2023-2024（上） 全品学练考 高中物理 选择性必修第一册第3章 机械波章末学业测评(三)练习册含答案

2023-2024（上）全品学练考高中物理选择性必修第一册第3章机械波章末学业测评(三)建议用时:40分钟一、选择题1.高速公路上的雷达测试仪、测血管中血流的速度的彩超仪都是利用了波的 ()A.折射B.干涉C.衍射 D.多普勒效应2.[2022·石家庄一中月考]干涉和衍射都是波特有的现象.图甲为水波的衍射实验,挡板M是固定的,挡板N可以上下移动,相邻弧线间为一个波长.图乙为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况,实线表示波蜂,虚线表示波谷.下列说法正确的是 ()A.甲图中P点为振动加强点B.甲图中水波发生明显的衍射现象C.乙图中M点为振动加强点D.乙图中N点为振动加强点3.[2022·合肥六中月考]图表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况,图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布.为了使静止的频率传感器能接收到的波的频率最低,则应该把传感器放在()A.A点B.B点C.C点D.D点4.[2022·黑龙江哈九中月考]如图甲所示为一列简谐横波在t=3s时的波形图,图乙是该列波中的质点P的振动图像,由图甲、乙中所提供的信息可知这列波的传播速度v以及传播方向分别是 ()A.v=25cm/s,向左传播 B.v=50cm/s,向左传播C.v=25cm/s,向右传播 D.v=50cm/s,向右传播5.[2022·合肥一中月考]位于坐标原点处的波源在t1=0时开始沿y轴正方向振动,如图所示为t2=1.8s时沿波传播方向上的波形图,波刚好传到平衡位置x=36m处,则0~4.2s内,x=30cm处的质点通过的路程是 ()A.0.9mB.1mC.1.4mD.1.5m6.(多选)[2022·湖南长沙一中月考]某介质中两个波源A、B同时开始振动,它们的振动图像如图乙所示.已知A、B、C在一条直线上,AB=2m,BC=3m,两波源引起的机械波在介质中传播的速度均为10m/s.下列说法中正确的是()A.两列波在介质中传播的叠加区域内可能会发生干涉现象B.A波的波长为4mC.B波的波长为6mD.t=1.2s时在C位置的质点的位移为-3cm7.(多选)[2022·河南郑州一中月考]介质中一列简谐波沿P、Q所在直线传播,P、Q两质点相距x=2m.如图所示,实线和虚线分别表示质点P、Q的振动图像.则 ()A.波的传播速度可能等于10m/sB.介质中质点速度大小均为10m/sC.P、Q两质点相位差保持不变D.P、Q两质点的位移始终相同8.(多选)[2022·吉林长春十一中月考]均匀介质中,波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播,t=0时刻,如图甲所示,其中实线表示波峰,虚线表示相邻的波谷,A处质点的振动图像如图乙所示,z轴正方向竖直向上,下列说法正确的是 ()A.该波从A点传播到B点,所需时间为4sB.t=6s时,B处质点位于波谷C.t=8s时,C处质点振动速度方向竖直向下D.t=10s时,D处质点所受回复力方向竖直向上二、填空题9.[2022·山西大同一中月考]振动频率均为4Hz的两个波源S1和S2振动方向和初始相位均相同,分别置于均匀介质中x轴上的O、D两点处,O点为坐标轴原点,D点的位置坐标xD=1.20m,两波源产生的简谐横波沿直线x轴相向传播,波速为4m/s.已知质点A、B、C的位置坐标分别为xA=0.10m、xB=0.35m、xC=0.60m,如图所示.则这两列波在介质中(选填“能”或“不能”)发生干涉现象;A、B、C三个质点中,质点是振幅最大的点,质点是振幅最小的点.

10.[2022·湖南岳阳一中期中]消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题.如图所示的消声器可以用来消除高速气流产生的噪声.波长为0.6m的噪声声波沿水平管道自左向右传播,此声波到达A处时,分成两束波,这两束波在B处相遇,若A、B两点间弯管与直管的长度差为某些特定值时,消声器对该声波达到了良好的消声效果,则这些特定值中的最小值为m,消声器是波的现象在生产中的应用.

