为(　　)

A．2  B．4

C．6  D．8

12．已知一列简谐横波沿x轴方向传播，图中的实线和虚线分别为t1和t2时刻的波形图，已知t2－t1＝4.6 s，周期T＝0.8 s，则此波在这段时间内传播的方向和距离分别为(　　)

A．x轴的正方向，46 m  B．x轴的负方向，46 m

C．x轴的正方向，2 m  D．x轴的负方向，6 m

二、非选择题(本题共4小题，共40分．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．(8分)如图所示，为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔，声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅______________．

14．(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示．

(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3 m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)；

(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．

15．(12分)一列横波如图所示，波长λ＝8 m，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.005 s时刻的波形图．则：

(1)波速可能多大？

(2)若波沿x轴负方向传播且2T＞t2－t1＞T，波速又为多大？

16.(12分)如图所示为一列简谐横波在t1＝0时刻的图象．此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当t2＝0.55 s时质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处．问

(1)该简谐横波的波速v的大小和方向如何？

(2)从t1＝0至t3＝1.2 s，质点Q运动的路程L是多少？

(3)当t3＝1.2 s时，质点Q相对于平衡位置的位移x的大小是多少？

参考答案与解析

1．[导学号07420017]　【解析】选AC.物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波，把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波称作纵波，对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反，选项A正确，选项D错误；横波的传播速度与纵波的传播速度关系不确定，选项B错误；横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部，选项C正确．

2．[导学号07420018]　【解析】选D.从A点走到墙后的B点，会听到声音变弱，男女声音的不同由于频率的高低不同，才有音调高低的不同，女声比男声音调高，频率高，波长短，所以衍射更不明显，会听到女声比男声更弱，选项D正确．

3．[导学号07420019]　【解析】选B.根据波动传播规律，此后质点P的振动图象与选项B中图象一致，选项B正确．

4．[导学号07420020]　【解析】选CD.频率相同是产生干涉的必要条件，故A选项错误，D选项正确；一切波在任何条件下都会发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小，衍射现象才能明显，故B选项错误；波的叠加，没有条件限制，故C选项正确．

5．[导学号07420021]　【解析】选BCD.波沿x轴正方向传播，波的频率为50 Hz，周期为0.02 s，经过0.01 s，质点a通过的路程为2A，即为0.4 m，故A错误；由图示位置可知，b点的回复力小于a点的，因此b点的加速度小于a点的加速度，故B正确；横波沿x轴正方向传播，此时质点b的振动方向沿y轴负方向，速度不为零，而a点的速度为零，即b点的速度大于a点的速度，故C正确；该波波长λ＝4 m与障碍物的尺寸相当，故能发生明显的衍射现象，故D正确．

6．[导学号07420022]　【解析】选B.v是声波的传播速度，与波源是否移动无关，是不变量；当接收器不动声源移动时，接收器收到的频率为：ν＝f，当u增大时，根据公式可得到接收到的频率增大．综上所述，B正确．

7.[导学号07420023]　【解析】选C.本题重点分析D选项．由题中所给图形及条件可知，B点应在波峰，D点应在波谷，E点在平衡位置处，示意图如图所示，再根据图中波面可判断出波由B传到D，画出下一时刻波形图可知E点向上振动．由v＝得T＝＝ s＝0.2 s，经Δt＝0.05 s＝T，E到达最大位移处，离开平衡位置的位移应为两个合振幅值4 cm，故D错．

8．[导学号07420024]　【解析】选C.波的频率与波源的振动频率相同，与介质无关，所以f1＝f2，由图知λ1＝L，3λ2＝L，得λ1＝2λ2，由v＝λf，得v1＝2v2，故C选项正确．

9．[导学号07420025]　【解析】选ABC.从图象可知波长λ＝8 m，经过Δt＝1.2 s时间，恰好第三次重复出现图示的波形，可知周期T＝0.4 s，从而确定波速v＝＝20 m/s，Δt＝1.2 s时间内质点P经过的路程s＝4A×3＝120 cm，由于不知道波的传播方向，故t＝0.6 s时，质点P的振动方向不确定，但由于t＝0.6 s＝1.5T，可以确定该时刻的波形图，故A、B、C正确．

10．[导学号07420026]　【解析】选D.该波的波长λ＝＝m＝2 m，xP＝3.5 m＝λ＋λ，|xQ|＝3 m＝λ＋λ，此时P、Q两质点的位移方向相反，但振动方向相同，选项D正确．

11．[导学号07420027]　【解析】选B.考虑两列波在传播过程中的干涉．设该同学从中点出发向某一端点移动的距离为x，则两列波传到该同学所在位置的波程差Δs＝(25 m＋x)－(25 m－x)＝2x，因为0≤x≤10 m，则0≤Δs≤20 m，又因波长λ＝5 m，则Δs为λ整数倍的位置有5个，5个位置之间有4个间隔，所以人感觉到声音由强变弱的次数为4次，选项B正确．

12．[导学号07420028]　【解析】选B.由题图知λ＝8 m，已知T＝0.8 s，所以v＝＝10 m/s，若波沿x轴的正方向传播，则Δx＝nλ＋＝(8n＋2)m，因为Δt＞5T，选项A、C错误；若波沿x轴的负方向传播，则Δx＝nλ＋＝(8n＋6)m，由于Δt＞5T，所以n≥5，当n＝5时，Δx＝46 m，选项B正确，D错误．

13．[导学号07420029]　【解析】声波从左侧小孔传入管内向上、向下分别形成两列频率相同的波，若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零；若传播的路程相差一个波长，振动加强，则此处声波的振幅等于原振幅的2倍．

【答案】相同　等于零　等于原振幅的2倍

14．[导学号07420030]　【解析】(1)如图所示．

(2)从题图读出λ＝15×10－3 m，求出v＝λf＝1 500 m/s，s＝＝3 000 m.

【答案】(1)如解析图所示　(2)3 000 m

15．[导学号07420031]　【解析】(1)若波沿x轴正方向传播，

t2－t1＝＋nT，得：T＝ s

波速v＝＝400(4n＋1)m/s(n＝0，1，2，…)

若波沿x轴负方向传播，t2－t1＝T＋nT

得：T＝ s

波速v＝＝400(4n＋3)m/s(n＝0，1，2，…)．

(2)若波沿x轴负方向传播，

t2－t1＝＋T，T＝ s

所以波速v＝＝2 800 m/s.

【答案】(1)见解析　(2)2 800 m/s

16．[导学号07420032]　【解析】(1)由“上下坡”法知此波沿x轴负方向传播

在t1＝0到t2＝0.55 s这段时间里，质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处

则有T＝0.55 s，解得T＝0.2 s

由图象可得简谐波的波长为λ＝0.4 m

则波速v＝＝2 m/s.

(2)在t1＝0至t3＝1.2 s这段时间，质点Q恰经过了6个周期，即质点Q回到始点，由于振幅A＝5 cm

所以质点Q运动的路程为

L＝4A×6＝4×5×6 cm＝120 cm.

(3)质点Q经过6个周期后恰好回到始点，则相对于平衡位置的位移为x＝2.5 cm.

【答案】(1)2 m/s　沿x轴负方向　(2)120 cm　(3)2.5 cm