高中物理 第12章 第3节 波长频率和波速同步练习 新人教版选修34.docx
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高中物理第12章第3节波长频率和波速同步练习新人教版选修34
2019-2020年高中物理第12章第3节波长、频率和波速同步练习新人教版选修3-4
一、选择题(1~5题为单选题,6、7题为多选题)
1.简谐机械波在给定的介质中传播时,下列说法中正确的是( )
A.振幅越大,则波传播的速度越快
B.频率越大,则波传播的速度越快
C.在一个周期内,振动质点走过的路程等于一个波长
D.振动的频率越高,则波传播一个波长的距离所用的时间越短
答案:
D
解析:
波速与振幅和频率没有直接的因果关系,所以A、B错误;质点在一个周期内的运动路程只与振幅有关,与波速无关,并不一定等于波长,故C错误;质点振动频率与波的频率相同,又f=
,故D正确。
2.下表给出30℃时,声波在不同介质中的传播速度。
显然当声波由空气进入纯水中时,波速增大,则下列说法中正确的是( )
介 质
空气
纯水
盐水
橡胶
软木
铜
铁
波速(m/s)
332
1490
1531
30~50
480
3800
4900
C.频率和波长都不变D.频率和波长都变大
答案:
B
解析:
波在传播过程中频率不变,一列波从空气进入水中时,频率f不变,波速v增大,则由公式v=λf知波长增大。
3.(银川一中xx~xx学年高二下学期期中)如图所示是某一时刻的波形图象,波沿x轴正方向传播,波速是12m/s,则波长和频率分别是( )
A.3cm;200HzB.6cm;200Hz
C.2cm;400HzD.12cm;50Hz
答案:
B
解析:
由波形图可知,波长λ=6cm,则周期为:
T=
=
s,所以频率为:
f=
=200Hz,故B正确。
4.(潍坊市xx~xx学年高二下学期三校联考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波。
某一时刻的波形如图所示,绳上a、b两质点均处于波峰位置。
下列说法正确的是( )
A.a、b两点之间的距离为半个波长
B.a、b两点振动开始时刻相差半个周期
C.b点完成全振动次数比a点多一次
D.b点完成全振动次数比a点少一次
答案:
D
解析:
由于a、b两质点是振动情况完全相同的相邻两质点,所以两者距离为一个波长,A错;波传播一个波长所用的时间为一个周期,故B错;由于波从a传到b,故a点比b点的全振动次数多一次,C错,D对。
5.(北京顺义区牛栏山中学xx~xx学年高二下学期期中)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s,某时刻波形如图所示,下列说法正确的是( )
A.这列波的振幅为4cm
B.这列波的周期为1s
C.此时x=4m处质点沿y轴负方向运动
D.此时x=4m处质点的加速度为0
答案:
D
解析:
振幅为A=2cm,故A错误;由图知,波长λ=8m,由波速公式v=
,得周期T=
=2s,故B错误;波沿x轴正方向传播,由“上下坡”法得知,此时x=4m处质点沿y轴正方向运动,故C错误;此时x=4m处质点正处于平衡位置,加速度为零,故D正确。
6.三条在同一水平面上相互平行的弹性绳,在左端同一地点同时开始振动,经过一定时间后出现如图所示的情况,MN是距起始点相同距离的一条界线,则( )
A.B波的波长最大
B.A波的振动频率最大
C.A、B、C三列波的传播速度相等
D.C与A、B的材料一定不同
答案:
ABD
解析:
由图可知,B波的波长最大,A、B的传播速度相等,C波的传播速度最小,由于机械波的传播速度由介质决定,所以C与A、B的材料一定不同。
在相同时间内,A波的波源做全振动的次数最多,因此A波的振动频率最大。
7.(河北正定中学xx~xx学年高二下学期期中)波速均为v=2m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播,某时刻波的图象分别如图所示,其中P、Q处的质点均处于波峰,关于这两列波,下列说法正确的是( )
A.甲波中的P处质点比M处质点先回平衡位置
B.从图示的时刻开始,经过1.0s,P质点通过的路程为20cm
C.此时刻,M点的运动方向沿x轴正方向
D.从图示的时刻开始,P处质点比Q处质点先回平衡位置
答案:
AD
解析:
波向右传播,此时M点向上运动,P处质点比M处质点先回平衡位置,故A正确;经过1s,P点到达波谷,故B正确;波向右传播,此时M点向上运动,沿y轴的正方向,故C错误;T甲=
=2s,T乙=
=4s,P点、Q点回到平衡位置的时间tP 二、非选择题 8.甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼,两船相距24m,有一列水波在湖面上传播,使每只船每分钟上下浮动10次,当甲船位于波峰时,乙船位于波谷,这时两船之间还有一个波峰,则此水波的波速为多少? 答案: m/s 解析: 由题意可知T= s=6s。 设此波的波长为λ,则有24=λ+ ,λ=16(m) ∴v= = m/s= m/s。 能力提升 一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题) 1.(信阳市xx~xx学年高二下学期检测)A、B两列波在某时刻的波形如图所示,经过t=TA时间(TA为波A的周期),两波再次出现如图波形,则两波的波速之比vAvB不可能是( ) A.13B.12 C.21D.31 答案: D 解析: 由图可知: λA=a, λB=a, 根据题意周期关系为: t=TA,t=nTB(n=1、2、3…) 所以有: vA= ,vB= (n=1、2、3…) 故有: = (n=1、2、3…),故选项D不可能。 2.图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6s时的波形图,波的周期T>0.6s,则( ) A.波的周期为2.4s B.在t=0.9s时,P点沿y轴正方向运动 C.经过0.4s,P点经过的路程为4m D.在t=0.5s时,Q点到达波峰位置 答案: D 解析: 本题考查波形图象及图象上某点的振动情况,由题意知 T=0.6s,得T=0.8s,A错。 t=0.9s时P点沿y轴负向运动B错,经过0.4s,P点经过的路程为2A=0.4m,C错,Q点先向下运动经t=0.5s恰到达波峰位置D正确,正确答案D。 