2024-2025学年新教材高中物理第三章机械波章末综合检测含解析新人教版选择性必修第一册

PAGE12-章末综合检测(三)时间：90分钟满分：100分一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30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．下列现象中属于波的衍射的是()A．敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉也响了起来B．挂在同一水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另外几个也跟着一起振动起来C．打雷时听见雷声会轰鸣一段时间D．水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝会不受影响地接着向前传播2．一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()A．声波频率不变，波长变小B．声波频率不变，波长变大C．声波频率变小，波长变大D．声波频率变大，波长不变3．如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动．为使水波能带动叶片振动，可用的方法是()A．增加波源距桥墩的距离B．减小波源距桥墩的距离C．提高波源的振动频率D．降低波源的振动频率4．图示为一列向右传播的横波在t＝0时刻的波形图，a、b、c三个质点从图示时刻起第一次回到平衡位置的先后次序是()A．b，c，aB．c，b，aC．a，b，cD．a，c，b5．一列简谐横波向x轴负方向传播，在t＝0时的波形如图所示，该时刻波刚好传播到x＝1m处，P、Q两质点的平衡位置的坐标分别为(－1,0)、(－7,0)．已知t＝0.6s时，质点P其次次出现波谷，则下列说法正确的是()A．该波的波长为4mB．该波的传播速度为eq\f(10,3)m/sC．振源的起源方向沿y轴负方向D．当质点Q位于波峰时，质点P位于波峰6．如图所示，S1、S2为两个振动状况完全相同的相干波源，实线表示波峰，虚线表示波谷(不计波在向外传播中振幅的衰减)，下列说法中正确的是()A．a点总处于波峰，b点总处于波谷B．c、d点可以处于波峰，也可以处于波谷C．a、b点振动振幅比波源振幅大D．振动加强和减弱区域交替改变7．一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点起先振动，则该波的振幅A和频率f为()A．A＝1m，f＝5HzB．A＝0.5m，f＝5HzC．A＝1m，f＝2.5HzD．A＝0.5m，f＝2.5Hz8．如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴的正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中心的a、b、c、d四点的振动状况，正确的推断是()A．a、b点振动加强，c、d点的振动减弱B．a、c点振动加强，b、d点的振动减弱C．a、d点振动加强，b、c点的振动减弱D．a、b、c、d点的振动都加强9．如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示t1＝0和t2＝0.5s(T>0.5s)时的波形．能正确反映t3＝7.5s时波形的是图()10．如图(a)为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图(b)为介质中平衡位置在x＝1.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x＝2m的质点．下列说法错误的是()A．波速为0.5m/sB．波的传播方向向左C．0～2s内，P运动的路程为8cmD．0～2s内，P向y轴正方向运动二、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．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．)11．水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是()A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同12．如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400m/s.为了接收信号，在x＝400m处放置一接收器A(图中未标出)．已知t＝0时，波已经传播到x＝40m，则下列说法中正确的是()A．波源振动的周期为0.05sB．x＝40m处的质点在t＝0.5s时位移最大C．接收器在t＝1.0s时才能接收到此波D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20Hz13．一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0时刻的波形图如图中实线所示，图中虚线是t2＝0.15s时的波形图．