高中物理新教材同步选择性必修第一册 主题2 第Ⅱ部分 检测试卷(三)

检测试卷(三) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共12 小题，每小题4 分，共48 分，其中1～6 题为单项选择题，7～12 题 为多项选择题) 1.以下对机械波的认识正确的是( ) A.形成机械波一定要有波源和介质 B.波源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同 C.横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 D.机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动 答案 A 解析 波源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A 正确.简谐运动形成的波在介 质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总 要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致， 故B、C、D 均错误. 2.(2018·吉林八校联考高二下学期期中)下列关于机械波的说法中，正确的是( ) A.发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零 B.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 C.在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于波长 D.某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大 答案 A 解析 发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，减弱点振幅最小，若两列波的振幅相 等，减弱点的振幅可能为零，故A 正确；产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离 变化，使观察者接收的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B 错误；质点简谐振动 时，一个周期内通过的路程是振幅的4 倍，与波长无关，故C 错误；波速由介质决定，频率 由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D 错误. 3.(2018·沈阳市郊联体高二上学期期末)近年来我国的航空事业迅速发展，战机的超音速飞行 已十分普遍.当战机在地面上空返航时，地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响，引起房 屋门窗的剧烈颤动.这是因为飞机返航加速过程中，当飞机速度接近声速时会使发动机发出 的声波波面在飞机的前方堆积形成音障，当飞机加速冲破音障时发出的巨大响声，称为音爆. 音障的形成与下列哪种现象的形成原理最为相近( ) A.音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱 B.敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音 C.火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低 D.在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话 答案 C 解析 音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱，这是声音的干涉现象，故A 错误； 敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音，这是声音的共振现象，故B 错误；火车 进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低，音调变低表示远离，音调变高表示靠近，该现象 与音障的形成类似，故C 正确；在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声音 的衍射现象，故D 错误. 4.(2017·天津卷)手持较长软绳端点O 以周期T 在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质 点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意图如图1.绳上有另一质点P，且O、P 的平衡位置间 距为L.t＝0 时，O 位于最高点，P 的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是 ( ) 图1 A.