1、单元素养检测(三)(第三章)(90分钟100分)一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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下列说法正确的是()A由质点简谐运动的图像可知质点振动的振幅和频率B两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样C单摆的振动周期与摆球质量和振幅有关D机械波从一种介质传播到另一种介质时，频率变化，速度变化【解析】选A。质点简谐运动的图像是xt图像，位移的最大值等于振幅，位移单位时间内周期性变化的次数是频率，故A正确；两列水波在水面上相遇叠加时，只有频率相等，才能形成干涉图样，故B错误；单摆的振动周期T2，与摆球质量和振幅无关，故C错误；机械
2、波的波速由介质决定，频率由波源决定，故机械波从一种介质传播到另一种介质时，波速变化，频率不变，故D错误。2下列说法正确的是()A机械波的振幅与波源无关B机械波的传播速度仅由介质本身的性质决定C机械波从一种介质进入另一种介质，频率可能会发生变化D机械波的传播方向和振动方向一定垂直【解析】选B。机械波在介质的传播特点是波源的振动带动相邻质点做受迫振动，所以机械波的振幅等于波源的振幅，故A错误；机械波的传播速度由介质决定，与波源无关，故B正确；机械波从一种介质进入另一种介质中，传播速度会发生变化，频率由波源决定，频率不变，C错误；在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直。只有横波传播
3、方向和质点振动方向一定垂直，故D错误。3一列沿x轴传播的简谐波，波速为4 m/s，某时刻的波形图像如图所示。此时x8 m处的质点具有正向最大速度，再过4.5 s，则()Ax0 m处质点具有负向最大加速度Bx2 m处质点具有负向最大位移Cx4 m处质点具有正向最大速度Dx6 m处质点通过的路程为20 cm【解析】选A。图示时刻x8 m处的质点具有正向最大速度，则波向x轴负方向传播。由v，则该波的周期T s2 s，因为n2，所以再经过4.5 s，x0处质点处于波峰位置，加速度为负向最大，A正确；x2 m处质点，处于平衡位置，B错误；x4 m处质点处于波谷，则有正向最大加速度，速度为零，C错误；x6
4、 m处质点通过的路程为24AA18 cm，故D错误。4.2019年6月17日，四川省长宁县发生地震，成都提前61秒收到预警，成都高新减灾研究所通过社区喇叭、手机短信、电视等途径向社区居民发布预警信息，如图所示是电视中正在播放的体育频道插播从61秒到45秒倒计时的画面。已知：地震发生时主要发出纵波和横波，纵波振动方向与波传播方向一致，而横波振动方向与波传播方向垂直，纵波传播速度约为8 km/s，横波传播速度约为4 km/s，一般来说纵波的振幅比横波小。根据以上信息，下列说法正确的是()A一般来说，纵波造成的危害比横波大B在震源中心地区的人们先感受到上下震动过一小会儿再感受到水平晃动C根据以上信息
5、可以推断长宁县距离成都市不足200 kmD该新闻说明人类已经掌握了在地震发生前提前“预测地震”技术了【解析】选B。地震波分为纵波和横波，纵波传播快，破坏性弱；横波传播慢，破坏性强，故A错误；地震波从深处传到地表，纵波传播速度快，在震源中心地区的人们先感受到上下晃动，故B正确；根据svt4 km/s61 s244 km，故长宁县距离成都市超过了200 km，故C错误；监测到地震时地震已经发生，说明不可预测，故D错误。5如图甲所示，波源S从平衡位置开始上、下(沿y轴方向)振动，产生的简谐横波向右传播，经过0.1 s后，沿波的传播方向上距S为2 m的P点开始振动。若以P点开始振动的时刻作为计时的起点
6、，P点的振动图像如图乙所示。则下列说法中正确的是()A波源S最初是向上振动的B该简谐波的波速为20 m/sC该波的波长为 m(n0，1，2)D该波通过宽度约为1 m的缝隙时，不能产生明显的衍射现象【解析】选B。由振动图像可知，开始振动的下一刻，P点在下方，故开始时P点向下振动，波源S最初是向下振动的，A错误。简谐波的速度v m/s20 m/s，故B正确。根据振动图像可知振动周期为0.4 s，根据v，可知波长vT8 m，故C错误。产生明显衍射现象时，障碍物或狭缝的直径小于或等于波长，故该波通过宽度约为1 m的缝隙时，能产生明显的衍射现象，D错误。6一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图
