波长、频率和波速 每课一练(含解析) (9)

高中人教版物理选修3-4第十二章第三节波长、频率和波速同步测试
一、单选题（共8题；共16分）
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
2.一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()
A. 声波频率不变，波长变小
B. 声波频率不变，波长变大
C. 声波频率变小，波长变大
D. 声波频率变大，波长不变
3.简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v，若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是（）
A. B.
C. D.
4.爱因斯坦认为，光的产生、传播和吸收时都是一份一份的，据此提出了著名的光子说理论，光子说认为一个在真空中波长为λ的光子，其能量E为（h为普朗克常量，c为真空中的光速）（）
A. hλ
B.
C.
D.
5.图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()
A. 2与1的波长、频率相等，波速不等
B. 2与1的波速、频率相等，波长不等
C. 3与1的波速、频率、波长均相等
D. 3与1的频率相等，波速、波长均不等
6.下列关于机械波及其特征量的说法正确的是( )
A. 波的传播方向跟质点振动的方向总是垂直的
B. 由可知，波速是由波源振动的频率和波长两个因素决定的
C. 波的速度即为振源的振动速度
D. 在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在均匀介质中传播的距离等于一个波长
7.电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s，某广播电台能够发射波长为50m的无线电波，那么收音机接受这个电台时调谐的频率应工作在（）
A. 150MHz
B. 500MHz
C. 6.00MHz
D. 3.00 MHz
8.在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s，振幅为A．M、N是平衡位置相距2m 的两个质点，如图所示．在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处．已知该波的周期大于1s．则（）
A. 该波的周期为s
B. 在t= s时，N的速度一定为2 m/s
C. 从t=0到t=1 s，M向右移动了2 m
D. 从t= 到t= s，M的动能逐渐增大
二、多选题（共2题；共6分）
9.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图甲所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m。

P点的振动图像如图乙所示。

在下列四幅图中,Q点的振动图像可能是()
A. B.
C. D.
10.一列波源在x=0处的简谐波,沿x轴正方向传播,周期为0.02s,t0时刻的波形如图所示。

此时x=12cm处的质点P恰好开始振动。

则()
A. 质点P开始振动时的方向沿y轴正方向
B. 波源开始振动时的方向沿y轴负方向
C. 此后一个周期内,质点P通过的路程为8cm
D. 这列波的波速为4.00m/s
三、填空题（共4题；共5分）
11.人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的________提高耳朵的接收能力．
12.某声波在空气中的波长为2m，传播速度为340m/s，空气中某质点从离开平衡位置起至少经过________才能重新回到平衡位置．
13.声速在空中传播的速度是340m/s，要听到回声障碍物离我们最少为________。

14.如图一列简谐横波，其中p点振动方向向上，则此波的传播方向是________，当a点第二次回到平衡位置时，质点a经过的路程为________ 米．
四、解答题（共1题；共5分）
15.一列波在t1时刻的波形图如图中的实线所示，t2时刻的波形图如图中的虚线所示，已知△t=t2﹣t1=0.5S，求
①这列波可能的波速？
②若波速为68m/s，这列波向哪个方向传播？
五、计算题（共1题；共5分）
16.一个观测者在高处用望远镜注视在地上的木工以每秒2次的频率击钉子，他听到声音时恰好看到击锤动作．若观测者距木工680 m．当木工停止击锤后，他还能听到几次击钉声？(声波在空气中的传播速度为340 m/s)
六、综合题（共1题；共15分）
17.如图所示是一列横波在某一时刻的波形图,图像中x轴的正方向表示波的传播方向,y轴表示质点相对平衡位置的位移。

已知波速为v=32m/s,试求:
（1）波长λ是多少?
（2）周期T是多少?
（3）画出后的波形图,并用文字说明:B、D两点的振动如何?
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与是横波还是纵波无关，故C、D不正确，由此可知B正确．由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A不正确．【分析】波源发出的波能在三维空间中传播，就能形成球面波，例如地震波．
2.【答案】B
【解析】【解答】由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，C、D错．又因波在水中速度较大，由公式可得，波在水中的波长变大，故A错，B正确．
【分析】由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变。

3.【答案】D
【解析】【解答】A图中，波长为2s，周期为T= = ．a点正向上振动，质点a从图示位置到达波谷的时间t A= = ；B图中，波长为s，周期为T= = ．a点正向下振动，质点a从图示位置到达波谷的时间t B= T= ；C图中，波长为s，周期为T= = ．a点正向上振动，质点a从图示位置到达波谷的时间t C= = ；D图中，波长为s，周期为T= = ．a点正向下振动，质点a从图示位置到达波谷的时间t A= T= ；
故D图中质点a最早到达波谷．
故选：D．
【分析】解决本题的关键要确定波长与s的关系，求得周期．能熟练根据波的传播方向判断质点的振动方向．
4.【答案】C
【解析】【解答】解：光子能量为：E=hγ①
光子频率、波长、光速之间关系为：γ= ②
联立①②得光子的能量为：E= ，故ABD错误，C正确．
故选：C
【分析】本题比较简单，直接根据光子能量公式即可求解．
5.【答案】D
【解析】【解答】波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由得波长不同，故C错，D对．【分析】波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关．波速由介质决定，介质发生变化波速可能发生变化，由知波长就会4发生变化．
6.【答案】D
【解析】【分析】当纵波的传播方向和质点的振动方向在同一条直线上，A错误；
波速与介质有关同一种波在同一介质中速度是相同的，与振动速度无关，BC错误；
根据公式可得，D正确；
【点评】波速是由介质来决定的，跟其他因素无关，这一点需要切记
7.【答案】C
【解析】【分析】由可得
故选C。