已知该波的周期大于0.15s，这列波的速度v为()A．若波沿x轴正方向传播v＝100m/sB．若波沿x轴正方向传播v＝300m/sC．若波沿x轴负方向传播v＝100m/sD．若波沿x轴负方向传播v＝300m/s14．一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播．处在x1＝1m和x2＝2m的两质点A、B的振动图像如图所示，由此可知()A．波长为eq\f(4,3)mB．波速为1m/sC．3s末A、B两质点的位移相同D．1s末A质点的振动速度小于B质点的振动速度三、计算题(本题共4小题，共54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)15．(10分)马路巡警开车在高速马路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，假如该超声波被那辆轿车反射回来时：(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低；(2)巡警车接收到的超声波频率比发出的高。以上两种状况说明白什么问题？16．(14分)从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为5Hz的简谐横波，分别沿x轴正、负方向传播，在某一时刻到达A、B点，如图中实线、虚线所示．两列波的波速均为10m/s.求：(1)质点P、O起先振动的时刻之差；(2)再经过半个周期后，两列波在x＝1m和x＝5m之间引起的合振动振幅极大和微小的质点的x坐标．17．(14分)一列简谐横波正在沿x轴的正方向传播，波速为0.5m/s，t＝0时刻的波形如图甲所示．(1)求横波中质点振动的周期T.(2)在图乙中画出t＝1s时刻的波形图(至少画出一个波长)．(3)在图丙中画出平衡位置为x＝0.5m处质点的振动图像(从t＝0时刻起先计时，在图中标出横轴的标度，至少画出一个周期)．18．(16分)甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m．有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰．(1)此水波的波长为多少？波速为多少？(2)若此波在传播过程中遇到一根直立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射？(4)若该桥有一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？章末综合检测(三)1．解析：敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉也响起来，这种现象是共振现象，故A错误；挂在同一个水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另外几个也跟着一起振动，这种现象是受迫振动，故B错误；打雷时，常常听到雷声轰鸣不绝，这是由雷声经过多次反射造成的，故C错误；水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝会不受影响地接着向前传播，属于衍射现象，故D正确．答案：D2．解析：由于波的频率由波源确定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，C、D错．又因波在水中速度较大，由公式v＝λf可得，波在水中的波长变大，故A错，B正确．答案：B3．解析：为使水波能带动叶片振动，则要使得水波发生明显的衍射，依据衍射条件可知，增加或减小波源距桥墩的距离，都不能影响衍射，故A、B错误；S振动时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高波源的振动频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，依据λ＝eq\f(v,f)，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显，故C错误，D正确．答案：D4．解析：由题可知简谐横波向右传播，由波形平移法得知，图示时刻a质点向上运动，从图示时刻起第一次回到平衡位置的时间大于eq\f(T,4)；b质点向上运动，经过eq\f(T,4)第一次回到平衡位置；c质点向下运动，从图示时刻起第一次回到平衡位置的时间小于eq\f(T,4)；所以a、b、c三个质点从图示时刻起第一次回到平衡位置的先后次序是c，b，a.故选B.答案：B5．解析：由图知，该波的波长λ＝4m，故A正确；由波形图，P点距其次个波谷距离为9m，所以v＝Δx/Δt＝9m/0.6s＝15m/s，所以该波的波速为v＝15m/s，故B错误；振源的起振方向与t＝0时x＝1m处质点的振动方向相同，由波形平移法知，振源的起源方向沿y轴正方向，故C错误；由于P、Q间的距离x＝6m＝1.5λ，振动状况总是相反，则当质点Q位于波峰时，质点P在波谷，故D错误．答案：A6．