7、所示。P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是()A.v变小，a变大 Bv变小，a变小Cv变大，a变大 Dv变大，a变小【解析】选D。由波的传播方向及P质点位置，可知P质点此时正向平衡位置振动，速度增大，加速度减小。7如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中实线是t0 s时刻的波形图，图中虚线为t2 s时刻的波形图。由此可知，这列横波的波速可能为()A m/s B m/sC1 m/s D m/s【解析】选B。由题图可知，2 s内波传播的距离为sn2n(m)，则波速vn(m/s)(n0、1、2、3)，当n0时，v m/s，故B正确。8某一列沿x
8、轴传播的简谐横波，在t时刻的波形图如图所示，P、Q为介质中的两质点，质点P正在向动能增大的方向运动。下列说法正确的是()A波沿x轴正方向传播Bt时刻，Q比P的速度大Ct时刻，Q到达平衡位置Dt时刻，P向y轴正方向运动【解析】选D。质点P向动能增大的方向运动，即t时刻P向平衡位置运动，即运动方向向下，可得该波沿x轴负方向传播，故A错误；图示时刻，Q处在波谷，速度为0，小于P的速度，故B错误；t时刻，移动波形图如图所示，则由图虚线部分可知，Q位于波峰，P在平衡位置下方向y轴正方向振动，故C错误，D正确。二、多项选择题：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，有多项符合题目要求
9、，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9一列波由波源向周围扩展开去，下列说法正确的是()A介质中各质点由近及远地传播开去B介质中的振动形式由近及远传播开去C介质中振动的能量由近及远传播开去D介质中质点只是振动而没有迁移【解析】选B、C、D。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，A错，D对。波传播的是振动形式，而振动由能量引起，即也传播了能量，B、C对。10如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1 m和5 m；图乙是波源做简谐运动的振动图像。波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播。已知t5 s时刻，A质点第一次
10、运动到y轴负方向最大位移处。下列判断正确的是()AA质点的起振方向向上B该列机械波的波速为0.2 m/sC该列机械波的波长为2 mDt11.5 s时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向【解析】选A、C。由波源的振动图像可知，波源起振的方向为向上，则A质点的起振方向向上，故A正确；由图像乙可知周期T4 s，已知t5 s时刻，A质点开始振动到第一次运动到y轴负方向最大位移处用时T3 s，则机械波从O点传到A点用时为2 s，则该列机械波的波速为v m/s0.5 m/s，故B错误；该列机械波的波长为vT0.54 m2 m，故C正确；振动传到B点的时间为t1 s10 s，则t11.5 s时刻，B质点已经振动
11、1.5 sT，此时的速度沿y轴负方向，故D错误。11.如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低【解析】选A、D。女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她都感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误。12一列横波在x轴上传播，在x0与x1 cm的两点的振动图线分别如图中实线与虚
12、线所示，由此可以得出()A波长一定是4 cmB波的周期一定是4 sC波的振幅一定是2 cmD波的传播速度一定是1 cm/s【解析】选B、C。由振动图线可知T4 s，B对；振幅A2 cm，C对；由振动周期性可知，x0和x1 cm的质点，当波沿x轴正向传播时相差n1 m， m(n0，1，2)，当波沿x轴负向传播时则相差n1 m， m(n0，1，2)，故A错；由波速v知，D错。三、计算题：本题共4小题，共60分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位。13(15分)由波源O形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播，如图所示，介质中两质点A、B位于波源O两侧，且A、O、B的平衡位置在一条水
