高中物理新课标人教版选修3-4 梯度练习12-4

第十二章机械波小结(时间：90分钟总分为：100分)一、选择题(此题共10个小题，每一小题4分，共40分)1．如图1所示，有一条均匀的弹性绳，0、1、2、3、……、16是绳上一系列等间隔的点．现有一列简谐横波沿此绳传播．某时刻，绳上点9的位移向上且达到最大值、点12的位移为零且向上运动．如此再经过34个周期，下面所给的弹性绳上某些质点的位置和振动方向(只画出其中一段绳上某四个质点的情况)的四个图中可能正确的答案是( )图12．如下关于简谐运动和简谐波的说法，正确的答案是( )A．介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B．介质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C．波的传播方向一定和介质中质点振动的方向一致D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍图23．如图2所示，沿x轴正向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，如此可推出( )A．再经过0.01 s，图中质点a的速度方向与加速度方向一样B．图中质点b此时动能正在减小，其加速度正在增大C．假设发生稳定干预现象，该波所遇到的波的频率为50 HzD．假设发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸不大于2 m4．如图3所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1＝0、x2＝14 m处，质点P位于x轴上x P＝4 m处．t＝0时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动周期均为T＝0.1 s，传播速度均为v＝40 m/s，波源S1的振幅为A1＝2 cm，波源S2的振幅为A2＝3 cm，如此从t＝0至t＝0.35 s内质点P通过的路程为( )图3A．12 cmB．16 cm C．24 cm D．32 cm5．如下说法中正确的答案是( )A．假设声波波源向观察者靠近，如此观察者接收到的声波频率减小B．声波击碎玻璃杯的实验原理是共振C．超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多D．“闻其声不见其人〞是声波的干预现象6．上课时教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，如下判断正确的答案是( )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预造成的7．在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波．t1＝4 s时，距离O点为3 m的A点第一次达到波峰；t2＝7 s时，距离O点为4 m的B点第一次达到波谷．如此以下说法正确的答案是( )A．该横波的波长为2 mB．该横波的周期为4 sC．该横波的波速为1 m/sD．距离O点为7 m的质点第一次开始向上振动的时刻为5 s末图48．图4所示为一列沿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＝0.6 s时的波形图，波的周期T＞0.6 s，如此( )A．波的周期为2.4 sB．在t＝0.9 s时，P点沿y轴正方向运动C ．经过0.4 s ，P 点经过的路程为4 mD ．在t ＝0.5 s 时，Q 点到达波峰位置9．一列横波沿x 轴正向传播，a 、b 、c 、d 为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位 置．某时刻的波形如图5甲所示，此后，假设经过34周期开始计时，如此图乙描述的是( )甲 乙图5A ．a 处质点的振动图象B ．b 处质点的振动图象C ．c 处质点的振动图象D ．d 处质点的振动图象图610．一列波长大于1 m 的横波沿着x 轴正方向传播．处在x 1＝1 m 和x 2＝2 m 的两质点A 、B 的振动图象如图6所示．由此可知( )A ．波长为43 mB ．波速为1 m/sC ．3 s 末A 、B 两质点的位移一样D ．1 s 末A 点的振动速度大于B 点的振动速度 题号 12345678910答案11．