新人教版高中物理选择性必修第一册第三章机械波质量评估A含解析 试卷
展开第三章质量评估(A)
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.
1.一列波由波源向周围扩展出去,下列说法不正确的是( )
A.介质中各质点由近及远地传播出去
B.介质中的振动形式由近及远传播出去
C.介质中振动的能量由近及远传播出去
D.介质中质点只是振动没有迁移
解析:波在传播时,介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动,它们并没有随波的传播而发生迁移,选项A说法错误,选项D说法正确.波传播的是振动形式和能量,选项B、C说法正确.
答案:A
2.下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图甲、乙)或障碍物(图丙、丁)的示意图,相邻实线间的距离等于一个波长,其中能发生明显衍射现象的有( )
甲 乙 丙 丁
A.只有甲、乙、丁 B.只有甲、丁
C.只有乙、丙 D.只有甲、丙
解析:题图甲中小孔的宽度与波长相差不多,题图乙中小孔的宽度比波长小,题图丁中障碍物的尺寸与波长相差不多,所以它们均能发生明显衍射.题图丙中障碍物的尺寸比波长大很多,不能发生明显衍射.
答案:A
3.关于多普勒效应,下列说法正确的是 ( )
A.多普勒效应是由波的干涉引起的
B.发生多普勒效应时,波源的振动频率发生改变
C.若声源靠近观察者,则观察者接收到的频率大于声源发出的声波的频率
D.只有声波才有多普勒效应
解析:多普勒效应是由于波源与观察者之间发生相对运动而产生的,其波源的振动频率不发生变化,观察者接收到的频率发生变化,选项A、B错误;当声源靠近观察者时,观察者接收到的频率大于声源发出的声波的频率,选项C正确;机械波和电磁波都有多普勒效应现象,选项D错误.
答案:C
4.一列简谐波沿x轴正方向传播,在t=0时的波形图如图甲所示,已知波速为
10 m/s.则t=0.1 s时的波形图是图乙中的 ( )
甲
A B C D
乙
解析:由t=0时的波形图可知该波的波长为4 m,所以波的周期为T== s=
0.4 s,所以0.1 s=T.由于波沿x轴正方向传播,从t=0时刻经过个周期后的波形应为C.
答案:C
5.如图所示,实线为一列横波某时刻的波形图,这列波的传播速度为0.25 m/s,经过1 s后的波形如图中虚线所示.这列波的传播方向与这段时间内质点P(x=0.1 m处)所通过的路程分别是( )
A.向左,10 cm B.向右,30 cm
C.向左,50 cm D.向右,70 cm
解析:波的传播距离x=vt=0.25 m=λ,波向左传播,P所通过的路程为5倍振幅,即50 cm.
答案:C
6.如图所示,实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2 s时刻的波形图.该波的波速为0.8 m/s,则下列说法正确的是
( )
A.这列波的波长是14 cm
B.这列波的周期是0.5 s
C.这列波可能是沿x轴正方向传播的
D.t=0时,x=4 cm处的质点振动方向沿y轴负方向
解析:由题图知该波的波长λ=12 cm,选项A错误.由v=得T= s=0.15 s,选项B错误.因=,该波沿x轴负方向传播,选项C错误.由波沿x轴负方向传播可判定t=0时刻,x=4 cm处质点的振动方向沿y轴负方向,选项D正确.
答案:D
7.t=0时刻,波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动,振动周期为0.4 s,在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波.t=0.6 s时的波形图是 ( )
A B C D
解析:波源振动,在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波.t=0.6 s时波源振动沿x轴正、负两方向各传播1.5个波长,且t=0.6 s时波源向y轴负方向运动,根据“同侧法”可判断t=0.6 s时的波形图是C.
答案:C
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.
8.图甲为一列横波在t=0时的波动图像,图乙为该波中 x=2 m处质点P的振动图像,下列说法正确的是 ( )
甲 乙
A.波速为4 m/s
B.波沿x轴负方向传播
C.t=0.5 s时,P的动能最大
D.t=2.5 s时,P运动的路程为1.8 cm
解析:由图甲可知波长为4 m,由图乙可知周期为1.0 s,所以波速为4 m/s,选项A正确.由图乙可知t=0时,P正由平衡位置向上运动,结合图甲可知波沿x轴正方向传播,选项B错误.由图乙可知t=0.5 s时,P位于平衡位置,动能最大,选项C正确.t=2.5 s=2.5T,P运动的路程为2 cm,选项D错误.
