2025高考物理步步高同步練習(xí)選修1第三章 機(jī)械波多普勒效應(yīng)含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修1第三章機(jī)械波5多普勒效應(yīng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是多普勒效應(yīng)，理解多普勒效應(yīng)的形成原因(重點(diǎn))。2.了解多普勒效應(yīng)在生活中的應(yīng)用，會(huì)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象(重點(diǎn))。一、多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng)波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)當(dāng)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀測(cè)到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率。(2)當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加(選填“增加”或“減少”)，觀測(cè)到的頻率增大(選填“增大”或“減小”)；反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測(cè)到的頻率減小(選填“增大”或“減小”)。只要觀察者與波源發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，觀測(cè)到的頻率就大于波源振動(dòng)的頻率，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？答案不對(duì)，如果觀察者繞著波源做圓周運(yùn)動(dòng)，雖然兩者間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但觀察者接收的頻率與波源發(fā)出的頻率依然相等，并未發(fā)生多普勒效應(yīng)。1．相對(duì)位置變化與頻率的關(guān)系相對(duì)位置圖示結(jié)論(頻率、音調(diào)、波面)波源S和觀察者A相對(duì)靜止f觀察者＝f波源，音調(diào)不變波源S不動(dòng)，觀察者運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C由A→B，f觀察者>f波源，音調(diào)升高由A→C，f觀察者<f波源，音調(diào)降低觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S′，接近觀察者或遠(yuǎn)離觀察者波源向哪運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)方向波面被壓縮較密集接近觀察者，f觀察者>f波源，音調(diào)升高遠(yuǎn)離觀察者，f觀察者<f波源，音調(diào)降低2.成因歸納(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且兩者間距發(fā)生變化。(2)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。(1)觀察者與聲源間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)也可能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。(×)(2)當(dāng)波源和觀察者向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定發(fā)生多普勒效應(yīng)。(×)(3)多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的。(×)(4)當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變小。(√)(5)甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率。(×)例1如圖甲所示，某同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來(lái)回?cái)[動(dòng)，如圖乙，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說(shuō)法正確的是()A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變低B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在點(diǎn)C向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在點(diǎn)C向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變低答案D解析根據(jù)多普勒效應(yīng)，靠近聲源時(shí)，哨聲音調(diào)變高，遠(yuǎn)離聲源時(shí)，哨聲音調(diào)變低，所以A、B、C錯(cuò)誤，D正確。例2(2022·蘇州市質(zhì)檢)如圖表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示波峰。(1)該圖表示的是________。A．干涉現(xiàn)象 B．衍射現(xiàn)象C．反射現(xiàn)象 D．多普勒效應(yīng)(2)波源正在移向________(選填“A”“B”“C”或“D”)點(diǎn)。(3)觀察到波的頻率最低的點(diǎn)是________(選填“A”“B”“C”或“D”)點(diǎn)。答案(1)D(2)A(3)B解析(1)該圖表示的是多普勒效應(yīng)，正確選項(xiàng)為D。(2)從波長(zhǎng)變化情況來(lái)看，波源正在移向A點(diǎn)。(3)由于波源遠(yuǎn)離B點(diǎn)，所以觀察到波的頻率最低的點(diǎn)是B點(diǎn)。例3一頻率為600Hz的聲源以20rad/s的角速度沿一半徑為0.8m的圓周(圓心為O點(diǎn))做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。一觀察者站在離圓心很遠(yuǎn)的P點(diǎn)且相對(duì)于圓心靜止，如圖所示，則觀察者接收到()A．聲源在A點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率等于600HzB．聲源在B點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率等于600HzC．聲源在C點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率等于600HzD．聲源在D點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率小于600Hz答案B解析根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源和觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率，當(dāng)聲源和觀察者反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率，將聲源運(yùn)動(dòng)到A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)時(shí)，畫出來(lái)相對(duì)于觀察者的速度方向，可以得到聲源在A點(diǎn)有接近觀察者的趨勢(shì)，聲源在C點(diǎn)有遠(yuǎn)離觀察者的趨勢(shì)，聲源在B、D兩點(diǎn)的速度方向垂直O(jiān)點(diǎn)與觀察者的連線，所以在B、D兩點(diǎn)，觀察者接收到的頻率就等于聲源的頻率，而在A點(diǎn)觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率，在C點(diǎn)觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率，故選B。