(8分)弹性绳沿x 轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t ＝0时使其 开始沿y 轴做振幅为8 cm 的简谐振动，在t ＝0.25 s 时，绳上形成如图7所示的波形， 如此该波的波速为______ cm/s ；在t ＝______ s 时，位于x 2＝45 cm 处的质点N 恰好第一次沿y 轴正向通过平衡位置．图712.(12分)2008年5月12日14时28分，在四川省汶川地区发生了8.0级地震．地震波分三种：横波(S波)，波速v S＝4.5 km/s；纵波(P波)，波速v P＝9.9 km/s；面波(L波)，v L＜v S.面波在浅源地震中破坏力最大．图8(1)位于震源上方的某中学地震测报组有单摆A与竖直弹簧振子B(如图8甲所示)，地震发生时最先明显振动的是________(选填“A〞或“B〞)．(2)地震观测台记录到的地震曲线如图乙所示，由图可知三种波形各对应的地震波类型：a为________波，b为________波，c为________波(选填“S〞、“P〞或“L〞)．(3)假设在地震曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6 s，如此地震台距震源约为________km.三、计算题(此题共4个小题，共40分)图913．(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，某超声波的频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图9所示．(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3 m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)．(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．图1014．(8分)一列横波沿直线传播，某时刻的波形如图10所示，质点A与原点O相距2 m．此时刻A点速度方向如下列图，假设A再经过0.2 s后将第一次达到最大位移，求这列波的波长、波速和频率．15.(12分)如图11(a)所示，是一列简谐横波在t＝0.2 s时的波形图，其中O是波源；图(b) 是波上某一点P的振动图象．求：图11(1)求波速，并说明P质点的位置．(2)画出t＝0.4 s和t＝0.55 s的波形图．16．(12分)一列简谐波在x轴上传播，图12中实线波形与虚线波形对应的时刻分别是t1＝0，t2＝0.05 s．如此：图12(1)假设波沿＋x 方向传播，波速多大？ (2)假设波沿－x 方向传播，波速多大？ (3)假设波速的大小是280 m/s ，波速方向如何？第十二章 机械波1．C [依题意，波向右传播，点9到点12之间为四分之一波长，此时，点3在波谷处，再过34个周期，点3运动到平衡位置且向下运动，点6运动到正向最大位移处，图示波形A 、B 错误；点12运动到波谷处，点15运动到平衡位置且向下运动，所以图示波形C 正确，D 错误．]2．AD3．BC [由图象可知λ＝4 m ，所以T ＝λv ＝4200s ＝0.02 s ，因波沿x 正向传播，故经0.01 s即T/2，质点a 位于负位移处且向下运动，速度方向与加速度方向相反，A 错．而b 点此时向下运动，动能正在减小，加速度在增大，B 对．由于波的频率f ＝1T ＝50 Hz ，假设发生稳定干预，所遇波的频率也须为50 Hz ，C 项对．据发生明显衍射的条件，需障碍物的尺寸比4 m 小或与4 m 差不多，不一定小于2 m ，D 项错．故B 、C 正确．]4．B [t ＝0.1 s 前，质点P 静止；t ＝0.1 s 时，S 1的振动传到P 点，t ＝0.25 s 时，S 2的振动传到P 点，而此时S 1的振动在P 点的振动方向向下，S 2的振动在P 点的振动方向向上．在t ＝0.1 s 到t ＝0.25 s 时间内，Δt 1＝0.15 s ＝32T ，P 通过的路程为6A 1＝12 cm .t ＝0.25 s 后两列波叠加，振幅为A ＝|A 1－A 2|＝1 cm ，周期不变，到t ＝0.35 s 时，Δt 2＝0.35 s －0.25 s ＝1T ，质点P 通过的路程为4A ＝4 cm ，故从t ＝0到t ＝0.35 s 时间内质点P 通过的路程总共为16 cm ，B 正确．]5．BC [由多普勒效应可知，假设声波波源向观察者运动，如此接收到的声波频率增大，A 错误；声波击碎玻璃杯是因为声波频率与玻璃杯的固有频率一样，发生共振导致玻璃杯破碎，B 正确；由于水对光波和无线电波的吸收比对声波吸收得多，所以超声波在水中传播的距离比光波和无线电波在水中传播的距离远得多，C 正确；“闻其声不见其人〞是声波的衍射现象，D 错误．]6．B7．