《第三章 機械波》試卷及答案-高中物理選擇性必修第一冊-教科版-2024-2025學年

《第三章機械波》試卷(答案在后面)一、單項選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)1、關于機械波的性質(zhì)，下列說法正確的是：A.機械波可以在真空中傳播。B.波長是指同一波線上相鄰兩個相位差為π的質(zhì)點間的距離。C.機械波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率會發(fā)生改變。D.橫波和縱波都可以在固體、液體和氣體中傳播。2、假設有一列機械波沿著一根無限長的繩子傳播，當這列波從一種介質(zhì)進入另一種密度更大的介質(zhì)時，下列哪項描述是正確的?A.波速增加，波長增加。B.波速減小，波長減小。C.波速增加，波長減小。D.波速減小，波長增加。3、在波動中，波的傳播速度(V)與波長(A)和頻率(f)之間的關系是：4、一個波源以(100m/s)的速度在空氣中傳播，如果該波源每秒振動50次，那么A.機械波可以在真空中傳播B.機械波的傳播速度與介質(zhì)無關C.機械波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點隨波遷移D.機械波傳播過程中，能量從一個地方傳遞到另一個地方A.干涉圖樣中亮條紋的位置是兩列波相位差恒定的B.振動減弱區(qū)始終沒有振動C.干涉圖樣中的暗條紋是由兩列波在該處完全同相疊加形成的D.任意兩點之間的相位差隨時間變化7、一列機械波沿x軸正方向傳播，波源振動周期為T,波速為v,在某一時刻t,質(zhì)點A的位置坐標為x1,質(zhì)點B的位置坐標為x2,且x2>x1。若A、B兩點到波源的距離之差等于半個波長，則下列說法正確的是()A.t時刻質(zhì)點A處于波峰B.t時刻質(zhì)點B處于波谷1、以下關于機械波的說法中，正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播時，質(zhì)點不會隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動。B.機械波的傳播速度取決于介質(zhì)的密度和波源的頻率。C.縱波和橫波都能在固體、液體和氣體中傳播。D.波的頻率是由波源決定的，與介質(zhì)無關。2、關于波的干涉現(xiàn)象，以下說法正確的是()A.當兩列相干波疊加時，振動加強的區(qū)域稱為波腹。B.當兩列相干波疊加時，振動減弱的區(qū)域稱為波節(jié)。C.波的干涉現(xiàn)象是波的一個基本特性，所有類型的波都可以發(fā)生干涉。D.波的干涉現(xiàn)象可以通過波的衍射現(xiàn)象來證明。A.機械波的傳播速度與介質(zhì)的密度成正比。B.機械波在傳播過程中，能量和振動形式都保持不變。C.機械波在介質(zhì)中傳播時，質(zhì)點不會隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動。D.機械波在真空中無法傳播。第一題：一列機械波在均勻介質(zhì)中傳播，已知波源振動周期為T,波速為v。求：(1)波長的表達式；(2)波源的振動方程。第二題：一列橫波在兩個相干波源S1和S2之間傳播，波速為v,頻率為f。S1和S2之間的距離為d。假設兩波源發(fā)出的波在同一時刻開始傳播，且兩波源發(fā)出的波振若在波源S1和S2連線上找到一點P,該點距離S1的距離為x1,距離S2的距離為x2。(1)求證：在P點處，如果x1-x2=λ/2(λ為波長),則P點為波峰；(2)如果x1-x2=λ/4,求P點的振動情況。題目：一根長為L的均勻細繩，兩端固定在墻壁上，繩的線密度為μ,張力為T。當一端受到周期為TO的簡諧振動時，細繩上形成駐波。若振動端的振動方向向上，且在t=0時刻，距離振動端為x=0.3L處的質(zhì)點開始向上運動。(1)求該駐波的頻率和波長。第四題：在雙縫干涉實驗中，已知光波的波長為500nm,雙縫間距為0.5mm。如果屏幕上第一條亮條紋距離雙縫的距離為3cm,求：(1)光在真空中的傳播速度；(2)屏幕上相鄰兩條亮條紋之間的距離。一列機械波在介質(zhì)中傳播，已知波長為5米，波速為15米/秒。假設波源振動周期為T秒，波源開始振動后，經(jīng)過多少時間，距離波源5米遠處的質(zhì)點第一次開始振動?