2024-2025學年新教材高中物理第三章機械波達標檢測卷含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGEPAGE9第三章達標檢測卷一、選擇題(1～6題為單選題，7～10題為多選題，每小題4分，共40分)1．(2025屆上海普陀區(qū)調研)如圖為波源O傳出的一列水波，相鄰實線間的距離等于一個波長．下列說法正確的是()A．波通過孔A，發(fā)生明顯的衍射現象B．波通過孔B，不發(fā)生衍射現象C．波遇到障礙物C，發(fā)生明顯的衍射現象D．波遇到障礙物D，不發(fā)生衍射現象【答案】A【解析】視察圖，孔B和障礙物C尺寸明顯大于波長，不會發(fā)生明顯衍射現象，但仍舊有衍射現象，只是不明顯，不易視察；孔A和障礙物D尺寸分別小于和接近波長，會發(fā)生明顯衍射現象．故A正確，B、C、D錯誤．2．一列簡諧波在勻稱介質中沿直線向右以v的速度傳播，圖中上半部分所示的各質點的平衡位置在同始終線上，間距相等，以質點1從平衡位置起先豎直向上運動時刻為起始時刻，經過時間t，前13個質點第一次形成如圖下半部分所示波形圖，則兩質點平衡位置的間距d為()A．eq\f(vt,4) B．eq\f(vt,8)C．eq\f(vt,12) D．eq\f(vt,16)【答案】D【解析】由題意可知，各質點的起振方向豎直向上，前13個質點第一次形成如題圖下半部分所示波形圖說明波已經傳播了2T，即2T＝t；而該波的波長λ＝vT；由圖像可知λ＝8d；聯立以上各式得d＝eq\f(vt,16)，故D正確．3．如圖所示，S為波源，M、N為兩塊擋板，其中M板固定，N板可上下移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A點沒有振動，為了使A點能發(fā)生振動，可采納的方法有：①增大波源的頻率；②減小波源的頻率；③將N板向上移動一些；④將N板向下移動一些．以上方法正確的是()A．①④ B．②③C．①③ D．②④【答案】B【解析】A點沒有振動，說明衍射現象不明顯，即狹縫的尺寸比波長大得多．為使A點振動，可使波長大些或使狹縫窄一些，B正確．4．兩列振幅和波長都相同而傳播方向相反的波如圖甲所示，在相遇的某一時刻如圖乙所示，兩列波“消逝”了，此時介質中M、N兩質點的振動方向是()A．M點向下，N點向上 B．M點向上，N點向下C．M點、N點都向下 D．M點、N點都靜止【答案】A【解析】題圖所示時刻M、N的位移均為零，但下一時刻，M點位置在平衡位置下方，故M點將向下振動，N點位置在平衡位置上方，故N點將向上振動．5．如圖表示產朝氣械波的波源O做勻速運動的狀況，圖中的圓表示波峰，下列說法中正確的是()A．該圖表示的是衍射現象B．該圖表示的是多普勒效應C．該圖表示波源正在向B點移動D．視察者在圖中的A點接收到的波的頻率最低【答案】B【解析】該圖表示的是由于波源的移動而引起的多普勒效應，而不是衍射現象，故A錯誤，B正確；由圖可知，波正在向A點移動，故在A點處單位時間內接收到的完全波的個數最多，即在A點處接收到的波的頻率最高，故C錯誤，D錯誤．6．(2025屆撫州崇仁二中月考)一列波在介質中向某一方向傳播，如圖所示為此波在某一時刻的波形圖，并且此時振動還只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，Q質點速度方向在波形圖中是向下的，下面說法中正確的是()A．波源是M，由波源起振起先計時，P點已經振動時間TB．波源是N，由波源起振起先計時，P點已經振動了eq\f(3T,4)C．波源是N，由波源起振起先計時，P點已經振動了eq\f(T,4)D．波源是M，由波源起振起先計時，P點已經振動了eq\f(T,4)【答案】C【解析】由于此時Q點向下振動，且Q質點右方鄰近的質點在Q點下方，則波向左傳播，N是波源．振動從N點傳播到M點，經過了一個周期，則從波源N起振起先計時，需經eq\f(3,4)T，P點才起先起振，故P質點已振動了eq\f(T,4)，故C正確．7．(2025屆諸暨校級期中)如圖所示表示兩列相干水波的疊加狀況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷．設兩列波的振幅均為5cm，且在圖示的范圍內振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m．C點是BE連線的中點，下列說法正確的是()A．C、E兩點都保持靜止不動B．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為10cmC．圖示時刻C點正處在平衡位置且向上運動D．從圖示時刻起經0.25s后，質點B的路程為20cm【答案】CD【解析】B點是波谷與波谷相遇，E點是波峰與波峰相遇，振動均加強；C點為BE連線的中點，故C點振動也加強，振幅為2A，故A錯誤；圖示時刻A在波峰，B在波谷，且都為加強點，故A、B兩點的豎直高度差為4A＝4×5cm＝20cm，故B錯誤；圖示時刻C點處于平衡位置，兩列波單獨引起的速度均向上，故C點此時的合速度方向向上，故C正確；周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(0.5,1)s＝0.5s；從圖示時刻起經0.25s，質點B通過的路程為4A＝20cm，故D正確．