BC [根据波是振动形式的传播可知，3v ＋T 4＝4；4v ＋3T4＝7，解得v ＝1 m /s ，T ＝4 s ，所以波长为4 m ，故A 项错误，B 、C 项正确；距O 点7 m 处的点第一次向上运动的时刻为t 3＝7 s ，D 项错误．]8．D [波向x 轴负方向传播，T ＞0.6 s ，由波形图可知34λ＝Δx.t ＝0.6 s ＝34T ，T ＝0.8 s ，A错；0.9 s ＝T ＋0.1 s ，P 点沿y 轴负方向运动，B 错；经过0.4 s ，P 点运动半个周期，经过的路程为0.4 m ，C 错；t ＝0，x ＝10 m 处质点处在波峰，经0.5 s ，波峰向左传播了Δx'＝5 m ，故D 正确．]9．B [此题考查机械振动和机械波知识与由某时刻波形图确定质点的振动图象．把波动图象向前推34周期，得到的图象如下列图，可得34周期开始，四个点中b 点开始向下振动，与乙图相符，B 项正确．]10．A[由A 、B 两质点的振动图象与传播方向可画出t ＝0时刻的波动图象如图，由此可得λ＝43m ，A 选项正确；由振动图象得周期T ＝4 s ，故v ＝λT ＝43×4m /s ＝13m /s ，B 选项错误；由振动图象得3 s 末A 点位移为－2 cm ，B 点位移为0，故C 选项错误；由振动图象知1 s 末A 点处于波峰，振动速度为零，B 点处于平衡位置，振动速度最大，故D 选项错误．]11．20 2.75解析 由图像可知，A ＝8 cm ，T ＝4t ＝1 s ，λ＝20 cm ，所以波速v ＝λT ＝201cm /s ＝20 cm /s ，绳上的每个质点刚开始振动的方向都是沿y 轴负方向，故波传到N 点所用的时间为：t 1＝x 2v ＝4520s ＝2.25 s ，所以质点N 第一次沿y 轴正向通过平衡位置时，t ＝t 1＋T2＝2.75 s .12．(1)B (2)P S L (3)62.7解析 (1)因为纵波的传播速度最大，而B 摆反映的是纵波，故B 摆最先振动．(2)因为纵波的传播速度最大，所以先记录的a 是纵波(P 波)．同理，b 是横波(S 波)，c 是面波(L 波)．(3)设地震台距震源的距离为x ，如此x v S －x v P ＝t ，解得x ＝v P v S tv P －v S ，代入数值解得，x ＝62.7 km .13．(1)见解析 (2)3 000 m 解析(1)如下列图． (2)由波形图读出波长 λ＝15×10－3m 由波速公式得 v ＝λf①鱼群与渔船的距离为 x ＝12vt② 联立①②式，代入数据得x ＝3 000 m 14．8 m 10 m /s 1.25 Hz解析 由图知波长λ＝2×4 m ＝8 m 0.25T ＝0.2 s 得周期T ＝0.8 s v ＝λT ＝80.8m /s ＝10 m /sf ＝1T＝1.25 Hz 15．(1)20 m /s P 点横坐标x ＝0 (2)见解析图解析 由图可直接读出波长λ，周期T ，便可算出波速，可选用特殊点振动法或平移法来确定t ＝0.4 s 和t ＝0.55 s 时的波形，此题以平移法来说明．(1)由(a )图知波长λ＝4 m ，由(b )图知周期T ＝0.2 s ，所以波速v ＝λT ＝20 m /s .由(b )知0.2 s时P 质点经过平衡位置正向上运动，且它已振动了一个周期，所以它应是(a )图中的波源O ，其横坐标x ＝0.(2)t ＝0.4 s 时，从(a )图算Δt 1＝0.2 s ＝T ，波形正好向右平移了一个波长，因此0～4 m 之间的波形与t ＝0.2 s 时波形一样，此时波形如图实线所示．t ＝0.55 s 时，从(a )图算Δt 2＝0.35 s ＝134T ，由画图的一般做法：去整取零法，只需把t ＝0.2s 时的波形向右平移34λ即可，结果如图中虚线所示．16．(1)40(4n ＋1) m /s ，(n ＝0、1、2…) (2)40(4n ＋3) m /s ，(n ＝0、1、2…) (3)波沿－x 方向传播解析 (1)假设波向右传播，由图象知在Δt ＝t 2－t 1内波向右传播的距离为Δx 1＝λ4＋nλ，(n＝0、1、2…)波速v 1＝Δx 1Δt ＝4n ＋14Δtλ 代入λ＝8 m 、Δt ＝0.05 s 得 v 1＝40(4n ＋1) m /s ，(n ＝0、1、2…)(2)假设波向左传播，由图象知在Δt 内，波向左传播的距离为Δx 2＝34λ＋nλ，(n ＝0、1、2…)，波速v 2＝Δx 2Δt ＝4n ＋34Δtλ＝40(4n ＋3) m /s ，(n ＝0、1、2…) (3)波速v ＝280 m /s ，故Δt 内波传播的距离Δx ＝v Δt ＝(280×0.05) m ＝14 m ．将Δx 与λ相比，得Δx ＝74λ，故Δx 符合(2)中的Δx 2在n ＝1时的情况，所以波沿－x 方向传播．。

