2018-2019學(xué)年高中物理 第12章 機(jī)械波 課時(shí)提升作業(yè)八 12.3 波長(zhǎng)、頻率和波速 新人教版選修3-4

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1、課時(shí)提升作業(yè) 八　波長(zhǎng)、頻率和波速 (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分) 1.對(duì)公式v=λf的理解,以下說法中正確的是　(　　) A.由v=λf可知,波速與頻率成正比 B.波速v由介質(zhì)決定,頻率f由振源決定 C.v=λf適用于橫波,不適用縱波 D.不同頻率的聲音在空氣中傳播時(shí)速度可能不同 【解析】選B。機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)決定,與振源的頻率無關(guān),而頻率由振源決定,故B選項(xiàng)正確,A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤;v=λf適用于任何在介質(zhì)中傳播的波速的計(jì)算,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.簡(jiǎn)諧波在給定的介質(zhì)中傳播時(shí),下列說法正確的是　(　　) A.振幅越大,

2、則傳播速度越快 B.振幅越大,則傳播速度越慢 C.在一個(gè)周期內(nèi),振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)走過的路程等于一個(gè)波長(zhǎng) D.振動(dòng)頻率越高,則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)所用的時(shí)間越短 【解析】選D。傳播速度與振幅無關(guān),一個(gè)周期內(nèi),振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)走過的路程為4A,由此可知A、B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤;頻率越高,周期越小,波傳播一個(gè)波長(zhǎng)所用的時(shí)間就是一個(gè)周期,故D選項(xiàng)正確。 3.平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波),在波的傳播方向上有相距3m的甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動(dòng)。測(cè)得兩小木塊每分鐘都上下30次,甲在波谷時(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰。這列水面波　(　　) A.頻率是30 Hz　　　　　　 B.波長(zhǎng)是3 m C.波速是1 m/s

3、 D.周期是0.1 s 【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行: (1)根據(jù)小木塊每分鐘上下30次,可計(jì)算出頻率和周期。 (2)根據(jù)甲在波谷時(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰,可計(jì)算出波長(zhǎng)。 (3)由v=可求出波速。 【解析】選C。由于小木塊每分鐘振動(dòng)30次,因此周期為:T=s=2s,頻率為:f==0.5Hz,故A、D錯(cuò);又因?yàn)榧自诓ü葧r(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰,所以λ=sAB,解得波長(zhǎng)λ=2m。波速v==1m/s,B錯(cuò)、C對(duì)。 4.(多選)如圖所示為一列簡(jiǎn)諧橫波的波動(dòng)圖象。已知波速v=60m/s且沿x軸正方向傳播,從圖中可知　(　　) A.各質(zhì)點(diǎn)振幅為2c

4、m,波長(zhǎng)為24m,周期為2.5s B.在x=6m處質(zhì)點(diǎn)的位移為零,速度方向沿x軸正方向 C.在x=18m處質(zhì)點(diǎn)的位移為零,速度最大 D.在x=24m處質(zhì)點(diǎn)的位移為2cm,振動(dòng)周期為0.4s 【解析】選C、D。由v=得,T==0.4s,橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向垂直,x=6m處質(zhì)點(diǎn)的速度方向向上,故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤,C、D選項(xiàng)正確。 5.男、女生二重唱中,女高音和男中音的頻率、波長(zhǎng)和波速分別為f1、λ1、v1和f2、λ2、v2,它們之間的關(guān)系是　(　　) A.f1>f2,λ1>λ2,v1>v2 B.f1f2,λ1<λ2,v1=v2 D.以

5、上說法都不正確 【解析】選C。由于兩聲音是同一種機(jī)械波,因而在空氣中波速相同,A,B均排除,而音調(diào)高便是頻率高,即f1>f2,v=λf,v相同,f1>f2,所以λ1<λ2,因而C正確,D錯(cuò)誤。 6.(多選)一列橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示,在t=1s時(shí)的波形如圖中虛線所示。由此可以判定此波的　(　　) A.波長(zhǎng)一定是4cm B.周期一定是4s C.振幅一定是2cm D.傳播速度一定是1cm/s 【解析】選A、C。關(guān)于波的圖象的題目,一般可分為兩類:一類是讀圖,可以直接從圖上讀出振幅和波長(zhǎng),此題便可讀出波長(zhǎng)是4cm,振幅是2cm,故選項(xiàng)A、C正確;另一類是根據(jù)圖象給定的

6、條件,去計(jì)算波速、周期,判定波傳播的方向,判定某一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況及判定某一時(shí)刻的波形圖。由題可知nT+T=1s(n=0,1,2,3,…),周期有不確定解,因此選項(xiàng)B錯(cuò)誤。同理,傳播速度v=也不確定,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線由A向B傳播,A、B相距0.45m,如圖所示是A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。當(dāng)A處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰位置時(shí),B處質(zhì)點(diǎn)剛好到達(dá)平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng),這列波的波速可能是　(　　) A.4.5m/s　 B.3.0m/s 　C.1.5m/s D.0.5m/s 【解析】選A、D。 由題圖可知周期為0.4s。由題可知質(zhì)點(diǎn)A、B間最簡(jiǎn)單波形如圖所示,A