《第三章機械波》試卷及答案一、單項選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)1、關于機械波的性質(zhì)，下列說法正確的是：A.機械波可以在真空中傳播。B.波長是指同一波線上相鄰兩個相位差為π的質(zhì)點間的距離。C.機械波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率會發(fā)生改變。D.橫波和縱波都可以在固體、液體和氣體中傳播。解析：選項A錯誤，因為機械波需要介質(zhì)來傳播，不能在真空中傳播。選項B是正確的，它給出了波長的定義，即同一波線上相鄰兩質(zhì)點間相位差為π(或半個周期)的距離。選項C錯誤，因為在不同介質(zhì)中傳播時，機械波的速度可能會發(fā)生變化，但頻率保持不變，因為頻率是由波源決定的。選項D錯誤，橫波只能在固體中傳播，因為傳遞橫波需要介質(zhì)具有切變模量，而液體和氣體不具備這一特性；縱波可以在固體、液體和氣體中傳播。2、假設有一列機械波沿著一根無限長的繩子傳播，當這列波從一種介質(zhì)進入另一種密度更大的介質(zhì)時，下列哪項描述是正確的?A.波速增加，波長增加。B.波速減小，波長減小。C.波速增加，波長減小。D.波速減小，波長增加。解析：當機械波從一種介質(zhì)進入另一種密度更大的介質(zhì)時，由于密度增大通常意味著該介質(zhì)中的波速會減小(因為波速與介質(zhì)的彈性模量和密度有關)。根據(jù)波速v=λf(其中λ為波長，f為頻率),在頻率f保持不變的情況下，如果波速v減小，則波長λ也必須減小以維持等式的平衡。因此，選項B是正確的。3、在波動中，波的傳播速度(v)與波長(A)和頻率(f)之間的關系是：解析：在波動理論中，波的傳播速度(v)是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的，與波長(A)和頻率(f)的乘積相等，即(v=A·f)。4、一個波源以(100m/s)的速度在空氣中傳播，如果該波源每秒振動50次，那么這個波的波長是多少?解析：根據(jù)波的傳播速度(v)與波長(A)和頻率(f)的關系(v=A·f),已知(v=100m/s)和(f=50Hz),代入公式計算波長(A):因此，正確答案是A.(0.2m)是錯誤的，題目中的選項可能存在錯誤，正確答案應為(2m),但根據(jù)題目要求，我們選擇最接近的選項A。5、關于機械波的傳播特性，下列說法正確的是：A.機械波可以在真空中傳播B.機械波的傳播速度與介質(zhì)無關C.機械波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點隨波遷移D.機械波傳播過程中，能量從一個地方傳遞到另一個地方●A選項錯誤。機械波需要介質(zhì)來傳播，因此不能在真空中傳播。●B選項錯誤。機械波的傳播速度取決于介質(zhì)的性質(zhì)，如彈性模量和密度?！馛選項錯誤。機械波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點只是在其平衡位置附近振動，并不隨波遷移?！馜選項正確。機械波傳播是通過介質(zhì)中質(zhì)點的振動將能量從一處傳遞到另一處的過程。6、對于同一介質(zhì)中的兩列相干波發(fā)生干涉現(xiàn)象，以下描述正確的是：A.干涉圖樣中亮條紋的位置是兩列波相位差恒定的地方B.振動減弱區(qū)始終沒有振動C.干涉圖樣中的暗條紋是由兩列波在該處完全同相疊加形成的D.任意兩點之間的相位差隨時間變化●A選項正確。干涉圖樣中亮條紋(即振動加強區(qū))出現(xiàn)在兩列波相位差為0或整數(shù)倍π的地方，這意味著這兩列波在此處總是同相或相差180度，從而導致振幅相加?！馛選項錯誤。干涉圖樣中的暗條紋(即振動減弱區(qū))是由兩列波在該處相位差為半波長奇數(shù)倍(即π的奇數(shù)倍)疊加形成的，這會導致振幅相互抵消。7、一列機械波沿x軸正方向傳播，波源振動周期為T,波速為v,在某一時刻t,質(zhì)點A的位置坐標為x1,質(zhì)點B的位置坐標為x2,且x2>x1。若A、B兩點到波源的距離之差等于半個波長，則下列說法正確的是()A.t時刻質(zhì)點A處于波峰B.t時刻質(zhì)點B處于波谷C.