该简谐波是纵波 B.该简谐波的最大波长为2L C.t＝时，P 在平衡位置上方 D.t＝时，P 的速度方向竖直向上 答案 C 解析 绳波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，属于横波，纵波的传播方向和质点的振 动方向在同一直线上，故A 错误；根据波形图和波的传播方向可知，位移恰好为零且速度 方向竖直向上的质点与O 点的距离应为L＝λ，其中n＝0、1、2……，波长λ＝，可知当n＝ 0 时波长有最大值，最大值为λm＝4L，故B 错误；0～内P 由平衡位置振动到波峰，～内P 由波峰回到平衡位置，可知t＝时P 在平衡位置上方向上振动，t＝时P 在平衡位置上方向下 振动，故C 正确，D 错误. 5.一列波沿直线传播，在某一时刻的波形图如图2 所示，坐标原点处质点位于波峰，质点A 的位置与坐标原点相距0.5 m，此时质点A 沿y 轴正方向运动，再经过0.02 s 将第一次到达 波峰，下列说法错误的是( ) 图2 A.这列波的波长是2 m B.这列波的频率是50 Hz C.这列波的波速是25 m/s D.这列波的传播方向是沿x 轴的负方向 答案 B 解析 质点A 的位置距原点0.5 m，即＝0.5 m，λ＝2 m，A 对；质点A 向上振动经0.02 s 第 一次到达波峰，即＝0.02 s，波的周期T＝0.08 s，波的频率f＝＝12.5 Hz，B 错；波速v＝λf ＝2×12.5 m/s＝25 m/s，C 对；质点A 向上振动，根据“上下坡法”可以确定该波向x 轴负 方向传播，D 对. 6.质点以坐标原点O 为中心位置在y 轴上做简谐运动，其振动图象如图3 所示，振动在介质 中产生的简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为1.0 m/s.0.3 s 后，此质点立即停止运动，再经 过0.1 s 后的波形图为( ) 图3 答案 C 解析 简谐横波沿x 轴正方向传播，波源停止振动后，波将继续在介质中匀速传播，0.4 s 内 简谐横波在介质中传播的总距离为x＝vt＝0.4 m，即0.4 s 时，x 轴上x＝0.4 m 处的质点刚好 起振，由振动图象可知其起振方向沿y 轴正方向，故C 选项描述的波形图正确. 7.下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图A、B)或障碍物(图C、D)，其中能发 生明显衍射现象的有( ) 答案 BD 解析 图B 中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射现象，图D 中障碍物与波长相差不多， 能发生明显衍射现象，图A 中小孔比波长大得多，不能发生明显衍射现象，图C 中障碍物 比波长大得多，不能发生明显衍射现象.故选B、D. 8.(2018·沈阳铁路实验中学高二下学期期中)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t 时刻波形图 如图4 实线所示，此时波刚好传到P 点，t＋0.6 s 时刻的波形如图中虚线所示，a、b、c、 P、Q 是介质中的质点，则下列说法正确的是( ) 图4 A.这列波的波速可能是50 m/s B.质点a 在这段时间内通过的路程一定小于30 cm C.质点c 在这段时间内通过的路程可能为60 cm D.若周期T＝0.8 s，则在t＋0.8 s 时刻，质点Q 速度最大 答案 AC 解析 由题图波形图可知波长λ＝40 m，且0.6 s＝nT＋T(n＝0，1，2，…)，解得周期T＝ s(n＝0，1，2，…)，当n＝0 时，T＝0.8 s，波速v＝＝50 m/s，选项A 正确；质点a 在平衡 位置上下振动，振动时间为(n＋)T(n＝0，1，2，…)，通过路程x＝(n＋)×4A，当n＝0 时，x 最小＝×4A＝30 cm，故a 在这段时间通过的路程一定不小于30 cm，选项B 错误；若n＝1， 则T＝ s，波传播到c 点所用时间为T，0.6 s＝，则0.6 s 内质点c 振动的时间为T－T＝T，故 在这段时间内质点c 通过的路程为6A＝60 cm，选项C 正确；若T＝0.8 s，在t＋0.8 s 时刻， 质点Q 位于正向最大位移处，速度为零，选项D 错误. 9.某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向 海滩靠近.该同学发现从第1 个波峰到第10 个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确 的是( ) A.该水面波的频率为6 Hz B.该水面波的波长为3 m C.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 答案 BD 解析 从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15 s，所以其振动周期为 T＝ s＝ s，频率为0.6 Hz，A 错；其波长λ＝vT＝1.8× m＝3 m，B 对；波中的质点都上下振 动，不随波迁移，但是能量会随着波的向前传播而传递出去，C 错，D 对. 10.