1、人教版选修3-4 第十二章机械波 单元检测 (满分:100分;时间:90分钟)一、选择题(每小题6分,共54分)1.关于机械波,紫珠、蓝仔、白胖、黄娃四位同学各自发表了自己的观点:紫珠说:树叶在水面上下振动,说明机械波并不向外传递介质;蓝仔说:只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象;白胖说:只有横波才能发生干涉现象,纵波不能发生干涉现象;黄娃说:机械波的频率由波源决定。他们的观点正确的是()A.B.C.D.2.即将进站的列车发出一鸣笛声,持续时间为t。若列车的速度为v1,空气中的声速为v2,则站台上的人听到鸣笛声持续的时间为()A.tB.v1+v2v2tC.v2-v1v2tD.v1v2
2、t3.(多选)如图所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况,则()A.该波源正在移向A点B.该波源正在移向B点C.在A处观察,波的频率变低D.在B处观察,波的频率变低4.(多选)在空气中的同一区域内,两列声波波源的振动情况如图所示,可以肯定的是()A.a波源的频率为b波源频率的2倍B.a波的波长为b波波长的2倍C.a、b两列波叠加能产生稳定的干涉D.通过同一狭缝,a波的衍射效果比b波明显5.(多选)体育课上李辉同学一脚把足球踢到了足球场下面的池塘中间。王奇提出用石头激起水波让水浪把足球推到池边,他抛出一石块到水池中激起了一列水波,结果足球并没有被推到池边。大家一筹莫展,恰好物
3、理老师来了,大家进行了关于波的讨论。物理老师把两片小树叶放在水面上,大家观察发现两片小树叶在做上下振动,当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷,两树叶在1 min内都上下振动了36次,两树叶之间有2个波峰,他们测出两树叶间水面距离是4 m。则下列说法正确的是()A.该列水波的频率是36 HzB.该列水波的波长是1.6 mC.该列水波的波速是0.96 m/sD.两片树叶的位移始终等大反向E.足球不能被推到池边的原因是水波的振幅太小6.一列简谐横波a,某时刻的波形如图甲所示。从该时刻开始计时,经t=T2后波上质点A的振动图象如图乙所示。波a与另一列简谐横波b相遇能发生稳定干涉现象,则下列判断正确的
4、是()A.波a沿x轴正方向传播B.波b的频率为0.4 HzC.从该时刻起,再经过0.4 s,质点A通过的路程为40 cmD.若波a遇到障碍物能发生明显衍射现象,则障碍物的尺寸一定比0.4 m大很多7.(多选)一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图象如图甲所示,此时,P、Q两质点的位移大小均为1 cm,波上A质点的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是()A.这列波沿x轴正方向传播B.这列波的波速是503 m/sC.从t=0.6 s开始,紧接着的t=0.6 s时间内,A质点通过的路程是10 mD.从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置E.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为22
5、 m的障碍物不能发生明显衍射现象8.如图所示,S1、S2是两个相干波源,它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点,下列说法中正确的是()A.b质点为振动加强点B.c质点为振动减弱点C.该时刻a质点的振动位移不为0D.d质点振动既不加强也不减弱9.(多选)沿x轴正方向传播的一列横波t=0时刻的波形如图所示,其波速为200 m/s,下列说法正确的是()A.从t=0时刻开始,质点b比质点a先到达平衡位置B.从t=0时刻开始,经0.01 s质点b通过的路程为 0.4 mC.从t=0时刻开始,经0.01 s质点a沿x轴正方向传播了2
6、 mD.若该波传播过程中遇到宽约3 m的障碍物,则能发生明显的衍射现象E.t=0.02 s时刻,x=9 m处的质点位于波峰位置二、非选择题(共46分)10.(6分)如图甲为一列沿x轴正向传播的简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象。则由图可知波速为 m/s;固定在x=50 m处的接收器接收到该波频率5 Hz(选填“大于”“小于”或“等于”)。11.(6分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲是波传播到x=5 m的M点时的波形图,图乙是质点N(x=3 m)从此时刻开始计时的振动图象,Q是位于x=10 m处的质点,则Q点开始振动时,振动方向沿y轴方向(填“正”或“负”)
