第十二章机械波章末测试(人教版选修3-4)

第1页共8页章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分)1．下列说法中正确的是()．A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C．只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象D．只有波才有衍射现象解析波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小．孔径大并不是不发生衍射，只是更突出原波的传播，波面只有边缘有变化．换句话说，波的衍射现象不明显，所以A、B项错，C项正确．衍射现象是波的特有的现象，所以D项正确．答案CD2．关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()．A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零D．两列频率相同的波相遇时，振动加强点的位移总是比振动减弱点的位移大解析根据波的叠加原理，只要两列波相遇，就会叠加，所以A错；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点不一定总是波峰与波峰，波谷与波谷相遇的点，所以B错；振动加强的点仅是振幅加大，但仍在其平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以C正确，D错．答案C第2页共8页3．一列声波在第一种均匀介质中的波长为λ1，在第二种均匀介质中的波长为λ2，若λ1＝2λ2，则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分别为()．A．2∶1，1∶1B．1∶2，1∶4C．1∶1，2∶1D．1∶1，1∶2解析声波频率只与声源有关，与介质无关，即f1∶f2＝1∶1，根据v＝λf得v1∶v2＝λ1∶λ2＝2∶1.答案C4．水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可以()．A．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率B．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率C．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率D．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率解析发生明显衍射的条件：小孔的尺寸与水波波长差不多，或比水波波长小，为使衍射现象更不明显，可以增大小孔尺寸，同时减小水波的波长或增大水波的频率．答案A5．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻其波形图如图1所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动．由此可知()．图1A．该波沿x轴正方向传播B．c正向上运动C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达最大位移处解析a正向上运动，由波形图可知，a会带动其右边质点振动，所以波应沿第3页共8页x轴正方向传播，选项A对；b应当向上运动，c向下运动，选项B错；由于b向上运动，c向下运动，所以b比c先到达平衡位置，c比b先到达最大位移处，选项C对，D错．答案AC6．两列频率相同声波，在空气中相遇发生干涉现象时()．A．振动加强质点的位移总是最大，不随时间改变B．在某一时刻，振动加强质点的位移可能小于振动减弱点的位移C．振动加强质点的位移随时间不断变化D．振动减弱点的振幅一定小于振动加强点的振幅解析干涉时，振动加强点的振幅不随时间变化，位移随时间改变，有可能小于振动减弱点的位移，振动减弱点的振幅一定小于振动加强点的振幅．答案BCD7．(2012·天津卷，7)沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图2所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s，则t＝140s时()．图2A．质点M对平衡位置的位移一定为负值B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反解析当t＝140s时，波传播的距离Δx＝vt＝40×140m＝1m，所以当t＝140s时波的图象如图所示，由图可知，M对平衡位置的位移为正值，且沿y轴负方向运动，故第4页共8页选项A、B错误；根据F＝－kx及a＝－kmx知，加速度方向与位移方向相反，沿y轴负方向，与速度方向相同，选项C、D正确．答案CD8．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图3(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt，第一次出现如图3(b)所示的波形，则该波的()．图3A．周期为Δt，波长为8LB．周期为23Δt，波长为8LC．周期为23Δt，波速为12LΔtD．周期为Δt，波速为8LΔt解析由题图(b)可判断波长为8L，质点9振动方向向上，而质点1开始时向下振动，说明质点9右边还有半个波长未画出，即在Δt时间内传播了1.5个波长，Δt为1.5个周期，所以其周期为23Δt，由波长、周期、波速之间的关系v＝λT得v＝12LΔt，所以B、C正确．答案BC9．如图4所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别是t1和t2时刻的波形图，已知t2－t1＝1.0s，由图判断下列哪一个波速是不可能的()．第5页共8页图4A．1m/sB．3m/sC．5m/sD．10m/s解析由机械波的周期性和平移法可知：波形由题图中实线所表示的波形变为虚线所表示的波形，波向右传播的可能距离为Δx＝(n＋14)λ＝(4n＋1)m可能的速度为v1＝Δxt2－t1＝(4n＋1)m/s(n＝0，1，2…)①波向左传播的可能距离为Δx′＝(n＋34)λ＝(4n＋3)m可能的速度为v2＝Δx′t2－t1＝(4n＋3)m/s(n＝0，1，2…)②把n取0、1、2、3…代入①②两式可知，选项D是不可能的．答案D10.一列波长大于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的振动图象如图5所示，由此可知()．A．波长为43mB．波速为1m/sC．3s末A、B两质点的位移相同D．1s末A点的振动速度大于B点的振动速度解析由振动图象可知，振动的周期为4s，3s末质点A的位移为－2cm，质点B的位移为零，C错；1s末质点A的振动速度为零，质点B的振动速度最大，D错；由图可知AB两点振动相差(nT＋34T)，所以v＝Δxt＝14n＋3m/s，λ＝vt＝44n＋3m，其中n＝0，1，2…，所以n＝0代入λ＝43m，所以其波长为43m，波速为13m/s.A正确，B错误．答案A图5第6页共8页11.沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图6所示，其波速为200m/s，下列说法中正确的是()．A．图示时刻质点b的速度方向沿y轴负方向B．图示时刻质点a的加速度为零C．若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50HzD．若该波发生明显的衍射现象，该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多图6解析因波向x轴正方向传播，故图示时刻质点b向y轴负方向振动，A对；图示时刻质点a的加速度最大，B错．因该波的频率f＝vλ＝2004Hz＝50Hz，故C对；因该波的波长为4m，故D错．答案C二、非选择题(本题共3小题，共34分)12．(10分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0×105Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图7所示．(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)．(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为4s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．解析(1)如下图所示.图7第7页共8页(2)从图读出λ＝15×10－3m，求出v＝λf＝1500m/s，s＝vt2＝3000m.答案(1)如解析图所示(2)3000m13．(10分)(2012·山东卷，37)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图8所示，介质中质点P、Q分别位于x＝2m、x＝4m处．从t＝0时刻开始计时，当t＝15s时质点Q刚好第4次到达波峰．(1)求波速．(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)．图8解析(1)设简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由图象知，λ＝4m，由题意知t＝3T＋34T①v＝λT②联立①②式，代入数据得，v＝1m/s③(2)质点P做简谐运动的表达式为y＝0.2sin(0.5πt)m④答案(1)1m/s(2)y＝0.2sin(0.5πt)m14．(14分)如图9所示，甲为某一列简谐波t＝t0时刻的图象，乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象，试讨论：第8页共8页图9(1)波的传播方向和波速大小；(2)画出经过2.3s后波的图象，P质点的位移和P质点运动的路程．解析(1)根据振动图象可以判断P质点在t＝t0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动，由此可确定波沿x轴正向传播．由t＝t0时该波的图象可知λ＝2.0m，根据v＝λf，波传播的频率与波源振动频率相同，而波源振动的频率与介质中各质点振动频率相同，由P质点的振动图象可知，f＝1T＝10.4Hz＝2.5Hz，所以v＝2.0×2.5m/s＝5.0m/s.(2)由于T＝0.4s，所以2.3s＝534T，波形重复5次再沿x轴推进34个波长，经过2.3s后的波的图象如图所示，P质点的位移为10cm，路程s＝4A×5＋3A＝23A＝2.3m.答案(1)波沿x轴正向传播5.0m/s(2)图象见解析，位移为10cm，路程为2.3m