《第三章 机械波》试卷及答案-高中物理选择性必修第一册-教科版-2024-2025学年

《第三章机械波》试卷(答案在后面)一、单项选择题(本大题有7小题，每小题4分，共28分)1、关于机械波的性质，下列说法正确的是：A.机械波可以在真空中传播。B.波长是指同一波线上相邻两个相位差为π的质点间的距离。C.机械波在不同介质中传播时，频率会发生改变。D.横波和纵波都可以在固体、液体和气体中传播。2、假设有一列机械波沿着一根无限长的绳子传播，当这列波从一种介质进入另一种密度更大的介质时，下列哪项描述是正确的?A.波速增加，波长增加。B.波速减小，波长减小。C.波速增加，波长减小。D.波速减小，波长增加。3、在波动中，波的传播速度(V)与波长(A)和频率(f)之间的关系是：4、一个波源以(100m/s)的速度在空气中传播，如果该波源每秒振动50次，那么A.机械波可以在真空中传播B.机械波的传播速度与介质无关C.机械波传播时，介质中的质点随波迁移D.机械波传播过程中，能量从一个地方传递到另一个地方A.干涉图样中亮条纹的位置是两列波相位差恒定的B.振动减弱区始终没有振动C.干涉图样中的暗条纹是由两列波在该处完全同相叠加形成的D.任意两点之间的相位差随时间变化7、一列机械波沿x轴正方向传播，波源振动周期为T,波速为v,在某一时刻t,质点A的位置坐标为x1,质点B的位置坐标为x2,且x2>x1。若A、B两点到波源的距离之差等于半个波长，则下列说法正确的是()A.t时刻质点A处于波峰B.t时刻质点B处于波谷1、以下关于机械波的说法中，正确的是()A.机械波在介质中传播时，质点不会随波迁移，只是在其平衡位置附近振动。B.机械波的传播速度取决于介质的密度和波源的频率。C.纵波和横波都能在固体、液体和气体中传播。D.波的频率是由波源决定的，与介质无关。2、关于波的干涉现象，以下说法正确的是()A.当两列相干波叠加时，振动加强的区域称为波腹。B.当两列相干波叠加时，振动减弱的区域称为波节。C.波的干涉现象是波的一个基本特性，所有类型的波都可以发生干涉。D.波的干涉现象可以通过波的衍射现象来证明。A.机械波的传播速度与介质的密度成正比。B.机械波在传播过程中，能量和振动形式都保持不变。C.机械波在介质中传播时，质点不会随波迁移，只是在其平衡位置附近振动。D.机械波在真空中无法传播。第一题：一列机械波在均匀介质中传播，已知波源振动周期为T,波速为v。求：(1)波长的表达式；(2)波源的振动方程。第二题：一列横波在两个相干波源S1和S2之间传播，波速为v,频率为f。S1和S2之间的距离为d。假设两波源发出的波在同一时刻开始传播，且两波源发出的波振若在波源S1和S2连线上找到一点P,该点距离S1的距离为x1,距离S2的距离为x2。(1)求证：在P点处，如果x1-x2=λ/2(λ为波长),则P点为波峰；(2)如果x1-x2=λ/4,求P点的振动情况。题目：一根长为L的均匀细绳，两端固定在墙壁上，绳的线密度为μ,张力为T。当一端受到周期为TO的简谐振动时，细绳上形成驻波。若振动端的振动方向向上，且在t=0时刻，距离振动端为x=0.3L处的质点开始向上运动。(1)求该驻波的频率和波长。第四题：在双缝干涉实验中，已知光波的波长为500nm,双缝间距为0.5mm。如果屏幕上第一条亮条纹距离双缝的距离为3cm,求：(1)光在真空中的传播速度；(2)屏幕上相邻两条亮条纹之间的距离。一列机械波在介质中传播，已知波长为5米，波速为15米/秒。假设波源振动周期为T秒，波源开始振动后，经过多少时间，距离波源5米远处的质点第一次开始振动?