分层作业12液体A组必备知识基础练题组一表面张力1.如图所示,金属框上阴影部分表示肥皂膜,它被棉线分割成a、b两部分。

若肥皂膜的a部分用热针刺破,棉线的形状是下图中的()2.在太空授课中,航天员们通过实验,展示了失重环境下的许多神奇现象,其中的“液桥”现象,让我们认识了表面张力的魅力,下面关于表面张力的说法正确的是()A.表面张力是液体内部分子间作用力引起的B.表面张力能让液面具有收缩趋势,在太空失重环境下,液滴呈球形C.表面张力方向与液体表面垂直且向上D.表面张力是由于液体表层分子间距离小于液体内部分子间距离,且小于分子平衡距离,表层液体分子作用力表现为斥力而产生的题组二浸润、不浸润和毛细现象3.(多选)液体在器壁附近的液面会发生弯曲,如图所示。

关于此现象,下列几种解释正确的是()A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部稀疏B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部稀疏C.液体在器壁Ⅰ内的高度变高D.液体在器壁Ⅱ内的高度变高4.神舟十二号航天员刘伯明曾在空间站用毛笔写下“理想”二字。

在空间站内使用的毛笔、墨汁和纸张都是特制的,毛笔笔尖内部存在毛细管能够吸墨,笔尖与纸张接触时,墨汁就从笔尖转移到纸上。

在空间站内()A.使用普通中性笔也能流畅书写B.墨汁分子间不存在作用力C.墨汁不浸润毛笔笔尖D.墨汁浸润纸张5.下列各种现象中,与毛细现象相关的是()①用粉笔吸干纸上的墨汁②植物根部从土壤中吸取水分③早晨,荷叶上可以看到露珠④实验室里用棉线作酒精灯的灯芯⑤用磙子压紧土壤可把地下水分引上来A.①②③④⑤B.①②④⑤C.①②④D.①②③④题组三液晶6.护肤乳液在一定条件下能形成层状液晶,则()A.所有物质都能形成层状液晶B.层状液晶的光学性质具有各向异性C.层状液晶是液体与晶体的混合物D.层状液晶不会随温度升高发生变化7.(2024江苏响水中学高二月考)下列属于液晶分子示意图的是()B组关键能力提升练8.(2024江苏扬州高二期中)下列说法不正确的是()A.液体表面张力的方向总是跟液面相切,且与分界面垂直B.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子的分布比较密集C.液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性D.液晶态既具有液体的流动性,又在一定程度上具有晶体分子的规则排列9.(2024江苏扬州高二期末)人们采用表面经过特殊涂层处理的织物来制成防水布料,下列说法正确的是()A.水滴因表面张力具有收缩趋势B.水滴和防水布料发生了浸润现象C.水滴与防水布料接触层内水分子只存在斥力D.水滴是否浸润防水布料仅由防水布料性质决定10.(多选)(2024广东佛山高二期末)下列说法正确的是()A.图甲所示,雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力B.图乙所示,夏天荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势C.液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置D.图丙所示,小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果11.(2024山东菏泽高二期末)汽车玻璃防水膜,遇水后的效果类似于荷叶外表。