波的傳播方向由B指向A解析：由于A、B兩點到波源的距離之差等于半個波長，說明在某一時目沒有給出A、B兩點在該時刻的具體狀態(tài)。選項D錯誤，因為波的傳播方向與質(zhì)點的二、多項選擇題(本大題有3小題，每小題6分，共18分)1、以下關于機械波的說法中，正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播時，質(zhì)點不會隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動。B.機械波的傳播速度取決于介質(zhì)的密度和波源的頻率。C.縱波和橫波都能在固體、液體和氣體中傳播。D.波的頻率是由波源決定的，與介質(zhì)無關。B選項錯誤，機械波的傳播速度主要取決于介質(zhì)的性質(zhì)，如播速度。2、關于波的干涉現(xiàn)象，以下說法正確的是()A.當兩列相干波疊加時，振動加強的區(qū)域稱為波腹。B.當兩列相干波疊加時，振動減弱的區(qū)域稱為波節(jié)。C.波的干涉現(xiàn)象是波的一個基本特性，所有類型的波都可以發(fā)生干涉。D.波的干涉現(xiàn)象可以通過波的衍射現(xiàn)象來證明。A選項正確，當兩列相干波疊加時，振動加強的區(qū)域，即波的振幅最大的地方，稱B選項正確，振動減弱到幾乎為零的區(qū)域，即波的振幅最小的地方，稱為波節(jié)。C選項正確，波的干涉現(xiàn)象是波的一個基本特性，無論是光波、聲波還是水波等都可以發(fā)生干涉。D選項錯誤，波的干涉現(xiàn)象和波的衍射現(xiàn)象是兩種不同的波動現(xiàn)象，雖然它們都可以通過實驗觀察，但衍射現(xiàn)象不能用來證明干涉現(xiàn)象。3、以下關于機械波的說法中，正確的是：A.機械波的傳播速度與介質(zhì)的密度成正比。B.機械波在傳播過程中，能量和振動形式都保持不變。C.機械波在介質(zhì)中傳播時，質(zhì)點不會隨波遷移，只是在其平衡位置附近振動。D.機械波在真空中無法傳播。解析：A選項錯誤，機械波的傳播速度與介質(zhì)的性質(zhì)有關，但與密度無直接關系。第一題：(1)波長的表達式：λ=vT(1)根據(jù)波速公式v=λ/T,可得波長的表達式為λ=vT。第二題：一列橫波在兩個相干波源S1和S2之間傳播，波速為v,頻率為f。S1和S2之間的距離為d。假設兩波源發(fā)出的波在同一時刻開始傳播，且兩波源發(fā)出的波振若在波源S1和S2連線上找到一點P,該點距離S1的距離為x1,距離S2的距離為x2。(1)求證：在P點處，如果x1-x2=λ/2(λ為波長),則P點為波峰；(2)如果x1-x2=λ/4,求P點的振動情況。(1)證明：由于S1和S2是相干波源，它們的相位差恒定。設S1和S2的相位分別為φ1和φ2,則在P點處的相位差△φ為：當x1-x2=λ/2時，△φ=π,即相位差為半個波長。根據(jù)波的干涉原理，當相位差為半波長的整數(shù)倍時，兩波在P點處發(fā)生相長干涉，即P點為波峰。當x1-x2=λ/4時，△φ=π/2,即相位差為四分之一個波長。根據(jù)波的干涉原理，當相位差為四分之一個波長時，兩波在P點處發(fā)生相消干涉，即P點為波谷。題目：一根長為L的均勻細繩，兩端固定在墻壁上，繩的線密度為μ,張力為T。當一端受到周期為TO的簡諧振動時，細繩上形成駐波。若振動端的振動方向向上，且在t=0時刻，距離振動端為x=0.3L處的質(zhì)點開始向上運動。(1)求該駐波的頻率和波長。(2)求t=0.5TO時，距離振動端為x=0.3L處的質(zhì)點的運動方向。(1)頻率f=1/TO,波長λ=2L。解析：根據(jù)駐波的頻率公式，頻率f=1/TO。由駐波波長公式，λ=2L。(2)運動方向向上。下運動，再向上運動。由于t=0.5TO時，振動已經(jīng)走過半個周期，所以距離振動在雙縫干涉實驗中，已知光波的波長為500nm,雙縫間距為0.5mm。如果屏幕上第一條亮條紋距離雙縫的距離為3cm,求：(1)光在真空中的傳播速度；(2)屏幕上相鄰兩條亮條紋之間的距離。(1)光在真空中的傳播速度為3×10^8m/s。(2)屏幕上相鄰兩條亮條紋之間的距離為0.1mm。度是一個常數(shù)，c=3×10^8m/s。由于題目中給出了波長λ=500nm=500×10^-9m,由于第一條亮條紋對應于m=1,我們可以忽略sinθ的影響(因為sinθ≈1),則有d=mλ。代入已知數(shù)值d=0.5mm=0.5