答案:AC
9.图中S1、S2是两个相干波源,它们发出的波相互叠加,实线表示波峰,虚线表示波谷.则对a、b、c三点振动情况的判断正确的是 ( )
A.b处的振动永远互相减弱
B.a处永远是波峰与波峰相遇点
C.b处在该时刻是波谷与波谷相遇
D.c处的振动永远互相减弱
解析:b处此刻是波谷和波谷相遇,位移为负的最大值,振动加强,选项A错误,选项C正确;a处此刻是波峰与波峰相遇,半个周期后变成波谷与波谷相遇,始终是振动加强的点,但并非永远是波峰与波峰相遇的点,选项B错误;c处此刻是波峰和波谷相遇,半个周期后仍是波峰和波谷相遇,振动永远互相减弱,选项D正确.
答案:CD
10.如图甲所示,一列简谐横波在x轴上传播.图乙和图丙分别是在x轴上a、b两质点的振动图像,且xab=6 m.下列判断正确的是 ( )
甲 乙 丙
A.波一定沿x轴正方向传播
B.波长可能是8 m
C.波速一定是6 m/s
D.波速可能是2 m/s
解析:波可能向+x或-x方向传播,选项A错误.a、b之间的距离可能是n+λ或n+λ,其中n=0,1,2,…,周期为4 s,波长可能为8 m,波速可能为2 m/s,选项C错误,选项B、D正确.
答案:BD
三、非选择题:共54分.
11.(8分)下图为S1、S2两个相干波源产生的干涉图样,实线表示波峰,虚线表示波谷,两列波的振幅都为10 cm,则图示时刻质点P的振动方向垂直于纸面 (选填“向上”或“向下”),质点P的振幅为 cm.
解析:实线表示波峰,虚线表示波谷,质点P的振动方向垂直于纸面向下;因两列波的振幅都为10 cm,质点P为振动加强点,故振幅为20 cm.
答案:向下 20
12.(10分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x=0和 x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图像如图所示.已知该波的波长大于0.6 m,求其波速和波长.
解析:由图像可知,周期T=0.4 s,
由波长大于0.6 m,而A、B间的距离Δx=0.6 m可知
波从A到B的传播时间Δt=0.3 s,
波速v=,
代入数据得v=2 m/s,
波长λ=vT,
代入数据得λ=0.8 m.
答案:2 m/s 0.8 m
13.(10分)一列简谐横波在t1=0时刻的波形如图所示,已知该波沿x轴正方向传播,在t2=0.7 s时,质点P刚好出现第二次波峰,试求:
(1)波速v;
(2)x坐标为6 m的Q点第一次出现波谷的时刻t3.
解析:(1)由题图可知λ=2 m,
设该波周期为T,则T+T=0.7 s,
解得T=0.4 s,
波速v== m/s=5 m/s.
(2)当t=0时刻,x=2 m处的质点在波谷,平移到Q点时,Q点第一次出现波谷.
t== s=0.8 s.
答案:(1)5 m/s (2)0.8 s
14.(12分)甲、乙两列完全相同的横波分别由波源A、B发出,沿x轴相向传播,t=0时的波形图如图所示,如果两列波的波速都是10 m/s.
(1)甲、乙两列波的频率各是多少?
(2)几秒末两列波相遇?相遇时C、D两点间有哪些点位移最大?
解析:(1)由图知λ=4 m,又因为v=10 m/s,
所以由f=得f= Hz=2.5 Hz,
甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz.
(2)设经t时间两波相遇,则2vt=4 m,
所以t= s=0.2 s,
又因为T==0.4 s,
波分别向前传播相遇.此时两列波的图像如图中的虚线所示.C、D间x=5 m和x=7 m处的点位移最大.
答案:(1)2.5 Hz 2.5 Hz
(2)0.2 s末 x=5 m和x=7 m
15.(14分)一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2= 0.05 s 时的波形分别如图中实线和虚线所示.
(1)求这列波可能的波速.
(2)当波速为280 m/s时,波的传播方向如何?以此波速传播,从t1=0开始计时,x=8 m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少?
解析:(1)若波沿x轴正方向传播,
则Δs=Δx1+nλ=(2+8n) m(n=0,1,2,…),
v== m/s=(40+160n) m/s(n=0,1,2,…),
若波沿x轴负方向传播,
则Δs'=Δx2+nλ=(6+8n) m(n=0,1,2,…),
v'== m/s=(120+160n) m/s(n=0,1,2,…).
(2)当波速为280 m/s时,有
280 m/s=(120+160n) m/s(n=0,1,2,…),
解得 n=1,
所以波沿x轴负方向传播.
T== s,
所以质点P由平衡位置运动到波谷所需最短时间
t== s.
答案:见解析.