两列简谐横波的振幅都是20 cm，传播速度大小相同.实线波的频率为2 Hz，沿x 轴正方 向传播，虚线波沿x 轴负方向传播.某时刻两列波在如图5 所示区域相遇.则( ) 图5 A.在相遇区域会发生干涉现象 B.实线波和虚线波的频率之比为3∶2 C.平衡位置为x＝6 m 处的质点此刻速度为零 D.从图示时刻起再经过0.25 s，平衡位置为x＝5 m 处的质点的位移y<0 答案 BD 解析 由题图可知λ 实＝4 m，λ 虚＝6 m，又v 实＝v 虚，由v＝λf，得＝＝，B 项正确；因两列 波的频率不同，则在相遇区域不会发生干涉现象，A 项错误；由题图可知平衡位置为x＝6 m 处的质点此刻具有向上的最大速度，C 项错误；v 实＝v 虚＝λ 实f 实＝8 m/s，经0.25 s 两列波 传播的距离均为s＝8×0.25 m＝2 m，再结合题图分析可知，D 项正确. 11.一列简谐横波，某时刻的波形如图6 甲所示，P、Q、M 为该横波上的三个质点，各自的 横坐标位置分别为x＝6 m、x＝10 m、x＝15 m，从该时刻开始计时，波上M 质点的振动图 象如图乙所示，则下列说法正确的是( ) 图6 A.该波波速是25 m/s，传播方向沿x 轴负方向 B.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为2.5 Hz C.若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20 m 大很多 D.从该时刻起，质点Q 将比质点P 先回到平衡位置 答案 AD 解析 因t＝0 时刻M 点在平衡位置向上振动，可知波传播方向沿x 轴负方向，波速v＝＝ m/s＝25 m/s，选项A 正确；该波周期T＝0.8 s，波的频率f＝＝1.25 Hz，若此波遇到另一列 简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为1.25 Hz，选项B 错误；该波波 长λ＝20 m，则若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸约为20 m 或小 于20 m，选项C 错误；该时刻Q 点在负向最大位移处向上振动，而P 点在题图所示位置向 下振动，则从该时刻起，质点Q 将比质点P 先回到平衡位置，选项D 正确. 12.由波源S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20 Hz，波速为 16 m/s.已知介质中P、Q 两质点位于波源S 的两侧，且P、Q 和S 的平衡位置在一条直线上， P、Q 的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m.P、Q 开始振动后，下列 判断正确的是( ) A.P、Q 两质点运动的方向始终相同 B.当S 恰好通过平衡位置时，P、Q 两点也正好通过平衡位置 C.当S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰 D.当S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰 答案 CD 解析 根据题意可得T＝ s＝0.05 s，波速v＝16 m/s，故波长为λ＝vT＝0.8 m，找P 点关于 S 点的对称点P′，根据对称性可知P′和P 的振动情况完全相同，P′、Q 两点相距Δx＝(－)λ＝ λ，为半波长的整数倍，P′、Q 两点振动方向始终相反，即P、Q 两点振动方向始终相反，A 错误；P 点距离S 点x＝19λ，当S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 点在波峰，同理Q 点相 距S 点x′＝18λ，当S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 点在波峰，C、D 正确，B 错误. 二、填空题(本题共2 小题，共12 分) 13.(4 分)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，图7 甲是波传播到x＝5 m 处的M 点时的波形图， 图乙是质点N(x＝3 m)从此时刻开始计时的振动图象，Q 是位于x＝10 m 处的质点，则Q 点 开始振动时，振动方向沿y 轴________方向(填“正”或“负”)；经过________ s，Q 点第 一次到达波峰. 图7 答案 负 8(每空2 分) 解析 题图甲所示的波形为波刚传到M 点的波形，由题图甲可知，此时质点M 的振动方向 向下，故Q 点开始振动的方向沿y 轴负方向.由题图甲可以看出波长λ＝4 m，由题图乙可以 看出周期T＝4 s，所以波速v＝＝ m/s＝1 m/s.由题图甲还可以看出，最前面的波峰距Q 点的 距离Δx＝8 m，故最前面的波峰传播到Q 点，也就是Q 点第一次到达波峰的时间，则t＝＝ s＝8 s. 14.