13、平直线上，A、B的平衡位置到O的平衡位置之间的距离分别为10 m、6 m。波源O从t0时刻开始在竖直方向上下振动，其位移随时间变化的振动方程为y20sin5t(cm)，规定竖直向上为y轴正方向。当波源O第一次运动到波谷时，波刚好传播到质点B，求：(1)该横波各质点的起振方向；(2)该横波的波长和波速；(3)从t0时刻到质点A第一次到波峰的过程中，质点O运动的路程。【解析】(1)根据波源的振动方程可知波源O从t0时刻开始在竖直方向向上振动，所以该横波各质点起振方向均沿y轴正方向；(2)根据波源O的振动方程y20sin5t(cm)可知：5可得该横波的周期为T0.4 s波源O第一次运动到波谷所需时间
14、为tT0.4 s0.3 s该时间即为波传播到B点所需时间，质点振动T时间内，波传播因此波源O与质点B的距离为xOB解得：8 m该波的波速为v m/s20 m/s；(3)机械波传播到A质点所需时间为t1 s0.5 sA质点从起振到运动到第一次运动到波峰所需时间为t2T0.1 s从t0时刻到A质点第一次到波峰这个过程中，O质点运动时间为tOt1t20.6 sT因此O质点运动路程s4A420 cm120 cm。答案：(1)均沿y轴正方向(2)8 m20 m/s(3)120 cm14(10分)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的图像，图乙为平衡位置在1 m处的质点P从该时刻开始计时的振动图像，则(1)波沿
15、x轴_(选填“正”或“负”)方向传播。(2)求波速。【解析】(1)由乙图知，t0时刻质点P振动方向向下；在甲图上，由波形平移法可知，波沿x轴的负方向传播；(2)由甲、乙图分别读出4 m，T0.4 s，则波速v10 m/s。答案：(1)负(2)10 m/s15(20分)一列横波在x轴上传播，在t10时刻波形如图中实线所示，t20.05 s时刻波形如图中虚线所示。(1)由波形曲线读出这列波的振幅和波长；(2)若周期大于(t2t1)，则最小波速是多少？方向如何？最大波速是多少？方向如何？【解析】(1)A0.2 m；8 m(2)由于T(t2t1)，即t2T当波沿x轴正方向传播时，可能的周期为tnT，且
16、n0或1当波沿x轴负方向传播时，可能的周期为tnT，且n0或1由波速公式v可知，当速度v最小时，周期T最大。分析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿x轴正方向传播，且在tnT中，取n0，即t，则T大0.2 s，最小速度v小40 m/s，方向为沿x轴正方向。当速度v最大时，周期T最小。分析上面两类情况可知，当周期最小时，波沿x轴负方向传播，且在tnT中，取n1，即tT，则T小 s最大速度v大280 m/s，方向为沿x轴负方向。答案：(1)0.2 m8 m(2)40 m/s方向沿x轴正方向280 m/s方向沿x轴负方向16(15分)一根长20 m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，两人在绳两端P、Q
17、沿y轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为10 cm、20 cm的相向传播的机械波。以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为x轴建立坐标系，t0时刻的波形如图所示。已知P端的波波速为2 m/s，求：(1)两列波的频率；(2)两列波叠加稳定时，两波源间(不含波源)振动加强的点共有几个，并写出其位置坐标。【解析】(1)两列波的波长均为4 m。波速由介质决定，因此两列波的波速相等，由vf得：f0.5 Hz；(2)设P和Q距同一振动加强点的距离分别为x1、x2，且x1x220 m由题图可知，同一时刻P、Q两点的振动方向相同，两列波叠加稳定时，有|x1x2|n，(n1，2，3)当n0时，解得x1
18、x210 m，即振动加强点的位置坐标为x0；当n1时，解得x112 m，x28 m，或x18 m，x212 m，振动加强点的位置坐标为x2 m或x2 m；当n2时，解得x114 m，x26 m，或x16 m，x214 m，振动加强点的位置坐标为x4 m或x4 m；当n3时，解得x116 m，x24 m，或x14 m，x216 m，振动加强点的位置坐标为x6 m或x6 m；当n4时，解得x118 m，x22 m，或x12 m，x218 m，振动加强点的位置坐标为x8 m或x8 m；故两列波叠加稳定时，两波源间(不含波源)振动加强的点共有9个。答案：(1)0.5 Hz(2)共有9个，其位置坐标分别为02 m2 m4 m4 m6 m6 m8 m8 m