【点评】电磁波的波长、波速和频率的关系满足。

8.【答案】D
【解析】【解答】解：A、由题意：波速为2m/s，周期大于1s，则波长λ大于vT=2m．由题，分析得知，=2m，得波长λ= m，周期为T= = ．故A错误．B、N的速度与波传播速度是两回事，在t= s 时，N的速度不一定等于2m/s．故B错误．
C、波传播过程中质点M不向前移动，M点只上下振动．故C错误．
D、从t= s到t= s，即到，M点正从波峰向平衡位置运动，动能逐渐增大．故D正确．
故选：D
【分析】由题，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处，周期大于1s，可知M、N平衡位置间的距离等于，可求出波长，由v= ，求出周期．N点振动速度与波传播速度
不是一回事．波传播过程中质点M不向前移动．根据质点的位置，分析从t= s到t= s，M的动能如何变化．
二、多选题
9.【答案】B,C
【解析】【解答】P、Q两质点间沿波的传播方向的距离为,波从P点传到Q点或者从Q点传到P点需要。

若波沿x轴正方向传播,则Q点落后P点,即Q点经后与P点在时的振动情况相同,B项正确;若波沿x轴负方向传播,则P点落后Q点,即P点经后与Q点在时的振动情况相同,C项正确。

【分析】根据波长，分析PQ平衡位置间距离与波长的关系和波的双向性，分析两点状态关系，再由P点的振动图象推断Q的振动图象。

10.【答案】B,D
【解析】【解答】根据波的传播方向与质点的振动方向的关系可以判断P点沿y轴负方向振动,A错误;质点P的起振方向与波源的起振方向相同,所以波源的起振方向也是沿y轴负方向,B正确;一个周期内,质点P通过的路程为振幅的4倍,是20cm,C错误;从图像可以看出这列波的波长为8cm,由v计算可得波速为, D正确。

【分析】根据质点的振动与波的传播的关系知，当质点处于上坡时向下振动，处于下坡时向上振动，可推断开始振动时波源的振动情况，由振幅可求质点在一定时间内通过的路程，求出波速。

三、填空题
11.【答案】反射
【解析】【解答】这是利用声波的反射，反射时间差太短，我们不能分辨出回声与原声，我们听到的是回声与原声的混合，因此我们听到的响亮。

【分析】这样做是利用声波的反射分析。

12.【答案】s
【解析】【解答】解：该波的周期为T= = s= 质点从离开平衡位置起至少经过半个周期才能重新回到平衡位置，则得回到平衡位置的最短时间为t= = s
故答案为：s
【分析】质点从离开平衡位置起至少经过半个周期才能重新回到平衡位置，根据波速公式v= 求出周期，即可得解．
13.【答案】
【解析】【解答】能听到回声，时间，所以声源到墙壁距离。

【分析】知道速度是表示物体运动快慢的物理量；利用速度的公式可计算人距高墙的距离．注意时间是一个来回的时间。

14.【答案】向左；0.30
【解析】【解答】解：简谐波横波在x轴上传播，此时质点P的运动方向向上，由波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播；a点第一次回到平衡位置时，路程为一个振幅，当质点再次回到平衡位置时，路程为两个振幅，所以质点a的路程为3个振幅，即：s=3A=3×0.10=0.30m
故答案为：向左、0.30
【分析】简谐波横波在x轴上传播，此时质点C的运动方向向下，可判断出波x轴负方向传播．质点E此时的运动方向与C的运动方向相同．质点A向上运动，而质点G向下运动，则G先回到平衡位置．此时质点D的位移为零，但振幅不为零．
四、解答题
15.【答案】解：①若波向右传播，根据波形的周期性，波传播的距离x=（n+ ）λ=（n+ ）×8m=（8n+2）m
波速v= = =（16n+4）m/s，（n=0，1，2，…）
同理可得，若波向左传播，有：
波传播的距离x=（n+ ）λ=（n+ ）×8m=（8n+6）m
波速v= =（16n+12）m/s，（n=0，1，2，…）
②若波速为68m/s，波在0.5s内传播的距离x=vt=34m=4 λ
故波向右传播．
答：①若波向右传播，波速为（16n+4）m/s，（n=0，1，2，…），若波向左传播，波速为（16n+12）m/s，
（n=0，1，2，…）．
②波向右传播．
【解析】【分析】①根据波形图读出波长，由于波形的周期性和双向性，故应分情况讨论即可求解．②由x=vt求出波传播的距离，分析与波长的关系，再确定波传播的方向．
五、计算题
16.【答案】题中木工击钉子产生的声波属于一种时间短暂的“脉冲波”，如图所示，设脉冲的间距为d ，由于声速是．木工击钉的频率为所以。

因此在680 m距离内有个脉冲间隔，也就是说木工停止击钉后还能听到4次击钉声．
【解析】【分析】光比声音的传播速度快的多，所以需要从速度公式中利用声音的速度来计算路程。

六、综合题
17.【答案】（1）由图可以看出,波长。

（2）根据可得:
（3）波向前传播半个波长后,质点A、C分别在正最大位移和负最大位移处,速度为零;质点B在平衡位置,沿y轴正方向运动;质点D在平衡位置,沿y轴负方向运动。

波的图像如图所示。

【解析】【分析】（1）相邻两个波峰或波谷之间的距离等于波长，由图直接读出波长；（2）由波速公式求出周期T ．（3）后波向前传播半个波长后，结合波形的平移，作出图象，根据图象判断B、D的振动情况。