【名師一號】2021年人教版物理雙基限時練-選修3-4：第十二章《機(jī)械波》單元測試

單元測評(二)機(jī)械波(時間：90分鐘滿分：100分)第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．)1．關(guān)于多普勒效應(yīng)說法正確的是()A．若波源向觀看者靠近，則波源發(fā)出的頻率變小B．若波源向觀看者靠近，則觀看者接收到的頻率變大C．若觀看者遠(yuǎn)離波源，則波源發(fā)出的頻率變小D．若波源和觀看者相互接近，則波源發(fā)出的頻率變大解析：若波源向觀看者靠近，則波源發(fā)出的頻率不變，觀看者接收到的頻率會變大，A、D錯誤，B正確．若觀看者遠(yuǎn)離波源，波源發(fā)出的頻率也不變，C錯誤．答案：B2．關(guān)于波的干涉和衍射，下列說法中正確的是()A．只有橫波才能產(chǎn)生干涉，縱波不能產(chǎn)生干涉B．任何兩列波相遇，都能產(chǎn)生干涉C．不管是橫波還是縱波，只要疊加的兩列波的頻率相等，振動狀況相同，相位差恒定就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D．波長很小的波可以產(chǎn)生衍射，不能產(chǎn)生干涉解析：干涉是波的特有現(xiàn)象，只要滿足兩列波的頻率相等，振動狀況相同，相位差恒定就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，選項A、B、D錯誤，C正確．答案：C3.(多選題)一列水波通過某孔的實際狀況如右圖所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長變大，水波通過孔后的假想狀況如下圖中的四幅圖所示，其假想錯誤的圖示有()A.孔變小B.孔變小C.波長變大D.波長變大解析：衍射現(xiàn)象是普遍存在的．波遇到障礙物時都有繞過障礙物的特性，即衍射現(xiàn)象，但只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長小或差不多時才能觀看到明顯的衍射現(xiàn)象．答案：BD4.(多選題)如圖表示兩列同頻率相干水波在t＝0時刻的疊加狀況，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm(且在圖中所示范圍內(nèi)振幅不變)，波速為2m/s，波長為0.4m，E點為BD連線和AC連線的交點．下列敘述正確的是()A．A、C兩點都是振動加強(qiáng)的B．振動加強(qiáng)的點只有B、E、DC．直線BD上的全部點都是振動加強(qiáng)的D．B、D兩點在該時刻的豎直高度差為8cm答案：CD5．一個小石子投向安靜的湖面中心，會激起一圈圈波紋向外傳播，假如此時水面上有一片樹葉，下列對樹葉運動狀況的敘述正確的是()A．樹葉漸漸向湖心運動B．樹葉漸漸向湖岸漂去C．在原處上下振動D．沿著波紋做圓周運動解析：由于波在傳播過程中，只傳遞振動能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點不隨波遷移，只在各自的位置四周做振動，故選C.答案：C6.如圖所示為一簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知此時質(zhì)點A正向上運動，如圖中箭頭所示．由此可判定此橫波()A．向右傳播，且此時質(zhì)點B正向上運動B．向右傳播，且此時質(zhì)點C正向下運動C．向左傳播，且此時質(zhì)點D正向上運動D．向左傳播，且此時質(zhì)點E正向下運動解析：先依據(jù)A點向上運動，可判定波向左傳播(后一質(zhì)點總是落后于前一質(zhì)點的振動)，然后依據(jù)同一原則可斷定D點應(yīng)向上運動，選項C正確．答案：C7．一簡諧橫波在x軸上傳播，波源的振動周期T＝0.1s，在某一時刻的波形如圖所示，且此時a點向下運動，則()A．波速為20m/s，波向x軸正方向傳播B．波速為10m/s，波向x軸負(fù)方向傳播C．波速為20m/s，波向x軸負(fù)方向傳播D．波速為10m/s，波向x軸正方向傳播解析：v＝eq\f(λ,T)＝20m/s，因a點向下運動所以波沿x軸正方向傳播．答案：A8.如右圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，實線和虛線分別表示t1＝0和t2＝0.5s(T＞0.5s)時的波形，能正確反映t3＝7.5s時波形的是下圖中的()ABCD解析：T＞0.5s且波沿x軸正向傳播所以Δt＝eq\f(T,4)，T＝2s．