二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．利用多普勒測(cè)速儀測(cè)速交通警察向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。2．利用超聲波測(cè)血流速度醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，測(cè)出被血管中的血流反射后的波的頻率變化，就可知道血流的速度。3．利用光波的頻率變化，計(jì)算星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度。拓展：紅移現(xiàn)象測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可測(cè)得星球靠近或遠(yuǎn)離地球的速度。若星球遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為紅移現(xiàn)象。例4(多選)(2023·太原五中月考)關(guān)于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是()A．發(fā)現(xiàn)星系譜線的“紅移”現(xiàn)象B．利用多普勒效應(yīng)可以從火車的鳴笛聲中判斷其運(yùn)動(dòng)方向C．利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)的天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度D．目前在技術(shù)上人們只能利用聲波發(fā)生的多普勒效應(yīng)答案ABC解析星系譜線的“紅移”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是多普勒效應(yīng)在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，選項(xiàng)A正確；利用多普勒效應(yīng)可以從火車的鳴笛聲中判斷其運(yùn)動(dòng)方向，這是多普勒效應(yīng)在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，選項(xiàng)B正確；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)的天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度，這是多普勒效應(yīng)在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，選項(xiàng)C正確；人們已可以利用電磁波的多普勒效應(yīng)進(jìn)行各種測(cè)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。例5汽車無(wú)人駕駛技術(shù)已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，它可以控制無(wú)人車在前車減速時(shí)自動(dòng)減速、前車加速時(shí)自動(dòng)跟上去，其使用的傳感器主要是毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)會(huì)發(fā)射和接收調(diào)制過(guò)的無(wú)線電波，再通過(guò)因波的時(shí)間差和多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來(lái)測(cè)量目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度。若該雷達(dá)發(fā)射的無(wú)線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則()A．當(dāng)f＝f′時(shí)，表明前車與無(wú)人車速度相同B．當(dāng)f＝f′時(shí)，表明前車一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．當(dāng)f′>f時(shí)，表明前車在加速行駛D．當(dāng)f′<f時(shí)，表明前車在減速行駛答案A解析當(dāng)波源和觀察者之間的距離不發(fā)生變化時(shí)，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率相等，故當(dāng)f＝f′時(shí)，說(shuō)明兩者之間的距離不變，表明前車與無(wú)人車的速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)f′>f時(shí)，說(shuō)明接收到的頻率增大，說(shuō)明兩車距離減小，表明前車在減速行駛，故C錯(cuò)誤；當(dāng)f′<f時(shí)，說(shuō)明接收到的頻率減小，說(shuō)明兩車距離增大，表明前車在加速行駛，故D錯(cuò)誤。課時(shí)對(duì)點(diǎn)練考點(diǎn)一多普勒效應(yīng)的理解1．(多選)(2022·效實(shí)中學(xué)期中)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A．多普勒效應(yīng)是當(dāng)波源與觀察者相互靠近或相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象B．機(jī)械波和光波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)C．當(dāng)觀察者靜止、波源向著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者收到的波的波速不變，波長(zhǎng)變長(zhǎng)D．當(dāng)觀察者靜止、波源向著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波的波速不變，波長(zhǎng)變短答案ABD解析多普勒效應(yīng)是當(dāng)波源與觀察者相互靠近或相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，A正確；機(jī)械波、電磁波和光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，B正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源靠近觀察者時(shí)，觀察者接收到的波的頻率比波源頻率高，波速不變，根據(jù)v＝λf，可知波長(zhǎng)變短，C錯(cuò)誤，D正確。2．(多選)(2023·廣州二中月考)下列現(xiàn)象中屬于多普勒效應(yīng)的是()A．夏日雷聲轟鳴不絕B．有兩只相同的音叉，若一只被敲擊振動(dòng)發(fā)聲，發(fā)現(xiàn)另一只也振動(dòng)發(fā)聲C．戰(zhàn)場(chǎng)上士兵聽到的敵方炮彈飛行聲音和聽到的我方炮彈飛行聲音不同D．