高中物理第十二章机械波126惠更斯原理检测新人教版.docx
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高中物理第十二章机械波126惠更斯原理检测新人教版
2019-2020年高中物理第十二章机械波12.6惠更斯原理检测新人教版
1.下列说法中正确的是( )
A.水波是球面波
B.声波是球面波
C.只有横波才能形成球面波
D.只有纵波才能形成球面波
【解析】 若波面是球面,则为球面波,与横波、纵波无关,由此可知B正确,C、D错误.由于水波不能在空间中传播,所以它是平面波,A不正确.
【答案】 B
2.在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮,是因为( )
A.室内空气不流动
B.室内声音多次反射
C.室内声音发生折射
D.室内物体会吸附声音
【解析】 在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多次反射而得到加强.
【答案】 B
3.(多选)下列说法正确的是( )
A.平面波的波线是平行的直线
B.平面波的波线不是平行的直线
C.球面波的波线是平行的直线
D.球面波的波线是沿半径方向的直线
【解析】 球面波的波线是沿半径方向的直线,而平面波的波线是垂直于波面的平行直线,故A、D正确.
【答案】 AD
4.(多选)如图所示,A、B分别t=t1,t=t2时,平面波的波面,下面说法正确的是( )
A.波面A和波面B互相平行
B.波面A上的各个质点的振动情况不一定相同
C.波面B上的各个质点的振动情况不一定相同
D.波面A上的各个质点的振动情况相同,波面B上的各个质点的振动情况也相同
【解析】 由波面的定义可得,D正确,B、C错误,平面波的波面与波源平行,故A对.
【答案】 AD
5.(多选)下列现象哪些是利用波的反射的( )
A.手扶耳旁听远处的人说话
B.医生给病人做超声波检查
C.雷达的工作原理
D.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况
【解析】 手扶耳旁听远处的人说话是利用了声波的反射,超声波检查身体、潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射,雷达则是利用了电磁波的反射.选项都正确.
【答案】 ABCD
6.(多选)一列波从空气传入水中,保持不变的物理量是( )
A.波速B.波长
C.频率D.周期
【解析】 波的频率由波源决定,一列波从空气传入水中,频率不变,C、D正确,波速变大,A错.由v=λf可知,B错误.
【答案】 CD
7.人耳只能区分相差0.1s以上的两个声音,人要听到自己讲话的回声,障碍物的距离至少要大于(空气中声速为340m/s)( )
A.34mB.17m
C.100mD.170m
【解析】 设障碍物至少和人相距为x,则应有2x=vt,可得x=
=
m=17m,故B对.
【答案】 B
8.甲、乙两人平行站在一堵墙前面,二人相距2a,距离墙均为
a,当甲开了一枪后,乙在时间t后听到第一声枪响,则乙听到第二声枪响的时间为( )
A.听不到
B.甲开枪3t后
C.甲开枪2t后
D.甲开枪
t后
【解析】 乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中,故t=
.
甲、乙二人及墙的位置如图所示,乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声,由反射定律可知,波线如图中AC和CB,由几何关系可得:
AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t′=
=
=2t.
【答案】 C
9.医用B超仪发出的超声波频率为7.25×104Hz,这种超声波在人体内传播的波长为2cm,在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图),从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号,相隔时间为Δt=32μs,试计算患者病变部分的大小.
【解析】 超声脉冲波在进到病变区的前后界面上会发生两次反射,忽略波速在肝脏中的速度变化,则有:
v=λf=7.25×104×2×10-2m/s=1450m/s.
病变区厚度h=
v·Δt=
×1450×32×10-6m=2.32cm.
【答案】 2.32cm
10.某物体发出的声音在空气中的波长为1m,波速为340m/s,在海水中的波长为4.5m,此物体在海面上发出的声音经0.5s听到回声,则海水深为多少米?
【解析】 本题是波的反射现象与v=λf的综合应用,知道不同介质中同一列波的频率是定值为解决本题的关键,则波的频率f=
.
在海水中:
v水=λ水·f=
v气
=4.5×340m/s=1530m/s,
水的深度h=v水·
=1530×
×0.5m=382.5m.
【答案】 382.5m
能力提升
1.小明和小刚每天上学途中都要经过一座铁桥.学习了波的知识之后,小明和小刚想到了一个测量桥长的方法,一人在铁桥的一端用锤子敲击一下,另一人在铁桥的另一端听传来的声音,结果发现经空气和桥声音传到另一端的时间差为2s(声波在空气中传播速率v1=340m/s,在钢铁中的传播速率为4900m/s),则桥长大约为( )
A.680mB.9800m
C.730.7mD.无法计算
【解析】 由题意可知:
-
=2s,解得l=730.7m,C对.