3.(绵阳南山中学xx~xx学年高二下学期期中)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,从波传到x=5m的M点时开始计时,已知P点的振动周期为0.4s,下面说法中不正确的是( ) A.这列波的波长是4m B.这列波的传播速度是10m/s C.质点Q(x=9m)经过0.5s才第一次到达波峰 D.M点右边各质点开始振动时的方向都是向下 答案: C 解析: 由图象可知这列波的波长是4m,故A正确;根据v= 得: 波速v=10m/s,故B正确;再经过0.5s,即波向前传播了1 个周期,Q点位于波谷,故C错误;由质点带动法知Q点刚开始振动时振动方向向下,则M点右边各质点开始振动时的方向都是向下,故D正确。 4.一列简谐横波沿直线由A向B传播,A、B相距0.45m,下图是A处质点的振动图象。 当A处质点运动到波峰位置时,B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动,这列波的波速可能是( ) A.4.5m/sB.3.0m/s C.1.5m/sD.0.9m/s 答案: AD 解析: 由y-t图象知: T=0.4s 由题意知: 0.45m=(n+ )λ 则v= = m/s(n=0,1,2,…) 当n=0时,v=4.5m/s 当n=1时,v=0.9m/s 当n=2时,v=0.5m/s 由此可判断出A、D项正确,B、C项错。 5.(三门峡市xx~xx学年高二下学期期末)如图所示,甲、乙、丙、丁为用频闪照相机连续拍摄的四张在x轴上0~6cm区间段简谐波的照片。 已知波沿x轴传播,照相机频闪时间间隔相等且小于波的周期,第一张照片与第四张照片间隔为1s,则由照片可知( ) A.波的波长为4m B.波一定是沿+x方向传播 C.波速一定是4m/s D.波可能是沿-x方向传播,且波速是9m/s 答案: AD 解析: 由图知,波长为λ=4m,故A正确;由于无法确定图中质点的振动方向,也就无法判断波的传播方向,故B错误;若波沿+x轴传播,则得t=1s=(n+ )T,波速v= ,联立得v=(4n+3)m/s,n=0,1,2,…当n=0时,v=3m/s;同理得,若波沿-x轴传播,v=(4n+1)m/s,n=0,1,2,…当n=2时,v=9m/s,故C错误,D正确。 二、非选择题 6.如图所示,图甲为某波在t=1.0s时的图象,图乙为参与该波动P质点的振动图象。 (1)求该波的波速。 (2)画出t=3.5s时的波形。 答案: (1)4m/s (2)见解析 解析: (1)由图甲得波长λ=4m,由图乙得周期T=1s,所以波速v= =4m/s。 (2)方法一: 平移法 由图乙可知1.0s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Δx=vΔt=4×3.5m=14m=(3+1/2)λ,所以只需将波形沿x轴负向平移 λ=2m即可,如图 (1)所示。 方法二: 特殊点法 如图 (2)所示,在图中取两特殊质点a、b,因Δt=3.5s=3 T,舍弃3取 ,找出a、b两质点振动 后的位置a′、b′,过a′、b′画出正弦曲线即可。 7.如图是一列沿x正向传播的简谐横波在传播方向上相距3m的两质点P和Q的振动图象,其实线是P点的振动图象,虚线是Q点的振动图象,若P质点离波源比Q质点近,则该波的最大波长是多少? 若Q质点离波源比P点近,则该波的最大波长又是多少? 答案: 4m 12m 解析: 由同一时刻P、Q两点的位移,画出P、Q间的波形图。 由图可知t=0时,P在正向最大位移处,Q在平衡位置且向负向运动。 若P质点离波源近,则P、Q间的波形如图1所示,有 λ=3,λ=4m;若Q质点离波源近,则P、Q间的波形如图2所示,则有 λ=3,λ=12m。 2019-2020年高中物理第12章第4节波的衍射和干涉同步练习新人教版选修3-4 一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题) 1.下列现象或事实属于衍射现象的是( ) A.风从窗户吹进来 B.雪堆积在背风的屋后 C.水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块,小石块对波的传播没有影响 D.晚上看到水中月亮的倒影 答案: C 解析: 波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。 C与衍射现象相符。 2.利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示,则( ) A.图a、b均显示了波的干涉现象 B.图a、b均显示了波的衍射现象 C.图a显示了波的干涉现象,图b显示了波的衍射现象 D.图a显示了波的衍射现象,图b显示了波的干涉现象 答案: D 解析: 由波的干涉和衍射概念知,图a是一列波的传播,显示了波的衍射现象,图b是两列波的传播,显示了波的干涉现象。 3.已知空气中的声速为340m/s。 现有几种声波: ①周期为1/20s,②频率为104Hz,③波长为10m。 它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物,能产生显著的衍射现象的是( ) A.①和②B.②和③ C.①和③D.都可以 答案: C 解析: ①、②、③三种声波的波长分别为λ1=340× m=17m,λ2= m=0.034m,λ3=10m,根据发生明显衍射现象的条件可知,①、③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多,能产生明显的衍射现象,故C正确。 4.下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是( ) A.相遇后,振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强 B.相遇后,两列波的振动情况与相遇前完全相同 C.在相遇区域,任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和 D.几个人在同一房间说话,相互间听得清楚,这说明声
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