三、计算题11.一列沿-x方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点振动的振幅为10cm.P、Q两点的坐标分别为-1,0和-9,0,已知t=(1)这列波的传播速度为多大?(2)从t=0时刻起,经过多长时间,Q点第一次出现波峰?(3)当Q点第一次出现波峰时,P点通过的路程为多少?12.[2022·江苏徐州一中月考]如图所示是一列沿x轴方向传播的机械波图像,实线是t1=0时刻的波形,虚线是t2=1s时刻的波形.(1)求该列波可能的周期和波速.(2)若波速为5m/s,其传播方向如何?请画出质点P从t1时刻为计时起点的振动图像.(至少画出一个周期,并在图中标上周期和振幅的数值)章末学业测评(三)1.D[解析]高速公路上的雷达测试仪、测血管中血流的速度的彩超仪都是利用了波的多普勒效应.2.C[解析]图甲只有一列波,不存在振动加强或减弱的说法,故A错误;由图甲可知,缝宽远大于波长,没有发生明显的衍射现象,故B错误;图乙中,M点为两列波波峰交点,M点振动加强,C正确;图乙中,N点为两列波波峰和波谷交点,N点振动减弱,D错误.3.B[解析]根据波速、波长和频率的关系式v=λf,由于同一种介质中波速相同,A点位置附近波长最短,B点位置附近波长最长,故传感器在A点接收到波的频率最高,在B点接收到波的频率最低,故选项B正确.4.D[解析]由图像可知,该波的波长λ=100cm,周期T=2s,则波速为v=λT=50cm/s,由振动图像可知,t=3s时刻P的速度方向沿y轴负方向,由波动图像可判断出波的传播方向向右,D正确5.A[解析]由题意有t2=1.8s=32T,则T=1.2s,由图像可得波长λ=0.24m,波速为v=λT=0.2m/s,波传到x=30cm处需要的时间为Δt=xv=1.5s,所以0~4.2s内,x=30cm处的质点振动的时间为Δt'=t-Δt=2.7s=94T,所以该质点通过的路程为s=94×46.BCD[解析]周期分别为TA=0.4s,TB=0.6s,波源振动周期不同,不会发生干涉,故A错误.λA=vTA=4m,λB=vTB=6m,故B、C正确.波源A引起的机械波经0.5s传递到C点,起振方向向上,振幅为3cm,再经过0.7s,即74TA,振动位移为-3cm;波源B引起的机械波经0.3s传递到C点,起振方向向下,振幅为4cm,再经过0.9s,即32TB,振动位移为0,两列波叠加后C点振动位移为-7.AC[解析]由图可知,质点振动的周期T=0.4s,P、Q两点的振动情况相反,则P、Q两点的距离为半波长的奇数倍,则有x=(2n+1)·λ2(n=0,1,2,3,…),可得λ=2x2n+1=42n+1m(n=0,1,2,3,…),则波速为v=λT=102n+1m/s(n=0,1,2,3,…),当n=0时,v=10m/s,故A正确;波在传播的过程中,质点并不随波迁移,只在平衡位置做振动,各个质点的振动情况并不都相同,故介质中质点速度并不都相同,也不一定为10m/s,故B错误;由图可知,由于P8.AB[解析]由图甲、乙可看出,该波的波长、周期分别为λ=10m,T=4s,则根据波速公式v=λT=2.A、B间距为一个波长,则该波从A点传播到B点,所需时间为t=xv=102.5s=4s,A正确;由选项A可知,该波从A点传播到B点,所需时间为4s,则在t=6s时,B点又运动了2s,即T2,则B点位于波谷,B正确;波从AE波面传播到C的距离为x=(105-10)m,则波从AE波面传播到C的时间为t=xv≈4.9s,则t=8s时,C点又振动了3.1s,则此时质点速度方向向上,C错误;波从AE波面传播到D的距离为x=(102-10)m,则波从AE波面传播到C的时间为t=xv≈1.7s,则t=10s时,9.能A和CB[解析]波源产生的两列波频率和初始相位相同,故在介质中相遇时能发生干涉现象.根据v=λf,可得λ=1m,质点C和质点A到两个波源的路程差均等于半波长的偶数倍,故均为振动加强点,质点B到两个波源的路程差等于0.5m,即λ2,等于半波长的奇数倍,故B质点为振动减弱点10.0.3干涉[解析]根据干涉特点知,两相干波的距离差为半波长的奇数倍时,此点为振动减弱点,则为消除噪声,A、B两点间弯管与直管的长度差的最小值为半波长的1倍,即0.3m;消声器是波的干涉现象在生产中的应用.11.