7、;经过s,Q点第一次到达波峰。12.(14分)甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B沿x轴相向传播,t=0时的波形图象如图所示,如果两列波的波速都是10 m/s,求:(1)甲、乙两列波的频率各是多少?(2)第几秒末两列波相遇?相遇时C、D两点间有哪些质点位移最大?13.(20分)如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2 m和x=1.2 m处,两列波的速度均为v=0.4 m/s,两列波的振幅均为2 cm。图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图所示),此刻平衡位置处于x=0.2 m和x=0.8 m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5
8、m处,求:(1)质点M的起振方向。(2)t=2 s时刻,质点M的纵坐标。(3)0到2 s这段时间内质点M通过的路程。(4)画出t=1 s时x=0.2 m到x=0.8 m之间的波形图。答案一、选择题1.D机械波是机械振动形式向外传播,是能量向外传递,介质只在各自平衡位置附近振动,不向外传递,故正确;衍射、干涉是波特有的现象,一切波都能发生衍射、干涉现象,故、错误;由机械波的性质可知,机械波的频率由波源决定,故正确。故选项D正确。2.C设鸣笛时列车与站台上的人的距离为s,鸣笛期间车走的位移为s1,则鸣笛结束时车到人的距离为s2=s-s1=s-v1t,从鸣笛开始到人听到声音结束用的时间t总=t+s-
9、v1tv2,开始时声音传播的时间t0=sv2,站台上的人听到鸣笛声持续的时间t=t+s-v1tv2-sv2=v2-v1v2t,A、B、D错误,C正确。3.AD波源O做匀速直线运动,沿波源运动的方向波面会被压缩,由图可知,该波源正在移向A点,故选项A正确,选项B错误;由于观察者不动,故波面经过观察者的速度等于波速,而在A处观察时,相邻波面间距比波源不动时间距小,因而经过观察者时间间隔短,频率大,同理在B处时间间隔长,频率小,故选项C错误,选项D正确。4.BD由题中波的图象可以看出,a波的周期是b波的2倍,故a波的频率是b波的12,因为波速相等(同一介质),由波速公式v=f可知a波的波长等于b波的
10、2倍,故A错,B正确;两列波产生干涉的条件之一是频率相等,可知a、b两列波叠加不会产生稳定的干涉,C错误;波长越长,衍射现象越明显,故D正确。5.BCD两树叶在1 min内都上下振动了36次,则树叶振动的周期T=6036 s=53 s,树叶振动的频率f=1T=0.6 Hz,水波的频率为0.6 Hz,故A项错误。两树叶之间有2个波峰,当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷,两树叶间水面距离是4 m,所以52=4 m,解得该列水波的波长=1.6 m,故B项正确。根据v=f可得,水波的波速v=1.60.6 m/s=0.96 m/s,故C项正确。一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷,两者平衡位置间的距
11、离是半波长的奇数倍,两片树叶的位移始终等大反向,故D项正确。水波传播时,各质点在自身的平衡位置附近振动,并不随波迁移,所以足球不能被推到池边,故E项错误。6.C结合题中乙图可知题中甲图中A点计时开始时正向上振动,由波形平移法可知波a沿x轴负方向传播,故A错误;由题乙图得到波a的周期为T=0.4 s,故频率为f=1T=10.4 Hz=2.5 Hz,发生稳定干涉的条件之一是两列波的频率相同,故若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则所遇到的波b的频率为2.5 Hz,故B错误;质点A做简谐运动,一个周期内通过的路程为s=4A=410 cm=40 cm,故C正确;由题中甲图得波长为=0.4 m;
12、发生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长小,故若波a遇到障碍物能发生明显衍射现象,该障碍物的尺寸一定与0.4 m相差不大或者比0.4 m小,故D错误。7.ABD由题中乙图读出t=0.6 s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向,由题甲图判断出波的传播方向为沿x轴正向,故A正确;由题中甲图得出该波的波长=20 m,由题中乙图得出周期T=1.2 s,则波速v=T=201.2 m/s=503 m/s,故B正确;因t=0.6 s=12T,质点做简谐运动时在一个周期内通过的路程是4倍振幅,则经过12T时,A质点通过的路程s=2A=22 cm=4 cm,故C错误;题中图示时刻