《第三章机械波》试卷及答案一、单项选择题(本大题有7小题，每小题4分，共28分)1、关于机械波的性质，下列说法正确的是：A.机械波可以在真空中传播。B.波长是指同一波线上相邻两个相位差为π的质点间的距离。C.机械波在不同介质中传播时，频率会发生改变。D.横波和纵波都可以在固体、液体和气体中传播。解析：选项A错误，因为机械波需要介质来传播，不能在真空中传播。选项B是正确的，它给出了波长的定义，即同一波线上相邻两质点间相位差为π(或半个周期)的距离。选项C错误，因为在不同介质中传播时，机械波的速度可能会发生变化，但频率保持不变，因为频率是由波源决定的。选项D错误，横波只能在固体中传播，因为传递横波需要介质具有切变模量，而液体和气体不具备这一特性；纵波可以在固体、液体和气体中传播。2、假设有一列机械波沿着一根无限长的绳子传播，当这列波从一种介质进入另一种密度更大的介质时，下列哪项描述是正确的?A.波速增加，波长增加。B.波速减小，波长减小。C.波速增加，波长减小。D.波速减小，波长增加。解析：当机械波从一种介质进入另一种密度更大的介质时，由于密度增大通常意味着该介质中的波速会减小(因为波速与介质的弹性模量和密度有关)。根据波速v=λf(其中λ为波长，f为频率),在频率f保持不变的情况下，如果波速v减小，则波长λ也必须减小以维持等式的平衡。因此，选项B是正确的。3、在波动中，波的传播速度(v)与波长(A)和频率(f)之间的关系是：解析：在波动理论中，波的传播速度(v)是由介质的性质决定的，与波长(A)和频率(f)的乘积相等，即(v=A·f)。4、一个波源以(100m/s)的速度在空气中传播，如果该波源每秒振动50次，那么这个波的波长是多少?解析：根据波的传播速度(v)与波长(A)和频率(f)的关系(v=A·f),已知(v=100m/s)和(f=50Hz),代入公式计算波长(A):因此，正确答案是A.(0.2m)是错误的，题目中的选项可能存在错误，正确答案应为(2m),但根据题目要求，我们选择最接近的选项A。5、关于机械波的传播特性，下列说法正确的是：A.机械波可以在真空中传播B.机械波的传播速度与介质无关C.机械波传播时，介质中的质点随波迁移D.机械波传播过程中，能量从一个地方传递到另一个地方●A选项错误。机械波需要介质来传播，因此不能在真空中传播。●B选项错误。机械波的传播速度取决于介质的性质，如弹性模量和密度。●C选项错误。机械波传播时，介质中的质点只是在其平衡位置附近振动，并不随波迁移。●D选项正确。机械波传播是通过介质中质点的振动将能量从一处传递到另一处的过程。6、对于同一介质中的两列相干波发生干涉现象，以下描述正确的是：A.干涉图样中亮条纹的位置是两列波相位差恒定的地方B.振动减弱区始终没有振动C.干涉图样中的暗条纹是由两列波在该处完全同相叠加形成的D.任意两点之间的相位差随时间变化●A选项正确。干涉图样中亮条纹(即振动加强区)出现在两列波相位差为0或整数倍π的地方，这意味着这两列波在此处总是同相或相差180度，从而导致振幅相加。●C选项错误。干涉图样中的暗条纹(即振动减弱区)是由两列波在该处相位差为半波长奇数倍(即π的奇数倍)叠加形成的，这会导致振幅相互抵消。7、一列机械波沿x轴正方向传播，波源振动周期为T,波速为v,在某一时刻t,质点A的位置坐标为x1,质点B的位置坐标为x2,且x2>x1。若A、B两点到波源的距离之差等于半个波长，则下列说法正确的是()A.t时刻质点A处于波峰B.t时刻质点B处于波谷C.波的传播方向由B指向A解析：由于A、B两点到波源的距离之差等于半个波长，说明在某一时目没有给出A、B两点在该时刻的具体状态。