【名师一号】2021年人教版物理双基限时练-选修3-4：第十二章《机械波》单元测试

单元测评(二)机械波(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．关于多普勒效应说法正确的是()A．若波源向观看者靠近，则波源发出的频率变小B．若波源向观看者靠近，则观看者接收到的频率变大C．若观看者远离波源，则波源发出的频率变小D．若波源和观看者相互接近，则波源发出的频率变大解析：若波源向观看者靠近，则波源发出的频率不变，观看者接收到的频率会变大，A、D错误，B正确．若观看者远离波源，波源发出的频率也不变，C错误．答案：B2．关于波的干涉和衍射，下列说法中正确的是()A．只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉B．任何两列波相遇，都能产生干涉C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动状况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉D．波长很小的波可以产生衍射，不能产生干涉解析：干涉是波的特有现象，只要满足两列波的频率相等，振动状况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉，选项A、B、D错误，C正确．答案：C3.(多选题)一列水波通过某孔的实际状况如右图所示，现把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，水波通过孔后的假想状况如下图中的四幅图所示，其假想错误的图示有()A.孔变小B.孔变小C.波长变大D.波长变大解析：衍射现象是普遍存在的．波遇到障碍物时都有绕过障碍物的特性，即衍射现象，但只有当障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多时才能观看到明显的衍射现象．答案：BD4.(多选题)如图表示两列同频率相干水波在t＝0时刻的叠加状况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm(且在图中所示范围内振幅不变)，波速为2m/s，波长为0.4m，E点为BD连线和AC连线的交点．下列叙述正确的是()A．A、C两点都是振动加强的B．振动加强的点只有B、E、DC．直线BD上的全部点都是振动加强的D．B、D两点在该时刻的竖直高度差为8cm答案：CD5．一个小石子投向安静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，假如此时水面上有一片树叶，下列对树叶运动状况的叙述正确的是()A．树叶渐渐向湖心运动B．树叶渐渐向湖岸漂去C．在原处上下振动D．沿着波纹做圆周运动解析：由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的位置四周做振动，故选C.答案：C6.如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示．由此可判定此横波()A．向右传播，且此时质点B正向上运动B．向右传播，且此时质点C正向下运动C．向左传播，且此时质点D正向上运动D．向左传播，且此时质点E正向下运动解析：先依据A点向上运动，可判定波向左传播(后一质点总是落后于前一质点的振动)，然后依据同一原则可断定D点应向上运动，选项C正确．答案：C7．一简谐横波在x轴上传播，波源的振动周期T＝0.1s，在某一时刻的波形如图所示，且此时a点向下运动，则()A．波速为20m/s，波向x轴正方向传播B．波速为10m/s，波向x轴负方向传播C．波速为20m/s，波向x轴负方向传播D．波速为10m/s，波向x轴正方向传播解析：v＝eq\f(λ,T)＝20m/s，因a点向下运动所以波沿x轴正方向传播．答案：A8.如右图所示，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时波形的是下图中的()ABCD解析：T＞0.5s且波沿x轴正向传播所以Δt＝eq\f(T,4)，T＝2s．t3＝7.5s＝3eq\f(3,4)T，故t3＝7.5s时波形应为D.答案：D9.一列横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，质点A的平衡位置与坐标原点O相距0.5m，此时质点A沿y轴正方向运动，经过0.02s第一次到达最大位移处．由此可知()A．这列波的波长为2mB．这列波的频率为50HzC．这列波的波速为25m/sD．这列波沿x轴正方向传播解析：由题中图象可知这列波的波长为2×0.5m＝1m，故A错误；质点A沿y轴正方向运动，因此波源在A的左侧，波沿x轴正方向传播，D正确；A由平衡位置，经过eq\f(1,4)T第一次到达最大位移处，所以波的周期为0.08s，频率为12.5Hz，由v＝eq\f(λ,T)知，波速v＝eq\f(1m,0.08s)＝12.5m/s，故B、C错误．答案：D10．在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40m处，如图所示．在x＝400m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()A．波源开头振动时方向沿y轴正方向B．从t＝0开头经0.15s，x＝40m的质点运动的路程为0.6mC．接收器在t＝2s时才能接收到此波D．若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9Hz解析：由图知，x＝40m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y轴负向)，A错；由图知λ＝20m，A＝10cm，T＝eq\f(λ,v)＝0.1s，而Δt1＝0.15s＝eq\f(3,2)T，所以x＝40m的质点0.15s运动的路程为s＝eq\f(3,2)×4A＝6A＝60cm＝0.6m，B对；波由x＝40m处传到x＝400m处所需时间Δt＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(360,200)s＝1.8s，C错．