《第三章 机械波》试卷及答案-高中物理选择性必修 第一册-粤教版-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)A.机械波传播不需要介质，可以在真空中传播B.波动方程中的波速v与波的频率f成正比，与波长λ无关C.横波和纵波都可以在固体、液体和气体中传播D.在波的传播过程中，介质中的质点并不随波迁移2、假设有一列简谐波沿绳子传播，当这列波从一种介质进入另一A.波速增加，波长变长B.波速减小，频率不变，波长变短C.波速不变，频率和波长都变化D.波速减小，频率变大，波长变长B.平行C.垂直且在同一平面内D.平行且在同一平面内A.机械波只能在介质中传播，不能在真空中传播B.所有类型的机械波都能在所有介质中传播C.机械波的传播速度只与介质的密度有关D.机械波的频率由波源决定，与介质无关5、一列简谐横波沿x轴传播，波速为v=20m/s,波长λ=4m。若在t=0时刻，坐标原点0处的质点位于平衡位置并向上振动，则下列哪个选项正确描述了x=2m处质点在t=0.2s时的状态?A.位于平衡位置上方，向下振动B.位于平衡位置下方，向上振动C.位于平衡位置上方，向上振动D.位于平衡位置下方，向下振动6、关于机械波的干涉现象，下面哪一项描述是正确的?B.只有当两列波的频率完全相同的时候，才会发生干涉现象。C.干涉现象只能发生在横波中。D.在干涉加强区，质点的振幅比单个波源单独存在时更大。7、在波源振动方向垂直于传播方向的横波中，下列说法正确的是()A.质点的振动方向总是与波的传播方向相同B.波的传播速度与质点的振动速度无关C.质点的振动方向与波的传播方向垂直D.波峰是波传播过程中能量最集中的地方A.机械波可以在真空中传播。B.机械波的传播速度与介质的性质无关。C.在同一介质中，不同频率的机械波传播速度相同。D.机械波传播过程中，质点不会随波迁移。2、当一个波源向静止观察者靠近时，观察者接收到的波的频率会如何变化?A.频率不变B.频率增加C.频率减少D.波长增加3、在以下关于机械波的说法中，正确的是()B.机械波在介质中传播时，介质的质点不会离开其平衡位置。C.机械波在传播过程中，能量会随着波向前传递，但质点不随波迁移。50m/s),人以频率(f=2Hz)振动绳子的一端，形成一个驻波模式，其中相邻两个波节(2)若绳子上形成了3个波腹和2个波节(不包括两端点),则绳子的长度(L)是多少?(3)如果要在这根绳子上产生第四个谐波(即四次谐波),需要改变振动频率(f)到多少?波速、波长、周期和频率的关系题目：一列简谐波在空气中的传播速度为340m/s,如果该波的波长为4m,那么该波的周期和频率分别是多少?第三题一列机械波在均匀介质中传播，已知该波的波长为(A=2m),频率为(f=50Hz)。假设这列波以恒定速度(v)传播，并且在同一介质中遇到了一个障碍物，形成了驻波。设驻波的第一个节点(即振动最弱点)距离障碍物(1.5m)。(2)解释为什么会在遇到障碍物后形成驻波。(3)计算从障碍物到第一个抗节点(即振动最强点)的距离。(4)如果介质的特性发生变化，使得波速增加了一倍，问新的波长将会是多少?假设题目：一列简谐波在空气中传播，波源频率为500Hz,波速为350m/s。若某时刻在距离波源20m处的质点P开始向上运动，请分析以下情况：(1)描述质点P开始向上运动时波前的形状；(2)说明波传播过程中，波前形状如何变化；(3)计算从质点P开始向上运动到该点再次向上运动所经过的时间。第五题一个简谐波沿绳子传播，其波动方程为(x(x,t)=0.2sin(4πx-10nt+3))(m),其中(x)的单位是米(m),(t)的单位是秒(s)。求：1.波的振幅、波长、频率和波速。2.给定位置(x=0.5)m处质点的振动初相位。《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、下列关于机械波的说法中正确的是：A.机械波传播不需要介质，可以在真空中传播B.波动方程中的波速v与波的频率f成正比，与波长λ无关C.