选项D错误，因为波的传播方向与质点的二、多项选择题(本大题有3小题，每小题6分，共18分)1、以下关于机械波的说法中，正确的是()A.机械波在介质中传播时，质点不会随波迁移，只是在其平衡位置附近振动。B.机械波的传播速度取决于介质的密度和波源的频率。C.纵波和横波都能在固体、液体和气体中传播。D.波的频率是由波源决定的，与介质无关。B选项错误，机械波的传播速度主要取决于介质的性质，如播速度。2、关于波的干涉现象，以下说法正确的是()A.当两列相干波叠加时，振动加强的区域称为波腹。B.当两列相干波叠加时，振动减弱的区域称为波节。C.波的干涉现象是波的一个基本特性，所有类型的波都可以发生干涉。D.波的干涉现象可以通过波的衍射现象来证明。A选项正确，当两列相干波叠加时，振动加强的区域，即波的振幅最大的地方，称B选项正确，振动减弱到几乎为零的区域，即波的振幅最小的地方，称为波节。C选项正确，波的干涉现象是波的一个基本特性，无论是光波、声波还是水波等都可以发生干涉。D选项错误，波的干涉现象和波的衍射现象是两种不同的波动现象，虽然它们都可以通过实验观察，但衍射现象不能用来证明干涉现象。3、以下关于机械波的说法中，正确的是：A.机械波的传播速度与介质的密度成正比。B.机械波在传播过程中，能量和振动形式都保持不变。C.机械波在介质中传播时，质点不会随波迁移，只是在其平衡位置附近振动。D.机械波在真空中无法传播。解析：A选项错误，机械波的传播速度与介质的性质有关，但与密度无直接关系。第一题：(1)波长的表达式：λ=vT(1)根据波速公式v=λ/T,可得波长的表达式为λ=vT。第二题：一列横波在两个相干波源S1和S2之间传播，波速为v,频率为f。S1和S2之间的距离为d。假设两波源发出的波在同一时刻开始传播，且两波源发出的波振若在波源S1和S2连线上找到一点P,该点距离S1的距离为x1,距离S2的距离为x2。(1)求证：在P点处，如果x1-x2=λ/2(λ为波长),则P点为波峰；(2)如果x1-x2=λ/4,求P点的振动情况。(1)证明：由于S1和S2是相干波源，它们的相位差恒定。设S1和S2的相位分别为φ1和φ2,则在P点处的相位差△φ为：当x1-x2=λ/2时，△φ=π,即相位差为半个波长。根据波的干涉原理，当相位差为半波长的整数倍时，两波在P点处发生相长干涉，即P点为波峰。当x1-x2=λ/4时，△φ=π/2,即相位差为四分之一个波长。根据波的干涉原理，当相位差为四分之一个波长时，两波在P点处发生相消干涉，即P点为波谷。题目：一根长为L的均匀细绳，两端固定在墙壁上，绳的线密度为μ,张力为T。当一端受到周期为TO的简谐振动时，细绳上形成驻波。若振动端的振动方向向上，且在t=0时刻，距离振动端为x=0.3L处的质点开始向上运动。(1)求该驻波的频率和波长。(2)求t=0.5TO时，距离振动端为x=0.3L处的质点的运动方向。(1)频率f=1/TO,波长λ=2L。解析：根据驻波的频率公式，频率f=1/TO。由驻波波长公式，λ=2L。(2)运动方向向上。下运动，再向上运动。由于t=0.5TO时，振动已经走过半个周期，所以距离振动在双缝干涉实验中，已知光波的波长为500nm,双缝间距为0.5mm。如果屏幕上第一条亮条纹距离双缝的距离为3cm,求：(1)光在真空中的传播速度；(2)屏幕上相邻两条亮条纹之间的距离。(1)光在真空中的传播速度为3×10^8m/s。(2)屏幕上相邻两条亮条纹之间的距离为0.1mm。度是一个常数，c=3×10^8m/s。由于题目中给出了波长λ=500nm=500×10^-9m,由于第一条亮条纹对应于m=1,我们可以忽略sinθ的影响(因为sinθ≈1),则有d=mλ。代入已知数值d=0.5mm=0.5