13、质点P沿y轴正方向运动,质点Q沿y轴负方向运动,所以质点P比质点Q早回到平衡位置;将此图象与正弦曲线进行对比可知:P点的横坐标为xP=203 m,Q点的横坐标为xQ=403 m,根据波形的平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间t=xQ-xPv=203503 s=0.4 s,故D正确;发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多,该波的波长为20 m,根据这个条件可知该波在传播过程中遇到一个尺寸为22 m的障碍物,能发生明显衍射现象,故E错误。8.A图示时刻b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方,但随着时间推移,可以是波谷与波谷叠加的地方,但振动始终是加强的,故A正确;c质点处
14、是波谷与波谷叠加的地方,但随着时间推移,可以是波峰与波峰叠加的地方,但振动始终是加强的,因此是振动加强点,故B错误;a质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方,由于两列波振幅相同,该时刻a质点的振动位移为0,故C错误;d质点处于振动加强区,可以是波谷与波谷叠加的地方,也可以是波峰与波峰叠加的地方,是振动加强点,故D错误。9.BDE根据题中波的形状和传播方向知,t=0时刻质点b正向下运动,故a比b先到达平衡位置,A错误;根据题中波的图象知波长=4 m,则波的周期为T=v=0.02 s,经过0.01 s恰好为半个周期,质点b运动的路程为振幅的2倍,即路程为0.4 m,B正确;波在传播过程中质点不随波迁移
15、,C错误;发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸接近或小于波长,D正确;t=0.02 s时刻,波沿x轴正方向传播了一个波长,故x=9 m处的质点位于波峰位置,E正确。故选B、D、E。二、非选择题10.答案20等于解析由题中波形图可知=4 m;由振动图象可知T=0.2 s,可知波速v=T=40.2 m/s=20 m/s;波的频率为f=1T=5 Hz,则固定在x=50 m处的接收器接收到该波频率等于5 Hz。11.答案负8解析题图甲所示的波形为波刚传到M点的波形,此时质点M的运动方向向下,故Q点开始振动的方向沿y轴负方向。由题图甲可以看出波长=4 m,由题图乙可以看出周期T=4 s,所以波速v=T=
16、44 m/s=1 m/s。由题图甲还可以看出,最前面的波峰距Q点的距离x=8 m,最前面的波峰传播到Q点,也就是Q点第一次到达波峰,则时间t=xv=81 s=8 s。12.答案(1)2.5 Hz2.5 Hz(2)0.2 sx=5 m;x=7 m解析(1)由题图知甲、乙两列波的波长均为=4 m,又因波速均为v=10 m/s,所以由f=v得f=104 Hz=2.5 Hz,故甲、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=4210 s=0.2 s,又因T=1f=12.5 s=0.4 s,故波分别向前传播2相遇。此时两列波的图象如图中的虚线所示。故C、D间x=5
17、 m和x=7 m处的质点位移最大。13.答案(1)沿y轴负方向(2)质点M的纵坐标为-4 cm(3)20 cm(4)见解析解析(1)由波的传播方向可确定质点的振动方向,根据“带动法”可知,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,则质点P、Q均沿y轴负方向运动,所以质点M的起振方向也沿y轴负方向。(2)由图可知,两波的波长为0.4 m,波速v=0.4 m/s,波的周期为T=v=0.40.4 s=1 s,由图可知,P、Q两质点的平衡位置到M的平衡位置的距离都是0.3 m。波传到M的时间都是t1=0.30.4 s=0.75 s=34T,M点起振的方向向下,再经过t2=1.25 s=54T,两波的波谷恰好传到质点M,所以M点的位移为-4 cm。(3)0到2 s这段时间内质点M振动的时间是54 s,通过的路程为s=544(2A)=102 cm=20 cm。(4)经过1 s,两列波都向前传播了0.4 m,由波的叠加原理分析可以知道,在t=1 s时,M处于波谷位置,位移为-4 cm,x=0.4 m和x=0.6 m 处质点位于平衡位置,x=0.2 m和x=0.8 m处质点位于平衡位置,x=0.2 m到x=0.8 m之间的波形如图所示:
