高中物理第2章机械波章末综合测评鲁科版选修3-4.pdf

精品教案可编辑章末综合测评(二)机械波(时间：60 分钟满分：90 分)1.(1)(5 分)(填正确答案标号选对1 个得 2 分，选对2 个得 4 分，选对3 个得 5 分每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分)如图 1 所示，一列简谐横波在x轴上传播图2 甲和乙分别是在x轴上a、b两质点的振动图象，且xab6 m 下列判断正确的是()图 1甲乙图 2A波一定沿x轴正方向传播B波可能沿x轴负方向传播C波长可能是8 mD波速一定是6 m/sE波速可能是2 m/s(2)(10 分)如图 3 所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在某一时刻的图象，请画出再经过14T后的波的图象(T为波源的振动周期)图 3【解析】(1)波的传播方向可能向x或x方向传播，A 错，B 对ab之间的距离可精品教案可编辑能是n14或n34，周期为4 s，波长可能为8 m，波速可能为2 m/s，D 错，C、E正确(2)在图上取5 个质点如图甲所示，由于波向x轴负方向传播，所以经过14T后H到平衡位置，I到波谷，J到平衡位置，K到波峰，L到平衡位置，所以经14T后的波的图象如图乙所示甲乙【答案】(1)BCE(2)见解析2(1)(5 分)(填正确答案标号 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分)图 4 甲为一列简谐横波在t0.10 s 时刻的波形图，P是平衡位置在x1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x4.0 m处的质点；图4 乙为质点Q的振动图象下列说法正确的是()【导学号：78510030】甲乙图 4A在t0.10 s 时，质点Q向y轴正方向运动B在t0.25 s 时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C从t 0.10 s 到t0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 mD从t 0.10 s 到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cmE质点Q简谐运动的表达式为y 0.10sin10t(国际单位制)精品教案可编辑(2)(10 分)如图所示，图5 甲为某波在t1.0 s 时的图象，图5 乙为参与该波动P质点的振动图象甲乙图 5求该波的波速画出t3.5 s 时的波形【解析】(1)由Q点的振动图象可知，t0.10 s 时质点Q向y轴负方向振动，选项A 错误；由波动图象可知，波向左传播，t0.10 s 时质点P向上振动，再经过0.15 s 时，即t0.25 s 时，质点P振动到x轴的下方，加速度沿y轴向上，选项 B 正确；波速vT80.2m/s 40 m/s，所以从t0.10 s到t 0.25 s 时间内，该波沿x轴负方向传播的距离xvt 40 0.15 m6 m，选项 C 正确；由于在t0.10 s 时，质点P既不在波峰、波谷，也不在平衡位置，因此在34T的时间内通过的路程不等于3A30 cm，选项 D 错误；质点Q的简谐运动的表达式为y 0.10sin10t(国际单位制)，选项 E 正确(2)由图甲得波长4 m，由图乙得周期T1 s，所以波速vT4 m/s.方法一：平移法由图乙可知1.0 s 时质点P向y方向振动，所以图甲中的波沿x轴向左传播，传播距离 xvt 4 2.5 m10 m(212)，所以只需将波形沿x轴负向平移122 m 即可，如图(1)所示精品教案可编辑图(1)图(2)方法二：特殊点法如图(2)所示，在图中取两特殊质点a、b，因 t2.5 s212T，舍弃 2 取T2，找出a、b两质点振动T2后的位置a、b，过a、b画出正弦曲线即可【答案】(1)BCE(2)4 m/s 见解析3(1)(5 分)(填正确答案标号 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图6 所示，下列描述该波的图象可能正确的是()图 6(2)(10 分)如图 7 所示为某绳波形成过程的示意图，质点1 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端已知t精品教案可编辑0 时，质点 1 开始向上运动，tT4时，1 到达最上方，5 开始向上运动，问：图 7tT2时，质点8、12、16 的运动状态(是否运动、运动方向)如何？t3T4时，质点8、12、16 的运动状态如何？tT时，质点8、12、16 的运动状态如何？【解析】(1)根据振动图象、波动规律解决问题根据y-t图象可知，a、b两质点的距离为n14或n34，即n14 9 m 或n349 m(n0,1,2,3，)解得波长364n1m 或364n3m.即该波的波长 36 m、7.2 m、4 m 或12 m、367m、3611m、选项 A、B、C、D、E 的波长分别为4 m、8 m、12 m、36 m、16 m，故选项A、C、D 正确，选项B、E错误(2)各质点在各时刻的情况如图所示由乙图可知，tT2时，质点8 未达到波峰，正在向上振动，质点12、16 未振动由丙图可知，t3T4时，质点8 正在向下振动，质点12 向上振动，质点16 未振动由丁图可知，tT时，质点 8、12 正向下振动，质点16向上振动精品教案可编辑【答案】(1)ACD(2)见解析4(1)(5 分)(填正确答案标号 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分)在空气中的同一区域内，两列声波波源的振动情况如图8 所示，可以肯定的是()图 8Aa波源的频率为b波源频率的2 倍Ba波的波长为b波波长的2 倍Ca、b两列波叠加能产生稳定的干涉D通过同一狭缝，a波的衍射效果比b波明显Ea、b两列波的波速相同图 9精品教案可编辑(2)(10 分)如图 9 所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1和S2之间相距两个波长，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，RBS1为半径画圆，问在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点？【解析】(1)由波的图象可以看出，a波的周期是b波的 2 倍，因为波速相等(同一介质)，由波速公式vf可知a波的波长等于b波的 2 倍，故 A 错误而 B、E 正确；两列波相干的条件是频率必须相等，可知a、b两列波叠加不会产生稳定的干涉，C 错误；波长越长，衍射现象越明显，故D 选项正确(2)首先分析S1和S2两波源的连线上共有几个振动加强的点由对称性可直接判断B点为振动加强点又AS2AS1，CS1CS2，故A与C两点也为振动加强点，如图所示，即S1和S2连线上共有三个加强点再过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六点，显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个振动加强点【答案】(1)BDE(2)六个5(1)(5 分)(填正确答案标号 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分)关于多普勒效应，下列说法中正确的是()A当波源与观察者有相对运动时，才会发生多普勒效应B当波源与观察者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应C只有机械波才能发生多普勒效应D只要波源运动，就一定会发生多普勒效应E观察者绕波源做圆周运动时，不会发生多普勒效应(2)(10 分)如图 10 所示，波源S不动，每秒发出30 个完全波如果观察者1 s 内由位置A移到位置B，则1 s 内将接收到 _ 个完全波；如果观察者1 s 内由位置C移到位精品教案可编辑置D，则 1 s 内将接收到 _ 个完全波图 10【解析】(1)当波源与观察者有相对运动时，他们之间的距离必然发生变化，其距离增大或减小，则观察者接收到的频率就相应地减小或增大，可知必发生多普勒效应，即A选项正确；而当波源与观察者运动的速度完全相同时，无相对运动，相当于二者都静止的情况，不会发生多普勒效应，故B 选项正确，D 选项不正确；多普勒效应是波动过程共有的特征，这里的波动包括一切波的传播过程，故C 选项不正确能否发生多普勒效应取决于波源和观察者之间的距离是否变化，E正确(2)如果观察者在A点不动，观察者每秒将接收到30 个完全波，由于观察者1 s 内由位置A移到位置B(恰好为一个波长)将多接收一个完全波，所以1 s 内观察者将接收到31 个完全波同理，如果观察者1 s 内由位置C移到位置D，每秒将少接收到2 个完全波，故接收 28 个完全波【答案】(1)ABE(2)31 286(1)(5 分)(填正确答案标号 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分)一列横波在某时刻的波形图象如图11 所示，此时质点F的运动方向向下，则下列说法正确的是()图 11A波水平向左传播B质点H与质点F的运动方向相同C质点C比质点B先回到平衡位置精品教案可编辑D此时刻质点C的加速度为零E质点D与质点F的运动方向相同(2)(10 分)一列简谐波在x轴上传播，如图12 所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示已知tt2t10.1 s，问：图 12若波沿x轴正方向传播，且tT，这列波的传播速度是多大？若波沿x轴负方向传播，且t无约束条件，波速是多大？若波速v340 m/s，则波向哪个方向传播？【解析】(1)由于质点F要追随和它邻近的并且离波源稍近的质点运动，又知道质点F的运动方向是向下的，则与它邻近的离波源稍近的质点的位置应在它的下方，对照图象可以判定出波源在质点F的右方，故波是向左传播的，所以选项A 是正确的与质点H邻近的并且离波源稍近的质点I的位置在质点H的上方，则质点H的运动方向是向上的，所以选项 B 是错误的用同样的方法可以判断出质点C要向下运动直接回到平衡位置，而质点B则先向上运动到达最大位移处后，再返回平衡位置，这样质点C要比质点B先回到平衡位置，故选项C 是正确的质点C此时处在最大位移处，其加速度最大，所以选项D 是错误的同理分析得质点D与F的运动方向相同，故E 对(2)波沿x轴正方向传播，因tT，则 t时间内波传播的距离x，即 x142 m，故波速vxt20.1m/s 20 m/s.波沿x轴负方向传播，传播的距离xn34(8n6)m(n0,1,2,3，)则波速vxt8n60.1m/s (80n60)m/s(n 0,1,2,3，)精品教案可编辑波在 t时间内传播的距离xvt 340 0.1 m 34 m 44，波形沿传播方向传播整数个波长的距离与原波形重合，即虚线波形可看作原波形沿波的传播方向移动4后得到的，故波应向右传播【答案】(1)ACE(2)20 m/s(80n60)m/s(n 0,1,2,3，)沿x轴正方向传播