t3＝7.5s＝3eq\f(3,4)T，故t3＝7.5s時波形應(yīng)為D.答案：D9.一列橫波沿x軸傳播，某時刻的波形如圖所示，質(zhì)點A的平衡位置與坐標(biāo)原點O相距0.5m，此時質(zhì)點A沿y軸正方向運動，經(jīng)過0.02s第一次到達(dá)最大位移處．由此可知()A．這列波的波長為2mB．這列波的頻率為50HzC．這列波的波速為25m/sD．這列波沿x軸正方向傳播解析：由題中圖象可知這列波的波長為2×0.5m＝1m，故A錯誤；質(zhì)點A沿y軸正方向運動，因此波源在A的左側(cè)，波沿x軸正方向傳播，D正確；A由平衡位置，經(jīng)過eq\f(1,4)T第一次到達(dá)最大位移處，所以波的周期為0.08s，頻率為12.5Hz，由v＝eq\f(λ,T)知，波速v＝eq\f(1m,0.08s)＝12.5m/s，故B、C錯誤．答案：D10．在坐標(biāo)原點的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v＝200m/s，已知t＝0時波剛好傳播到x＝40m處，如圖所示．在x＝400m處有一接收器(圖中未畫出)，則下列說法正確的是()A．波源開頭振動時方向沿y軸正方向B．從t＝0開頭經(jīng)0.15s，x＝40m的質(zhì)點運動的路程為0.6mC．接收器在t＝2s時才能接收到此波D．若波源向x軸正方向運動，接收器收到的波的頻率可能為9Hz解析：由圖知，x＝40m處的質(zhì)點的起振方向向下，則波源的起振方向也向下(y軸負(fù)向)，A錯；由圖知λ＝20m，A＝10cm，T＝eq\f(λ,v)＝0.1s，而Δt1＝0.15s＝eq\f(3,2)T，所以x＝40m的質(zhì)點0.15s運動的路程為s＝eq\f(3,2)×4A＝6A＝60cm＝0.6m，B對；波由x＝40m處傳到x＝400m處所需時間Δt＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(360,200)s＝1.8s，C錯．當(dāng)波源向x軸正向運動時，波源將靠近接收器，由多普勒效應(yīng)知，接收器收到的頻率將大于波源頻率，而波源頻率為f＝eq\f(1,T)＝10Hz，D錯．答案：B11．(多選題)一列簡諧橫波，在t＝0時波形如圖所示，P、Q兩點的坐標(biāo)分別為(－1,0)、(－7,0)，波的傳播方向由右向左，已知t＝0.7s，P點其次次消滅波峰，則()A．t＝0.9s，Q點第一次消滅波峰B．t＝1.2s，Q點第一次消滅波峰C．振源起振方向肯定向上D．質(zhì)點Q位于波峰時，質(zhì)點P位于波谷解析：由圖知波長λ＝4m，其次個波峰到達(dá)P點所需時間為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.第一個波峰傳播到Q，傳播距離Δx＝2－(－7)m＝9m，所需時間Δt＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(9,10)＝0.9s，故A選項正確，B選項錯誤．P、Q兩點間距6m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(1,2)))λ，振動狀況相反，選項D正確．波的最前方x＝1m處的質(zhì)點正處于平衡位置向上運動，由此可知波源起振方向向上，選項C正確．答案：ACD12.(多選題)在波的傳播方向上有A、B兩點，相距1.8m，它們的振動圖象如圖所示，波的傳播速度的大小可能是()A．18m/s B．12m/sC．6m/s D．3.6m/s解析：由振動圖象可看出：T＝0.2sA、B間隔距離為半波長的奇數(shù)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，…)將n＝0,1,2…代入得A、C、D選項正確．答案：ACD第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、計算題(本題有4小題，共52分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最終答案的不得分．有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(12分)正在報警的警鐘每隔0.5s響一聲．一個人正坐在以60km/h的速度向著警鐘行駛的車中．已知聲音在空氣中的速度為330m/s，則這個人在每分鐘內(nèi)能聽到幾次警鐘？解析：先設(shè)空氣中聲速為v0.