8．(2025屆金華十校模擬)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形如圖所示．介質中質點A的平衡位置在距坐標原點8cm處，質點B的平衡位置在距坐標原點16cm處．從該圖像對應時刻算起，質點A的速度與質點B的速度相同，所需的最短時間為0.02s．則()A．該簡諧橫波的頻率為5HzB．從圖示時刻起，質點A比質點B先回到平衡位置C．介質中平衡位置x＝10cm處質點的振動方程為y＝10sin(10πt＋π)cmD．該波傳播中遇到寬度為20cm的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現象【答案】ACD【解析】在最短時間內，使A點與B點的速度相同，波沿x軸正方向傳播，則應當是平衡位置為6cm的質點的振動形式傳播到A點，平衡位置為14cm的質點的振動形式傳播到B點，即傳播距離為2cm，則波速v＝eq\f(0.02,0.02)m/s＝1m/s，分析波形圖可知，λ＝20cm＝0.2m，則頻率f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(1,0.2)Hz＝5Hz，故A正確；題圖示時刻，質點A向波谷振動，質點B向波峰振動，平衡位置的振動形式傳播到A點，距離為8cm，傳播到B點，距離為6cm，故質點B先回到平衡位置，故B錯誤；由波形圖可知，波的振幅為10cm，圓頻率ω＝eq\f(2π,T)＝2πf＝10πrad/s,10cm處的點的相位為10πt＋π；故其振動方程為y＝10sin(10πt＋π)cm，故C正確；波的波長為20cm，與障礙物尺寸相當，能發(fā)生明顯的衍射現象，故D正確．9．(2025屆天津濱海新區(qū)聯考)圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0s時刻的波形圖．已知t1＝0.3s時，質點P首次位于波谷，質點Q的坐標是(1.5,0)，質點M的坐標是(13,0)(圖中未畫出)，則以下說法正確的是()A．該波的傳播速度為0.3m/sB．從t＝0起先，質點Q肯定比P先到達波峰C．每經過0.3s，質點Q的路程肯定是15cmD．在t2＝1.6s時刻，質點M其次次位于波峰【答案】BD【解析】P點第一次到達波谷的時間為eq\f(3,4)T，因此振動周期T＝0.4s，由圖可知，波長λ＝4cm，因此波速v＝eq\f(λ,T)＝0.1m/s，A錯誤；波向右傳播，波峰先傳到Q點再傳到P點，因此質點Q肯定比P先到達波峰，B正確；振幅是5cm，只有特別位置(波峰、波谷和平衡位置)的點，經0.3s運動的路程才等于15cm，其它點不是15cm，由于Q點不在特別位置，C錯誤；第一波峰到達M點用時t1＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(13－1×10－2,0.1)s＝1.2s，再經過一個周期，其次個波峰到達M點，因此其次個波峰到達M點的時間t2＝t1＋T＝1.6s，D正確．10．(2024年淄博淄川中學期中)一列簡諧橫波，某時刻的波形如圖甲所示，P、Q、A為該橫波上的三個質點，各自的橫坐標位置分別為6m、10m、15m，從該時刻起先計時，波上A質點的振動圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是()A．該波波速是25m/s，傳播方向沿x軸負方向B．若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現象，則該波所遇到的波的頻率為2.5HzC．若該波能發(fā)生明顯的衍射現象，則該波所遇到的障礙物尺寸肯定比20m大許多D．從該時刻起，再經過0.4s質點Q通過的路程為4m【答案】AD【解析】由乙圖知：t＝0時刻質點A正向上運動，所以波的傳播方向沿x軸負方向．由圖知，波長為λ＝20m，周期為T＝0.8s，則該波波速是v＝eq\f(λ,T)＝25m/s，故A正確；該波頻率為f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz，兩列波發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件是頻率相同，所以，若此波在同一介質中能與另一列簡諧橫波發(fā)生穩(wěn)定干涉，則另一列波的頻率為1.25Hz，故B錯誤；該波波長為20m，若該波能發(fā)生明顯的衍射現象，則該波所遇到的障礙物尺寸肯定比20m小許多，或差不多，故C錯誤；從該時刻起，再經過0.4s即半個周期，振幅為2m，質點Q通過的路程為2A＝4m，故D正確．二、填空題(每小題9分，共18分)11．