【答案】 C
2.(多选)下列说法正确的是( )
A.波发生反射时,波的频率不变,波速变小,波长变短
B.波发生反射时,频率、波长、波速均不变
C.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化
【解析】 波发生反射时,在同一种介质中传播,因此波长、波速和频率不变;波发生折射时,频率不变,波速变,波长变.故B、C正确,A、D错误.
【答案】 BC
3.当一个探险者进入一个山谷后,为了估测出山谷的宽度,他吼一声后,经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音,又经过1.5s后听到左边山坡反射回来的声音,若声速为340m/s,则这个山谷的宽度约为( )
A.170mB.340m
C.425mD.680m
【解析】 右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2s.山谷的宽度s=
v(t1+t2)=
×340×2.5m=425m;故C正确.
【答案】 C
4.(多选)如图所示是声波从介质1进入介质2的折射情况,由图判断下列说法正确的是( )
A.若i>r,则声波在介质1中的传播速度大于声波在介质2中的传播速度
B.若i>r,则介质1可能是空气,介质2可能是水
C.若i>r,则介质1可能是钢铁,介质2可能是空气
D.在介质1中的传播速度v1与在介质2中的传播速度v2满足
=
【解析】 根据折射定律
=
,故D错误,A正确;因为i>r,则v1>v2,若介质1是空气,则介质2不可能是水,因为声波在空气中的传播速度比在水中的传播速度小,所以B错误,C正确.
【答案】 AC
5.蝙蝠有完善的发射和接收超声波的器官,一只蝙蝠以6.0m/s的速度垂直于墙飞行,且发出f=4.5×104Hz的超声波,并经0.01s接收到回声.若声速是340m/s,求蝙蝠发射超声波时离墙的距离及蝙蝠所发出的超声波的波长是多少?
【解析】 s=
(v+v′)t=
(340+6)×0.01m=1.73m
由v=λf,得:
λ=
=
m=7.56×10-3m.
【答案】 1.73m 7.56×10-3m
2019-2020年高中物理第十二章机械波检测新人教版
一、选择题(本大题共7个小题,每小题6分,共42分。
在四个选项中,至少有一个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选不全的得3分,有错选或不选的得0分)
1.关于波,下列说法中错误的是( )
A.一切波都能发生反射和衍射
B.插在水中的细棒对水波的传播没有影响
C.在墙外听到墙内有人讲话,这是波的反射现象
D.当障碍物的尺寸比波长大很多时,能发生明显的波的衍射现象
解析:
衍射是波特有的现象,所以一切波都会发生反射和衍射现象,即A项说法正确;水波的波长一般比细棒的线度大,故能发生明显的衍射,所以细棒对水波的传播没有影响,则说法B正确;墙外的人能听到墙内人的说话,是波的衍射现象,故说法C错误;据产生明显衍射现象的条件知,当障碍物的尺寸比波长大很多时,不能发生明显的衍射现象,所以说法D错误。
答案:
CD
2.上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端,然后使蜂鸣器迅速水平旋转,蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化,下列的判断正确的是( )
A.旋转时蜂鸣器发出的频率变化了
B.由于旋转,改变了同学们听到的声音频率
C.蜂鸣器音调变高时,一定是向远离观察者的方向运动
D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
解析:
旋转过程中,声源(蜂鸣器)与观察者(同学们)的距离有时近,有时远,发生多普勒效应,故D错。
蜂鸣器发出声波的频率不变,只是同学们感觉到的声音频率变化了,故A错,B对。
当其远离观察者时,听到声音的频率变小即音调变低,故C错。
答案:
B
3.(xx·天津高考)沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图1所示,M为介质中的一个质点,该波的传播速度为40m/s,则t=
s时( )A.质点M对平衡位置的位移一定为负值图1
B.质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C.质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D.质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
解析:
由波形图可知,波长为λ=4m,波动周期为T=λ/v=0.1s。
根据题图,t=0时刻,质点M向上运动,在t=
s=T/4时,质点M对平衡位置的位移为正值,其速度方向沿y轴负方向,与位移方向相反,选项A、B错误;质点M的加速度方向向下,沿y轴负方向,与速度方向相同,选项C正确;质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反,选项D正确。
答案:
CD
4.一列简谐横波某时刻的波形如图2甲所示,从该时刻开始计时,图中质点A的振动图象如图乙所示。
则( )
图2
A.这列波的波速是25m/s
B.这列波沿x轴正方向传播
C.质点A在任意的1s内所通过的路程都是0.4m
D.若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象,则另一列波的频率为1.25Hz
解析:
由乙图可知,T=0.8s,t=0时质点A沿+y方向振动,此波沿x轴负方向传播,B错误;v=
=
m/s=25m/s,A正确;由1s=
可知,质点A由图示甲时刻在1s内通过路程为5A=0.4m,但并不是质点A在任意1s内的路程均为0.4m,C错误;由f=
=1.25Hz可知,要发生干涉现象,另一波的频率为1.25Hz,D正确。
答案:
AD