在時間T內(nèi)傳播的距離s0＝v0T(T為周期)，(2分)而聲波在時間t內(nèi)走的距離為s1＝v0t；(2分)因而人不動時聽到的鐘聲次數(shù)n0＝eq\f(s1,s0)＝eq\f(v0t,v0T)＝eq\f(t,T)，(3分)假如人以v的速度向聲源運動，則聲波在時間t內(nèi)距離為s2＝(v0＋v)t，(2分)此時人聽到的鐘聲次數(shù)為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)如圖所示，S是水面波的波源，x、y是擋板，S1、S2是兩個狹縫(SS1＝SS2，狹縫的尺寸比波長小得多)，試回答以下問題：(1)若閉上S1，只打開S2會看到什么現(xiàn)象？(2)若S1、S2都打開，會發(fā)生什么現(xiàn)象？(3)上圖中若實線和虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點中，哪些點向上振動最強(qiáng)，哪些點向下振動最強(qiáng)，哪些點振動最弱？解析：(1)只打開S2時，波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時，由于狹縫的尺寸比波長小，于是水面波在狹縫S2處發(fā)生衍射現(xiàn)象，水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側(cè)傳播開來．(4分)(2)由于SS1＝SS2，從波源發(fā)出的水波傳播到S1、S2處時它們的振動狀況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開時產(chǎn)生相干波，它們在空間相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，一些地方振動加強(qiáng)，一些地方振動減弱，加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互隔開，發(fā)生明顯的干涉．(4分)(3)質(zhì)點D是波峰與波峰相遇處，是該時刻向上振動最強(qiáng)點，質(zhì)點B是波谷與波谷相遇處，是該時刻向下振動最強(qiáng)點，質(zhì)點A、C是波峰與波谷相遇的地方，這兩點振動最弱．加強(qiáng)和減弱是指質(zhì)點的猛烈程度，或者說是振幅大小的差異，加強(qiáng)點的振幅大，減弱點振幅小，但它們的位移是隨時間變化的，某一時刻加強(qiáng)點的位移完全可以小于減弱點的位移，當(dāng)然也可以為零．(4分)答案：(1)發(fā)生衍射(2)發(fā)生干涉(3)質(zhì)點D是向上振動最強(qiáng)點，質(zhì)點B是向下振動最強(qiáng)點，質(zhì)點A、C是振動最弱點15．(14分)甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚，兩船相距24m．有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動20次，當(dāng)甲船位于波峰時，乙船位于波谷，這時兩船之間還有5個波峰．則：(1)此水波的波長為多少？波速為多少？(2)若此波在傳播過程中遇到一根直立的電線桿，是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？(3)若該波經(jīng)過一跨度為30m的橋洞，橋墩直徑為3m，橋墩處能否看到明顯衍射？(4)若該橋為一3m寬的涵洞，洞后能否發(fā)生明顯衍射？解析：(1)由題意知：周期T＝eq\f(60,20)s＝3s．(2分)設(shè)波長為λ，則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，大于直立電線桿的直徑，所以此波通過直立的電線桿時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．(4分)(3)、(4)由于λ＝eq\f(48,11)m>3m，所以此波無論是通過直徑為3m的橋墩，還是通過寬為3m的涵洞，都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．(6分)答案：(1)eq\f(48,11)meq\f(16,11)m/s(2)會(3)能(4)能16．(14分)如下圖所示，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形圖象，虛線是0.2s后它的波形圖象，則這列波可能的波速為多大？解析：由于沒有指明傳播方向，應(yīng)考慮兩種狀況：右傳或左傳．(2分)若向右傳播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＝