(1)10m/s(2)1.1s(3)0.9m[解析](1)该波的波长为λ=4m,P点与最近波峰的水平距离为3m,距离下一个波峰的水平距离为7m,所以v=st=10m/s(2)Q点与最近波峰的水平距离为11m,故Q点第一次出现波峰的时间为t1=s1v=1.(3)该波中各质点振动的周期为T=λv=0.4s,P点开始振动时所用时间t'=0.2s,Q第一次出现波峰时质点P振动了t2=t1-t'=0.则t2=2T+14T=9从平衡位置开始,质点每振动14周期经过的路程为10cm,当Q点第一次出现波峰时,P点通过的路程s'=0.9m12.(1)44n+1s(n=0,1,2,3,…)或44n+3s(n=0,1,2,3,…)(4n+1)m/s((2)沿x轴正方向传播如图所示[解析](1)由图像可知,波长为λ=4m若波沿x轴正方向传播,则在Δt=t2-t1=1s内传播的距离为x=n+1有Δt=n+解得周期T=4Δt4n+1波速v=λT=4n若波沿x轴负方向传播,则在Δt=t2-t1=1s内传播的距离为x=n+3有Δt=n+解得周期T=4Δt4n+3波速v=λT=4n(2)若波速为5m/s,则在Δt=1s内传播的距离为x=vΔt=5m=54由波的平移法可知,波沿x轴正方向传播,且波的周期为T=45s=0.8s,质点P从t1时刻为计时起点的振动图像如图所示专题课:振动图像和波的图像综合应用(A)建议用时:40分钟◆知识点一波的多解1.(多选)如图所示,一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2m,b点在a点的右方,一列简谐波沿水平绳向右传播,波速为20m/s,波长大于2m.某时刻b点到达波峰位置,而a点正处于平衡位置且向上运动,则这列波的周期可能是 ()A.0.12sB.0.28sC.0.168sD.0.84s2.(多选)如图是某横波的波形图,实线表示某时刻的波形,虚线表示0.2s后的波形图,则下列说法中正确的是 ()A.若波向左传播,它传播的距离可能是1mB.若波向左传播,它传播的距离可能是3mC.若波向右传播,它的周期可能是0.8sD.若波向右传播,它的周期可能是1.6s3.(多选)[2022·浙江余杭高级中学月考]简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10m的两个质点,波先传到质点P,当波传到质点Q开始计时,P、Q两个质点的振动图像如图所示.下列说法正确的是 ()A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波从质点P传到Q的时间可能为8sC.该波的传播速度大小可能为1m/sD.该波的波长可能为7.5m4.(多选)[2022·浙江桐乡一中月考]一列横波沿x轴正方向传播,在t与(t+0.4)s两时刻的波形正好重合,如图所示.则 ()A.该波的波长为3mB.质点的振动周期可能为0.3sC.该波的波速可能为10m/sD.在(t+0.1)s时刻,x=-2m处的质点位移可能为-am5.(多选)在波的传播方向上有A、B两质点,相距1.8m,它们的振动图像如图所示,波的传播速度的大小可能是()A.18m/s B.12m/sC.6m/s D.3.6m/s◆知识点二波动与振动的综合6.(多选)关于振动图像和波的图像,下列说法正确的是 ()A.波的图像反映出很多质点在同一时刻的位移B.通过波的图像可以找出任一质点在任一时刻的位移C.振动图像的横轴是时间轴D.两图像中的纵轴都表示质点离开平衡位置的位移7.图甲为一列波在t=2s时的波形图,图乙为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像,下列说法正确的是 ()A.波沿x轴正向传播B.波在媒介中的传播速度为2m/sC.t=4s时,P向y轴正方向运动D.当t=7s时,P恰好回到平衡位置8.图甲为一列简谐横波在t=0.1s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1m处的质点,Q是平衡位置在x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图像.下列说法中正确的是 ()A.在t=0.1s时,质点Q向y轴正方向运动B.在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t=0.1s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cmD.