(2025屆上海嘉定區(qū)調研)如圖所示，為水中兩個振動狀況完全相同的波源所形成的圖樣，這是水面波的________現象；下圖中的A、B、C是不同頻率的水面波通過相同的小孔所能達到區(qū)域的示意圖，則其中水波的頻率最大的是________圖．【答案】干涉C【解析】題圖中有兩個波源故形成兩列波，在兩列波相遇時發(fā)生疊加從而使有的地方振動加強，有的地方振動減弱，故出現干涉現象；而A、B、C三種不同頻率的水面波傳播速度相同，但A發(fā)生明顯的衍射現象，C的衍射現象最不明顯．當孔縫的寬度相同，波長越大時越簡單發(fā)生衍射現象，故A的波長最大，C的波長最短，由v＝λf知，C的頻率最大．12．如圖所示，是沿繩向右傳播的一列橫波．(1)在圖上標出B、D兩點的振動速度方向．(2)________點正處于波峰，它此時具有最________(填“大”或“小”)的位移，最________(填“大”或“小”)的加速度，最________(填“大”或“小”)的速度．(3)再經________T，A第一次回到平衡位置．【答案】(1)圖見解析(2)C大大小(3)eq\f(1,4)【解析】(1)依據波沿繩向右傳播，由波形平移法知，B點向下振動，D點向上振動，如圖所示．(2)由圖可知，C點正處于波峰，它此時具有最大的位移，最大的加速度，最小的速度．(3)A點，向上振動，經過eq\f(T,4)第一次回到平衡位置．三、計算題(共42分)13．(10分)(2025屆上海長寧區(qū)延安中學月考)如圖所示，甲為某一波在t＝0時的圖像，乙為參加該波動的質點P的振動圖像．(1)試確定波的傳播方向；(2)求該波的波速大小v；(3)再經過3.5s時，求P質點的振動位移和它通過的路程．【答案】(1)沿－x方向(2)4.0m/s(3)02.8m【解析】(1)從題圖乙中可以看出，t＝0時P點經過平衡位置向下振動，由題圖甲可以推斷出此波沿－x方向傳播．(2)由題圖甲知λ＝4m，由題圖乙知T＝1.0s，所以波速v＝eq\f(λ,T)＝4.0m/s.(3)由于波動的重復性，經驗時間為周期的整數倍時，位移不變．所以只需考查從圖示時刻P質點經eq\f(T,2)時的位移即可，所以經3.5s質點P的位移仍為0．因為n＝eq\f(Δt,\f(T,2))＝eq\f(3.5,\f(1,2))＝7，所以路程s＝2An＝2×0.2×7m＝2.8m.14．(10分)某試驗室中懸掛著一彈簧振子A和一單擺B，彈簧振子的彈簧和小球(球中間有孔)都套在固定的光滑豎直桿上．某次有感地震中視察到靜止的振子A起先振動4.0s后，單擺B才起先搖擺．此次地震中同一震源產生的地震縱波和橫波的波長分別為10km和5.0km，頻率為1.0Hz.假設該試驗室恰好位于震源的正上方，求震源離試驗室的距離．【答案】40km【解析】設地震縱波和橫波的傳播速度分別為vP和vS，則vP＝fλP，vS＝fλS，式中f為地震波的頻率，λP和λS分別表示地震縱波和橫波的波長．設震源離試驗室的距離為s，縱波從震源傳播到試驗室所需時間為t，則s＝vPt，s＝vS(t＋Δt)，式中，Δt為擺B起先搖擺的時刻與振子A起先振動的時刻之差．由以上各式得s＝eq\f(fΔt,\f(1,λS)－\f(1,λP))，代入數據得s＝40km.15．(10分)一列簡諧橫波在介質中沿x軸正向傳播，波長不小于10cm.O和A是介質中平衡位置分別位于x＝0和x＝5cm處的兩個質點．t＝0時起先觀測，此時質點O的位移為y＝4cm，質點A處于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s時，質點O第一次回到平衡位置，t＝1s時，質點A第一次回到平衡位置．求：(1)簡諧波的周期、波速和波長；(2)質點O的位移隨時間改變的關系式．【答案】(1)4s7.5cm/s30cm(2)y＝0.08coseq\f(πt,2)＋eq\f(π,3)m或y＝0.08sineq\f(πt,2)＋eq\f(5π,6)m【解析】(1)設振動周期為T.由于質點A在0到1s內由最大位移處第一次回到平衡位置，經驗的是eq\f(1,4)個周期，由此可知T＝4s，①由于質點O與A的距離為5cm小于半個波長，且波沿x軸正向傳播，O在t＝eq\f(1,3)s時回到平衡位置，而A在t＝1s時回到平衡位置，時間相差eq\f(2,3)s．兩質點平衡位置的距離除以傳播時間，可得波的速度v＝7.5cm/s，②利用波長、波速和周期的關系得，簡諧波的波長λ＝30cm.③(2)設質點O的位移隨時間改變的關系為y＝Acoseq\f(2πt,T)＋φ0，④將①式及題給條件代入上式得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(4＝Acosφ0,0＝Acos\f(π,6)＋φ0))⑤解得φ0＝eq\f(π,3)，A＝8cm.⑥質點O的位移隨時間改變的關系式為y＝0.08coseq\f(πt,2)＋eq\f(π,3)m或y＝0.08sineq\f(πt,2)＋eq\f(5π,6)m.16．(12分)有兩列簡諧橫波a、b在同一介質中沿x軸正方向傳播，波速均為v＝2.5m/s.在t＝0時，兩列波的波峰正好在x＝2.5m處重合，如圖所示．(1)求兩列波的周期Ta和Tb.(2)求t＝0時，兩