横波和纵波都可以在固体、液体和气体中传播D.在波的传播过程中，介质中的质点并不随波迁移解析：选项A错误，因为机械波需要通过物质介质来传递能量，不能在真空中传播；选项B错误，根据波动方程(v=fA),波速v与频率f和波长λ都有关系；选项C错误，横波只能在固体中传播，而纵波可以在固体、液体和气体中传播；选项D正确，A.波速增加，波长变长B.波速减小，频率不变，波长变短C.波速不变，频率和波长都变化D.波速减小，频率变大，波长变长解析：根据波在不同介质中传播时的基本原理，当波从一种介质进入另一种介质时，其频率保持不变(因为频率是由波源决定的),而波速会因介质的不同而改变。由于波速v等于波长λ乘以频率f((v=Af)),如果波速减小且频率不变，则波长必须相应地变短。因此，选项B是正确的。选项A、C和D均不符合上述物理规律。A.垂直B.平行C.垂直且在同一平面内D.平行且在同一平面内解析：在横波传播过程中，波的振动方向总是垂直于波的传播方向。这是横波与纵波的主要区别之一，纵波的振动方向与传播方向相同或相反。A.机械波只能在介质中传播，不能在真空中传播D.机械波的频率由波源决定，与介质无关解析：A选项正确，因为机械波需要介质来传播，真空中没有介质，所以机械波不能在真空中传播。D选项正确，机械波的频率由波源决定，不随介质的变化而变化。B选项错误，因为不同类型的机械波(如声波、水波)可能在某些介质中传播而在其他介质中不传播。C选项错误，机械波的传播速度不仅与介质的密度有关，还与介质的弹性A.位于平衡位置上方，向下振动C.位于平衡位置上方，向上振动D.位于平衡位置下方，向下振动/v=4m/20m/s=0.2s。因此，在t=0.2s时正好是经过了一个完整的周期，即波形会重复在t=0时刻，坐标原点0处的质点位于平衡位置并向上振动，意味着这是一个正弦波，且此时波峰或波谷还未到达0点。因为波向x轴正方向传播，所以对于x=2m的位置(即半个波长),它会与0点相位相反。由于0点在t=0时向上振动，那么x=2m处的质点将处于平衡位置并向相反方向振动，也就是向下振动。当时间过了一个周期后，即t=0.2s时，x=2m处的质点状态会回到和t=0时刻相同的情况，但由于波的传播，它现在应该处于波峰之上，故而它会在平衡位置上方并且向下振动。6、关于机械波的干涉现象，下面哪一项描述是正确的?A.当两列波相遇时，它们的振幅总是简单相加。B.只有当两列波的频率完全相同的时候，才会发生干涉现象。C.干涉现象只能发生在横波中。D.在干涉加强区，质点的振幅比单个波源单独存在时更大。A项错误，因为两列波相遇时，它们在空间某一点的合振幅是由该点两列波单独产生的位移矢量叠加得到的结果，而不是简单的振幅相加；这涉及到波的相干性以及相位B项不准确，虽然频率相同是稳定干涉图案形成的一个必要条件，但并非唯一条件，还需要考虑相位差保持恒定等其他因素。C项错误，干涉现象不仅限于横波，纵波也能产生干涉现象，比如声波就是一种纵D项正确，干涉加强区域指的是两列波在该区域内的相位差导致合成振幅最大，因7、在波源振动方向垂直于传播方向的横波中，下列说法正确的是()A.质点的振动方向总是与波的传播方向相同B.波的传播速度与质点的振动速度无关C.质点的振动方向与波的传播方向垂直D.波峰是波传播过程中能量最集中的地方D错误，因为波峰是波传播过程中质点振动最强烈的地方，但不是能量最集中的地方。二、多项选择题(本大题有3小题，每小题6分，共18分)A.机械波可以在真空中传播。C.在同一介质中，不同频率的机械波传播速度相同。D.机械波传播过程中，质点不会随波迁移。速度依赖于介质的性质，如弹性模量和密度等，所以选项B也是错误的。对于选项C,这与频率无关，故选项C正确。选项D描述了机械波时，介质中的粒子只在其平衡位置附近振动，并不随波前进，因此选项D也正确。2、当一个波源向静止观察者靠近时，观察者接收到的波A.频率不变B.频率增加C.频率减少D.波长增加相反，如果波源远离观察者，则观察者接收到的频率会降低。因此，选项选项A表示频率不变，这在波源和观察者相对静止或相互远离时才可能成立；选项C的是频率的变化，而波长变化通常与频率变化成反比关系(假设波速不变)。