5.如图3所示,S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源,振幅为A。
a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上,且ab=bc。
某时刻a点是两列波的波峰相遇点,c点是两列波的波谷相遇点。
则( )
图3
A.a处质点的位移始终为2A
B.c处质点的位移始终为-2A
C.b处质点的振幅为2A
D.c处质点的振幅为2A
解析:
因为a、b、c三点均在S1S2的中垂线上,则各点到S1、S2的距离相等。
则S1与S2到各点的波程差为零,S1与S2是相同的,在a、b、c各点是同相相遇振动加强,振动加强并不是位移不变,始终为2A,而是振幅最大为2A,则选项C、D正确。
答案:
CD
6.如图4所示,实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图。
该波的波速为0.8m/s,则下列说法正确的是( )
图4
A.这列波的波长是14cm
B.这列波的周期是0.5s
C.这列波可能是沿x轴正方向传播的
D.t=0时,x=4cm处的质点速度沿y负方向
解析:
由波形图读出波长,利用波速求解周期,根据传播时间求出可能的传播距离,或者将时间与周期相比较,就可以判断传播方向。
由图知该波的波长λ=12cm,故A项错误,由v=
,得T=
s=0.15s,故B项错误。
因
=
=
,故该波沿x负方向传播,所以C错误。
由波沿x负方向传播可判定t=0时刻,x=4cm处质点的振动方向沿y轴负方向。
故D项正确。
答案:
D
7.(xx·安徽高考)一列简谐波沿x轴正方向传播,在t=0时波形如图5所示,已知波速为10m/s,则t=0.1s时正确的波形应是图6中的( )图5
图6
解析:
已知波速为10m/s,由图象可知波长为4m,则周期为0.4s,则t=0.1s时正确的波形应是C。
答案:
C
二、非选择题(本大题共5小题,共58分。
解答题应写出必要的文字说明,方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
)
8.(8分)一列简谐横波在t=0时的波形图如图7所示,若波是自右向左传播的,则处于平衡位置的P点此时的运动方向是________。
若经过时间t=0.03s后,P点刚好第一次到达波峰,则波的传播速度是________。
图7
解析:
由波动与振动方向间的关系可知波自右向左传播时,质点P此时的运动方向沿y轴负方向,经过t=0.03s后P点刚好第一次到达波峰,
则有
T=0.03s,所以T=0.04s,
故v=
=
m/s=10m/s。
答案:
沿y轴负方向 10m/s
9.(10分)某实验室中悬挂着一弹簧振子A和一单摆B,弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上。
某次地震中观察到静止的振子A开始振动4.0s后,单摆B才开始摆动。
此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10km和5.0km,频率为1.0Hz,假设该实验室恰好位于震源的正上方,则震源离实验室的距离为________km。
解析:
设地震纵波和横波的传播速度分别为vp和vs,则vp=fλp①
vs=fλs②
式中,f为地震波的频率,λp和λs分别表示地震纵波和横波的波长。
设震源离实验室的距离为s,纵波从震源传播到实验室所需时间为t,则
s=vpt③
s=vs(t+Δt)④
式中,Δt为单摆B开始摆动的时刻与振子A开始振动的时刻之差。
由①②③④式得s=
⑤
代入数据得s=40km。
答案:
40
10.(12分)如图8所示,沿波的传播方向上有间距为1m的13个质点a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,它们均静止在各自的平衡位置。
一列横波以1m/s的速度水平向右传播。
在t=0时刻到达质点a,且质点a开始由平衡位置向上振动,在t=1s时刻,质点a第一次到达最高点,求:
图8
(1)这列波的波长为________,周期为________。
(2)在图8中画出g点第一次向下达到最大位移时的波形图象。
解析:
由题意知,周期T=4s,波长λ=vT=4m。
当g第一次到达最低点时波形图如图所示。
答案:
(1)4m 4s
(2)见解析图
11.(14分)在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L,如图9(a)所示。
一列横波沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形。
图9
则该波的周期为________,波长为________,波速为________。
解析:
由(b)图可知,λ=8L,因t=0时质点1开始向下运动,经过Δt时图(b)中的质点1经过平衡位置向上振动,则Δt=nT+
,又因Δt内第一次发现图(b)的波形,则Δt=
T,T=
Δt;由v=
得v=
。
答案:
Δt 8L
12.(14分)(xx·山东高考)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图10所示,介质中质点P、Q分别位于x=2m、x=4m处。
从t=0时刻开始计时,当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰。
图10
(1)求波速。
(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。
解析:
(1)设简谐横波波速为v,波长为λ,周期为T,由图象可知,λ=4m。
由题意知
t=3T+
T
v=
代入数据解得v=1m/s
(2)质点P做简谐运动的表达式为
y=0.2sin(0.5πt)m
答案:
(1)1m/s
(2)y=0.2sin(0.5πt)m
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