解析：依据波形分布特点可知，该时刻对点a来说，它是波源S1的波峰与波源S2的波峰相遇，对点b来说，是两列波的波谷和波谷相遇，其振动应当是加强的，其振幅是两列波源的振幅之和，所以a、b两点的振幅大于波源的振幅，但位移也是呈周期性改变，不会总是波峰和波峰相遇，故A错误，C正确；点c、d是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故总是在平衡位置，故B错误；两列波产生的干涉现象是稳定的干涉现象，振动加强始终是振动加强，振动减弱始终是振动减弱，不会交替改变，故D错误．答案：C7．解析：由图可知振幅A＝0.5m．波从M传到N的过程，波速v＝eq\f(x,t)＝eq\f(11－5,0.6)m/s＝10m/s.由图可知λ＝4m，所以T＝eq\f(λ,v)＝0.4s，f＝eq\f(1,T)＝2.5Hz.D正确．故选D.答案：D8．解析：对于题图中波的干涉图样要清晰：一条加强线、一条减弱线、一条加强线……其是加强线、减弱线彼此相间的稳定图样，在图中A、B、C、D四点，由峰峰叠加，可知BD确定的直线为加强线，过A点、C点的平行BD直线的两条直线也应是加强线．a、c两点在BD直线上，故a、c是振动加强点，分别过b、d且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间，过AB中点，BC中点(减弱点)，应为减弱线，故b、d两点的振动是减弱的，B选项正确．答案：B9．解析：由题可知eq\f(T,4)＝0.5s，T＝2s．t3＝7.5s＝3eq\f(3,4)T，再由特别点振动法可以确定D选项正确．答案：D10．解析：由题图(a)读出波长λ＝2.0m，由题图(b)读出周期T＝4s，则v＝eq\f(λ,T)＝0.5m/s，选项A正确；题图(a)是t＝2s时的波形图，题图(b)是x＝1.5m处质点的振动图像，所以该质点在t＝2s时向下振动，所以波向左传播，选项B正确；在0～2s内质点P由波峰向波谷振动，通过的路程s＝2A＝8cm，选项C正确，选项D错误．故选D.答案：D11．解析：两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同，故B正确；任何质点都在依据相同的频率在振动，不同区域的质点振幅和相位不肯定相同，故A、C错误；各质点振动的频率与波源频率相同，波源振动频率又与振动片的振动频率相同，两列波的周期是不随时间改变的，因此，D正确．答案：BD12．解析：波源振动的周期：T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,400)s＝0.05s，A项正确；x＝40m处的质点在t＝0.5s＝10T时仍在平衡位置，B项错误；接收器接收到此波的时间：t＝eq\f(400－40,400)s＝0.9s，C项错误；由多普勒效应的学问，波源远离接收器，接收到的频率小于波的频率，D项正确．答案：AD13．解析：若波向右传播：Δt＝t2－t1＝0.15sΔt＝nT＋eq\f(1,4)T，因为Δt<T，所以n＝0，则T＝0.6s，v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(60,0.6)m/s＝100m/s.若波向左传播，Δt＝nT＋eq\f(3,4)T，Δt<T，所以n＝0，则T＝0.2s，v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(60,0.2)m/s＝300m/s.故A、D选项正确．答案：AD14．解析：波从A向B传播，AB间的距离Δx＝n＋eq\f(3,4)λ，n＝0,1,2，…由题，波长大于1m，则n只能取0，即有Δx＝eq\f(3,4)λ，波长λ＝eq\f(4,3)m，波速为v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(1,3)m/s，A正确，B错误；3s末A、B两质点的位移分别为yA＝－2cm，yB＝0，位移不同，C错误；由振动图像读出，1s末A质点的位移y′A＝2cm，处于波峰，速度最小；B质点的位移y′B＝0，处于平衡位置，速度最大，所以1s末A质点的速度小于B质点的速度，D正确．答案：AD15．解析：(1)假如巡警车接收到的超声波频率比发出时低，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互远离．又由于巡警车在后且车速恒定，所以轿车的速度大于100km/h.(2)假如巡警车接收到的超声波频率比发出时高，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互靠近，同理可知，轿车的速度小于100km/h.答案：(1)轿车的速度大于100km/h(2)轿车的速度小于100km/h16．解析：(1)该波的周期为T＝eq\f(1,f)＝eq\f(1,5)s＝0.2s，由图知，质点P、O起先振动的时刻之差为Δt＝eq\f(T,4)＝0.05s；(2)该波的波长为λ＝vT＝10×0.2m＝2m，依据波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，可知，两列波在x＝1m和x＝5m之间引起的合振动振幅极大的质点的x坐标为：1m、2m、3m、4m、5m.合振动振幅微小的质点的x坐标为1.5m、2.5m、3.5m、4.5m.答案：(1)0.05s