当波源向x轴正向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f＝eq\f(1,T)＝10Hz，D错．答案：B11．(多选题)一列简谐横波，在t＝0时波形如图所示，P、Q两点的坐标分别为(－1,0)、(－7,0)，波的传播方向由右向左，已知t＝0.7s，P点其次次消灭波峰，则()A．t＝0.9s，Q点第一次消灭波峰B．t＝1.2s，Q点第一次消灭波峰C．振源起振方向肯定向上D．质点Q位于波峰时，质点P位于波谷解析：由图知波长λ＝4m，其次个波峰到达P点所需时间为eq\f(7,4)T＝0.7s，有T＝0.4s，波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.4)m/s＝10m/s.第一个波峰传播到Q，传播距离Δx＝2－(－7)m＝9m，所需时间Δt＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(9,10)＝0.9s，故A选项正确，B选项错误．P、Q两点间距6m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(1,2)))λ，振动状况相反，选项D正确．波的最前方x＝1m处的质点正处于平衡位置向上运动，由此可知波源起振方向向上，选项C正确．答案：ACD12.(多选题)在波的传播方向上有A、B两点，相距1.8m，它们的振动图象如图所示，波的传播速度的大小可能是()A．18m/s B．12m/sC．6m/s D．3.6m/s解析：由振动图象可看出：T＝0.2sA、B间隔距离为半波长的奇数倍，Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)＝1.8m(n＝0,1,2…)所以λ＝eq\f(3.6,2n＋1)m(n＝0,1,2…)由v＝eq\f(λ,T)得v＝eq\f(18,2n＋1)m/s(n＝0,1,2，…)将n＝0,1,2…代入得A、C、D选项正确．答案：ACD第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、计算题(本题有4小题，共52分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最终答案的不得分．有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(12分)正在报警的警钟每隔0.5s响一声．一个人正坐在以60km/h的速度向着警钟行驶的车中．已知声音在空气中的速度为330m/s，则这个人在每分钟内能听到几次警钟？解析：先设空气中声速为v0.在时间T内传播的距离s0＝v0T(T为周期)，(2分)而声波在时间t内走的距离为s1＝v0t；(2分)因而人不动时听到的钟声次数n0＝eq\f(s1,s0)＝eq\f(v0t,v0T)＝eq\f(t,T)，(3分)假如人以v的速度向声源运动，则声波在时间t内距离为s2＝(v0＋v)t，(2分)此时人听到的钟声次数为n＝eq\f(s2,s0)＝eq\f(v＋v0,v0)·eq\f(t,T)＝126次．(3分)答案：126次14．(12分)如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)上图中若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点向上振动最强，哪些点向下振动最强，哪些点振动最弱？解析：(1)只打开S2时，波源S产生的波传播到狭缝S2时，由于狭缝的尺寸比波长小，于是水面波在狭缝S2处发生衍射现象，水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来．(4分)(2)由于SS1＝SS2，从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动状况完全相同，当S1、S2都打开时产生相干波，它们在空间相遇时产生干涉现象，一些地方振动加强，一些地方振动减弱，加强区与减弱区相互隔开，发生明显的干涉．(4分)(3)质点D是波峰与波峰相遇处，是该时刻向上振动最强点，质点B是波谷与波谷相遇处，是该时刻向下振动最强点，质点A、C是波峰与波谷相遇的地方，这两点振动最弱．加强和减弱是指质点的猛烈程度，或者说是振幅大小的差异，加强点的振幅大，减弱点振幅小，但它们的位移是随时间变化的，某一时刻加强点的位移完全可以小于减弱点的位移，当然也可以为零．(4分)答案：(1)发生衍射(2)发生干涉(3)质点D是向上振动最强点，质点B是向下振动最强点，质点A、C是振动最弱点15．(14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．则：(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)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？解析：(1)由题意知：周期T＝eq\f(60,20)s＝3s．(2分)设波长为λ，则5λ＋eq\f(λ,2)＝24m，λ＝eq\f(48,11)m．(2分)由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(48,11×3)m/s＝eq\f(16,11)m/s.(2分)(2)由于λ＝eq\f(48,11)m，大于直立电线杆的直径，所以此波通过直立的电线杆时会发生明显的衍射现象．(4分)(3)、(4)由于λ＝eq\f(48,11)m>3m，所以此波无论是通过直径为3m的桥墩，还是通过宽为3m的涵洞，都能发生明显的衍射现象．(6分)答案：(1)eq\f(48,11)meq\f(16,11)m/s(2)会(3)能(4)能16．(14分)如下图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图象，虚线是0.2s后它的波形图象，则这列波可能的波速为多大？解析：由于没有指明传播方向，应考虑两种状况：右传或左传．(2分)若向右传播s右＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ＝(4n＋1)m，(3分)所以v右＝eq\f(s右,t)m/s＝