质点Q简谐运动的表达式为y=10sin(10πt)m9.(多选)一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=T2时刻,该波的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点.图乙表示介质中某质点的振动图像.下列说法正确的是 (A.质点Q的振动图像与图乙相同B.在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大C.在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图乙所示10.A、B两列波在某时刻的波形如图所示,经过t=TA时间(TA为波A的周期),两波再次出现如图波形,则两波的波速之比vA∶vB不可能是 ()A.1∶3B.1∶2C.2∶1D.3∶111.(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图,P点是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q点是平衡位置在x=4.0m处的质点,M点是平衡位置在x=8.0m处的质点;图乙为质点Q的振动图像.下列说法正确的是 ()A.该波向左传播,波速为40m/sB.质点M与质点Q的运动方向总是相反C.t=0.75s时,Q点的位移为10cmD.在0.50s时间内,质点M通过的路程为1.0m12.简谐横波沿x轴传播,M、N是x轴上两质点,如图甲是质点N的振动图像.图乙中实线是t=3s时刻的波形图像,质点M位于x=8m处,虚线是再过Δt时间后的波形图像.图中两波峰间距离Δx=7.0m.求:(1)波速大小和方向;(2)时间Δt.专题课:振动图像和波的图像综合应用(A)1.AB[解析]某时刻b点到达波峰位置,而a点正处于平衡位置且向上运动,则a、b间距满足nλ+34λ=4.2m,因为波长大于2m,则当n=0时,λ1=5.6m,周期T1=λ1v=5.620s=0.28s,当n=1时,λ2=2.4m,周期T2=λ2v2.BC[解析]由图可知,该机械波的波长为λ=4m,若波向左传播,它传播的距离可表示为Δx=34λ+nλ=3+4n(n=0,1,2,…),由此可知,若波向左传播,它传播的距离可能为3m、7m、11m、15m、…,不可能为1m,A错误,B正确;若波向右传播,传播的时间可以表示为Δt=14T+nT=0.2s(n=0,1,2,…),整理得T=0.81+4ns(n=0,1,2,…),若波向右传播,它的周期可能是0.3.AC[解析]由图线可知,质点Q开始起振的方向沿y轴正方向,故A正确;振动由P向Q传播,由图线可知T=6s,故振动从P传到Q的时间可能为(nT+4)s=(6n+4)s(n=0,1,2,3,…),故不可能为8s,故B错误;根据(nT+4)v=10m可得v=106n+4m/s(n=0,1,2,3,…),故波速可能为1m/s,故C正确;根据λ=vT=606n+44.CD[解析]由图可知该波的波长为4m,故A错误;根据题意得0.4s=nT,解得T=0.4snn=1,2,3,…,质点的振动周期不可能为0.3s,故B错误;根据公式v=λT=10nm/sn=1,2,3,…,当n=1时,该波的波速为10m/s,故C正确;t到(t+05.ACD[解析]由振动图像可知,周期T=0.2s,A、B间的距离为半波长的奇数倍,Δx=(2n+1)λ2=1.8m(n=0,1,2,…),则λ=3.62n+1m(n=0,1,2,…),由v=λT得v=6.ACD[解析]波的图像记录的是大量质点在某一时刻离开平衡位置的位移,仅从波的图像中不能找出任一质点在任一时刻的位移,选项A正确,选项B错误;依据振动图像和波的图像的画法可知,选项C、D正确.7.C[解析]图乙为平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像,则在t=2s时,振动方向为y轴负方向,则图甲中,根据质点振动方向和传播方向在图像同一侧可知波的传播方向向左,故A错误;由图甲可知,机械波的波长为λ=2m;图乙可知振动周期为T=4s,则波速为v=λT=24m/s=0.5m/s,故B错误;由图乙可知,在t=4s时P向y轴正方向运动,故C正确;由图乙可知,在t=7s时,P在y8.B[解析]根据图乙可知,在t=0.1s时,紧接下来的时刻,质点Q位移为负值,表明质点沿