惠更斯原理1．(2018·河北省南宫中学等四校高二下学期检测)声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340 m/s ，人能听到的声波频率在20 Hz 到20 000 Hz 之间，对于波长为34 m 的声波，下列说法正确的是( C )A ．在水中它比波长为20 m 的声波传播得更快一些B ．不能产生明显的干涉和行射C ．它不能被人听到D ．不能产生反射现象解析：波速由介质决定，在同一介质中波速相同，故A 错误；声波具有波的特性，能发生波的反射、干涉、衍射和反射，故B 、D 错误；据v ＝λf 可知，f ＝34034＝10 Hz ，所以该波为次声波，人不能听见，故C 正确。

2. (多选)(2019·山东省东营一中高二下学期月考)如图所示，A 、B 分别为t ＝t 1、t ＝t 2时平面波的波面，下列说法正确的是( AD )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，BC 错误。

平面波的波面之间互相平行，A 正确。

3．(2017·山东省海岳中学高二下学期月考)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2 cm ，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 ＝32 μs，试计算患者病变部分的大小。

答案：2.32 cm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 ＝7.25×104×2×10－2 m/s ＝1 450 m/s 。

病变区厚度h ＝12v ·Δt ＝12×1 450×32×10－6 m ＝2.32 cm 。

第十二章测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(每小题5分,共50分。

每小题至少有一个选项是正确的)1.关于振动和波的关系,下列说法正确的是()A.有机械波必有振动B.有机械振动必有波C.离波源远的质点振动周期长D.波源停振时,介质中的波动立即停止解析：一个质点的振动会带动邻近质点振动,使振动这种运动形式向外传播出去而形成机械波,但在缺少介质的情况下,波动现象就无法发生,故选项A正确,选项B错误;波动形成以后,各质点的振动都先后重复波源的振动,故各质点的振动周期是一样的,故选项C错误;大量质点的振动所形成的波动不会因波源停振而立即消失,因为能量不会无缘无故地消失,故选项D错误。

答案：A2.如图所示,一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况,则()A.该波源正在移向A点B.该波源正在移向B点C.在A处观察波的频率变低D.在B处观察波的频率变低解析：波源在某一位置产生一列波面后,该波面以该位置为球心,以波速作为传播速度向外传播,反之,由波面可确定出该波面的产生位置,即波源。

波面半径大,表示产生时间早,传播时间长,对照图示,可确定出波源由右向左移动,故选项A正确,选项B错误;由于观察者不动,故波面经过观察者的速度等于波速,而在A处观察时,相邻波面间距比波源不动时间距小,因而经过观察者时间间隔短,频率大,同理在B处时间间隔长,频率小,故选项C错误,选项D正确。

答案：AD3.下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图),其中能发生明显衍射现象的有()A.只有①②④B.只有①④C.只有②③D.只有①③解析：图①②中小孔与波长相差不多,能发生明显衍射,图④中障碍物与波长相差不多,能发生明显衍射,图③中障碍物比波长大得多,不能发生明显衍射。

答案：A4.一列简谐横波沿某一直线传播,A、B是该直线上相距1.2 m的两点,从波到达其中一点开始计时,4 s内A完成8次全振动,B完成10次全振动,则该波的传播方向及波速分别为()A.方向由A向B,v=0.3 m/sB.方向由B向A,v=0.3 m/sC.方向由B向A,v=1.5 m/sD.方向由A向B,v=1.5 m/s解析：由于4 s内B完成的全振动次数大于A完成的全振动的次数,所以波由B向A传播。