3、在以下关于机械波的说法中，正确的是()A.机械波在传播过程中，质点的振动方向与波的传播方向相同。B.机械波在介质中传播时，介质的质C.机械波在传播过程中，能量会随着波向前传递，但质点不随波迁移。D.机械波在介质中传播的速度与介质的温度无关。解析：选项A错误，因为在横波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直；选项B正确，机械波传播过程中，介质中的质点仅在其平衡位置附近振动，不会随波迁移；选项C正确，机械波传播的是能量，而非介质质点本身；选项D错误，机械波在介质中的传播速度与介质的温度有关，通常情况下，温度越高，波速越快。第一题50m/s),人以频率(f=2Hz)振动绳子的一端，形成一个驻波模式，其中相邻两个波节(1)该驻波的波长(A)是多少?(2)若绳子上形成了3个波腹和2个波节(不包括两端点),则绳子的长度(L)是多少?(3)如果要在这根绳子上产生第四个谐波(即四次谐波),需要改变振动频率(f)到多少?(1)根据驻波的特性，我们知道相邻两个波节之间的距离等于半个波长。因此，波长(A)可以通过下面的关系计算出来：(2)对于一个有3个波腹和2个波节(除了两端点之外)的驻波来说，这意味着存在三个完整的半波长(每个波腹到相邻波节代表半个波长)。因此，绳子的总长度(L)将是这些半波长的总和，即：(3)对于一个弦或类似系统中的第(n)个谐波，波长与基本波长的关系其中(A)是基频对应的波长，而(n)是谐波次数。由于波速(V)在给定介质中保持不变，我们可以通过(v=fA)的关系来找到新的频率(f)。对于第四谐波，(n=4),所以波长变。因为波速(V)不变，我们有：由题目给出的数据，我们知道(v=50m/s)和(A₁=2.0m),所以：因此，为了产生第四谐波，振动频率(f)需要调整到(100Hz)。波速、波长、周期和频率的关系题目：一列简谐波在空气中的传播速度为340m/s,如果该波的波长为4m,那么该波的周期和频率分别是多少?周期T=1.18s频率f=0.85Hz解析：根据波速、波长、周期和频率之间的关系公式：v=λf=Tλ,我们可以解出周期T和频率f。340=4f解得频率f=85Hz再代入公式v=Tλ,得：所以，该波的周期为1.18s,频率为0.85Hz。题目：一列机械波在均匀介质中传播，已知该波的波长为(A=2m),频率为(f=50Hz)。设驻波的第一个节点(即振动最弱点)距离障碍物(1.5m)。(1)求该波的传播速度(v)。(2)解释为什么会在遇到障碍物后形成驻波。(3)计算从障碍物到第一个抗节点(即振动最强点)的距离。(4)如果介质的特性发生变化，使得波速增加了一倍，问新的波长将会是多少?假设频率不变。答案及解析：(1)求该波的传播速度(v)根据波的速度公式(v=Af),我们可以计算出波的传播速度。给定波长(A=2m)适(例如，反射波相对于入射波有半波长或其奇数倍的路径差),它们就会在某些位置振幅最大(抗节点)和最小(节点)的点。在驻波中，相邻的节点和抗节点之间的距离等于四分之一波中提到第一个节点距离障碍物(1.5m),我们知道节点与障碍物之间正(4)如果介质的特性发生变化，使得波速增加了一倍，问新的波长将会是多少?假设根据波速公式(v=Af),如果我们保持频率(f)不变而将波速(v)增加一倍，新的波题目：一列简谐波在空气中传播，波源频率为500Hz,波速为350m/s。若某时刻在距离波源20m处的质点P开始向上运动，请分析以下情况：(1)描述质点P开始向上运动时波前的形状；(2)说明波传播过程中，波前形状如何变化；(3)计算从质点P开始向上运动到该点再次向上运动所经过的时间。(1)质点P开始向上运动时，波前的形状是一个向右传播的圆形波面，因为波源产生的波是球面波。(2)波传播过程中，波前形状始终保持圆形，但波面不断扩大，因为波是向外均匀传播的。(3)计算从质点P开始向上运动到该点再次向上运动所经过的时间，首先需要确定波长的周期。由于波速v=λf,