7、、B間距離和波長(zhǎng)的關(guān)系為x=(n+)λ,再由公式v=得v=m/s(n=0,1,2,…),當(dāng)n=0時(shí),v=4.5m/s,當(dāng)n=2時(shí),v=0.5m/s,選項(xiàng)A、D正確。 二、非選擇題(14分) 8.如圖所示,實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖線,虛線是0.2s后的波形圖線,求: (1)若波向左傳播,它傳播的最小距離。 (2)若波向右傳播,它的最大周期。 (3)若波速是35m/s,它的傳播方向。 【解析】(1)由圖可知λ=4m,若波向左傳播,傳播距離最小值Δx=λ=3m。 (2)若波向右傳播Δx=nλ+λ,所用時(shí)間Δt=nT+=0.2s,T=s,所以當(dāng)n=0時(shí),有最大周期Tmax=0.8s。

8、(3)Δx=Δt·v=0.2×35m=7m=(λ+3m),所以波向左傳播。 答案:(1)3m　(2)0.8s　(3)向左傳播 1.(15分)(多選)(1)一振動(dòng)周期為T、振幅為A,位于x=0點(diǎn)的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。該波源產(chǎn)生的一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播,波速為v,傳播過程中無能量損失。一段時(shí)間后,該振動(dòng)傳播至某質(zhì)點(diǎn)P,關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的說法正確的是　(　　) A.振幅一定為A B.周期一定為T C.速度的最大值一定為v D.開始振動(dòng)的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離 E.若質(zhì)點(diǎn)P與波源的距離x=vT,則質(zhì)點(diǎn)P的位移與波源的相同 F.質(zhì)點(diǎn)P在一個(gè)周期

9、內(nèi)走過的路程等于一個(gè)波長(zhǎng) (2)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖所示。經(jīng)0.6s時(shí)間質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)波峰位置,求: ①波的傳播速度; ②質(zhì)點(diǎn)b第一次出現(xiàn)波峰的時(shí)刻。 【解析】(1)選A、B、E。機(jī)械波是將波源的振動(dòng)形式和能量向外傳遞的過程,對(duì)簡(jiǎn)諧波而言,介質(zhì)中各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振幅和周期都與波源的相同,A、B正確;質(zhì)點(diǎn)P的最大振動(dòng)速度不是波的傳播速度v,C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)P開始振動(dòng)的方向與波源開始振動(dòng)的方向相同,與它們的距離無關(guān),D錯(cuò)誤;若質(zhì)點(diǎn)P與波源的距離x=vT=λ,相差波長(zhǎng)λ整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)情況都相同,故E正確;質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí),一個(gè)周期內(nèi)走過的路程等于振幅的4倍,與波長(zhǎng)無

10、關(guān),故F錯(cuò)誤。 (2)①設(shè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為T,因a第一次到波峰的時(shí)間為T=0.6s,故T=0.8s。由題圖可知λ=4m,則波速v==5m/s。②質(zhì)點(diǎn)b與相鄰波峰間距離為5m,則質(zhì)點(diǎn)b第一次出現(xiàn)波峰的時(shí)刻t==1s。 答案:(1)A、B、E　(2)①5m/s　②t=1s 2.(15分)(1)(多選)某同學(xué)漂浮在海面上,雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播,但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過身下的時(shí)間間隔為15s。下列說法正確的是　(　　) A.水面波是一種機(jī)械波 B.該水面波的頻率為6 Hz C.該水面波的波長(zhǎng)為3 m D.水面波沒有將該同學(xué)推

11、向岸邊,是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去 E.水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊,是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移 (2)一列簡(jiǎn)諧橫波t1時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示,t2時(shí)刻的波形如圖中虛線所示,已知Δt=t2-t1=0.5s。問: ①這列波的傳播速度是多少? ②若波向左傳播,且3T<Δt<4T,波速是多大? ③若波速等于68m/s,則波向哪個(gè)方向傳播? 【解析】(1)選A、C、E。水波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的,A對(duì);由題意可知T=s=s,f=0.6Hz,波長(zhǎng)λ=vT=3m,B錯(cuò)、C對(duì);波傳播時(shí)將振源能量向外傳播,而振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,D錯(cuò)、E對(duì)。故選A、C、E。 (2)①有

12、兩組解:若波向右傳播,傳播距離x=(n+)λ,則有v右==m/s =(16n+4)m/s(n=0,1,2,…);若波向左傳播,傳播距離x=(n+)λ,則有v左== m/s=(16n+12)m/s(n=0,1,2,…)。 ②因波向左傳播,且3T<Δt<4T,則必有3λ