(8 分)图8 为某一简谐横波在t＝0 时刻的波形图，由此可知该波沿________传播，该时刻 a、b、c 三点中加速度最大的是_______点，若从这一时刻开始，第一次最快回到平衡位置 的是_______点，若t＝0.02 s 时，质点c 第一次到达波谷处，则此波的波速为_______ m/s. 图8 答案 x 轴正方向 c c 100(每空2 分) 三、计算题(本题共4 小题，共40 分) 15.(9 分)(2018·资阳中学高二下学期期中考试)平衡位置位于原点O 的波源发出的简谐横波在 均匀介质中沿水平x 轴传播，P、Q 为x 轴上的两个点(均位于x 轴正向)，P 与O 的距离为 35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间.已知波源自t＝0 时由平衡位置开始向上振动， 周期T＝1 s，振幅A＝5 cm.当波传到P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平 衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置.求： (1)P、Q 间的距离； (2)从t＝0 开始到平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的 路程. 答案 (1)133 cm (2)125 cm 解析 (1)由题意，O、P 两点间的距离与波长λ 之间满足OP＝λ＝35 cm(1 分) 解得λ＝28 cm(1 分) 波速为v＝＝0.28 m/s(1 分) 在5 s 的时间间隔内，波传播的距离为x＝vt＝1.4 m＝140 cm(1 分) 由题意有x＝PQ＋(1 分) 解得PQ＝133 cm(1 分) (2)Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源振动的时间为t1＝＋T＝6T＋(2 分) 波源从平衡位置开始运动，每经过，波源振动的路程为A， 故t1时间内，波源振动的路程为s＝25A＝125 cm.(1 分) 16.(10 分)如图9 甲所示，为某一列简谐横波在t＝t0时刻的图象，图乙是这列波上P 质点从 这一时刻起的振动图象，试讨论： 图9 (1)波的传播方向和波速大小； (2)画出经过2.3 s 后波的图象，并求出P 质点的位移和运动的路程. 答案 (1)沿x 轴正向传播 5 m/s (2)见解析图 位移为10 cm 路程为2.3 m 解析 (1)根据题图振动图象可以判断：P 质点在t＝t0时刻在平衡位置且向负方向运动，由 此可确定波沿x 轴正向传播.(1 分) 由题图甲知该波波长λ＝2 m，由题图乙知T＝0.4 s，(1 分) 则v＝＝ m/s＝5 m/s.(2 分) (2)由于T＝0.4 s，所以2.3 s＝5T，(1 分) 波形重复5 次再沿x 轴前进个波长，故经过2.3 s 后的波的图象如图所示， (3 分) P 质点的位移为x＝0.1 m＝10 cm，路程s＝4A×5＋3A＝23A＝2.3 m.(2 分) 17.(10 分)一列横波在x 轴上传播，各质点在竖直方向上振动，a、b 是x 轴上相距sab＝6 m 的 两质点，t＝0 时，b 质点正好到达最高点，且b 质点到x 轴的距离为4 cm，而此时a 质点恰 好经过平衡位置向上运动.已知这列波的频率为25 Hz. (1)求经过时间1 s，a 质点运动的路程； (2)若a、b 在x 轴上的距离大于一个波长，求该波的波速大小. 答案 见解析 解析 (1)a 质点一个周期内运动的路程s0＝4A＝0.16 m(2 分) 1 s 内的周期数是n＝＝25，1 s 内运动的路程s＝ns0＝4 m(2 分) (2)若波由a 传向b，sab＝λ，v＝λf＝ m/s(n＝1，2，3，…)；(3 分) 若波由b 传向a，sab＝λ，v＝λf＝ m/s(n＝1，2，3，…).(3 分) 18.(11 分)一列在介质中沿x 轴负方向传播的简谐横波，在t＝0 时刻的波形图如图10 所示， 此时坐标为(1 cm，0)的质点A 刚好开始振动.在t1＝1.4 s 时刻，位于坐标(3 cm，0)处的质点 P 恰好第三次(从质点P 起振算起)到达波峰.质点Q 的坐标是(－2.5 cm，0).求： 图10 (1)这列波的传播速度； (2)试推导从t＝0 时刻开始，质点Q 的位移y 随时间t 变化的表达式. 答案 (1)5 cm/s (2)当t≥0.7 s 时，y＝2sin [(t－0.7)] cm；当t<0.7 s 时，y＝0. 解析 (1)t＝0 时刻，P 向下振动，此前P 已经到过一次波峰，根据题意，有：t1＝T＋T(1 分) 解得：周期T＝0.8 s(1 分) 由题图可知波长λ＝4 cm(1 分) 根据波速v＝，解得v＝5 cm/s(1 分) (2)由题图可知，振幅A＝2 cm(1 分) Q 的起振时刻为t2＝＝0.7 s(1 分) Q 的振动方程y＝Asin [(t－t2)](2 分) 代入数据得：当t≥0.7 s 时，y＝2sin [(t－0.7)] cm(2 分) 当t<0.7 s 时，y＝0.(1 分)