超聲波被血管中的血流反射后，探測(cè)器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化答案CD解析夏日雷聲轟鳴不絕，屬于聲波的反射，A錯(cuò)誤；有兩只相同的音叉，若一只被敲擊振動(dòng)發(fā)聲，發(fā)現(xiàn)另一只也振動(dòng)發(fā)聲，這是聲音的共振，B錯(cuò)誤；戰(zhàn)場(chǎng)上士兵聽到敵方炮彈飛行聲音和聽到我方炮彈飛行聲音不同，是多普勒效應(yīng)，C正確；探測(cè)器接收到超聲波頻率發(fā)生變化是由于血液發(fā)生流動(dòng)，探測(cè)器與血液的觀測(cè)點(diǎn)的距離發(fā)生變化，可以用多普勒效應(yīng)解釋，D正確。3．頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)。以u(píng)表示聲源的速度，v表示聲波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的頻率。若u增大，則()A．f增大，v增大 B．f增大，v不變C．f不變，v增大 D．f減小，v不變答案B解析由于聲波的速度只由介質(zhì)決定，故v不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)聲源接近接收器時(shí)接收器接收到的頻率f增大，故B項(xiàng)正確。4．(多選)將上下振動(dòng)的振針?biāo)揭苿?dòng)，移動(dòng)過(guò)程中在水面上形成了如圖所示的水波圖形，下列說(shuō)法正確的是()A．振針向右移動(dòng)B．振針向左移動(dòng)C．在A處的觀察者，接收到的水波頻率比振針的振動(dòng)頻率小D．在A處的觀察者，接收到的水波頻率比振針的振動(dòng)頻率大答案AC解析振針(波源)前進(jìn)方向上的水波變得密集，在其反方向上的水波變得稀疏，因此振針向右移動(dòng)；由于波源遠(yuǎn)離觀察者，觀察者接收到的頻率比振針的振動(dòng)頻率小，故A、C正確?？键c(diǎn)二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用5．(多選)下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)()A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度B．交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來(lái)，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人將耳朵貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況D．有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士利用炮彈飛行的聲音判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去答案ABD解析利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)的速度，A正確；被反射的電磁波，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出的電磁波，接收到的頻率發(fā)生變化，由多普勒效應(yīng)的知識(shí)可以求出運(yùn)動(dòng)物體的速度，B正確；鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱變化而對(duì)列車的運(yùn)動(dòng)作出判斷的，C錯(cuò)誤；炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，利用了多普勒效應(yīng)，D正確。6．(2022·岳陽(yáng)市質(zhì)檢)蝙蝠在洞穴中飛來(lái)飛去時(shí)，它利用超聲脈沖導(dǎo)航非常有效。這種超聲脈沖是持續(xù)1ms或不到1ms的短促發(fā)射，且每秒連續(xù)發(fā)射幾次。假定蝙蝠的超聲脈沖發(fā)射頻率為39000Hz，在一次正朝著表面平滑的墻壁飛撲的過(guò)程，下列判斷中正確的是()A．墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39000HzB．蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率等于墻壁接收的頻率C．蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率大于墻壁接收的頻率D．蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率等于39000Hz答案C解析由于蝙蝠和墻壁發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且相互靠近，因此墻壁接收到的頻率f1大于39000Hz，頻率為f1的波經(jīng)墻壁反射后，與蝙蝠相互靠近，因此蝙蝠接收到反射波的頻率f2>f1，C選項(xiàng)正確。7．(2022·東?？h期中)下列技術(shù)應(yīng)用涉及多普勒效應(yīng)的是()A．雷達(dá)定位B．利用“共鳴箱”來(lái)使聲音增強(qiáng)C．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速D．用超聲波檢測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡答案C解析雷達(dá)定位是利用了電磁波的反射原理，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；共鳴箱利用的是共振的原理，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速，是利用了聲波的多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)C正確；用超聲波檢測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡，是利用了超聲波的穿透能力強(qiáng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．(多選)(2020·全國(guó)卷Ⅰ改編)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有()A．雷雨天看到閃電后，稍過(guò)一會(huì)兒才能聽到雷聲B．觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會(huì)變低C．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同D．天文學(xué)上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的兩顆恒星)光譜隨時(shí)間的周期性變化答案BD解析看到閃電后，過(guò)一會(huì)兒才能聽到雷聲，是光和聲音在空氣中的傳播速度不同造成的，故A錯(cuò)誤；觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)變低是由于列車與觀察者的距離發(fā)生變化引起的，可以用多普勒效應(yīng)解釋，故B正確；聲波在空氣中和水中的傳播速度不同，是由于進(jìn)入不同介質(zhì)，波長(zhǎng)發(fā)生變化引起的，故C錯(cuò)誤；觀察者與雙星的距離發(fā)生變化，接收到的頻率發(fā)生變化，產(chǎn)生周期性變化的光譜，屬于多普勒效應(yīng)，故D正確。兩車分別以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路勻速前進(jìn)，如圖所示。汽車甲持續(xù)地以固定的頻率f0鳴笛，則在任意時(shí)刻t汽車乙的司機(jī)所檢測(cè)到的笛聲頻率將如何變化(已知聲速為u，且有u>v甲，u>v乙)()A．當(dāng)兩車均向O運(yùn)動(dòng)(在到達(dá)O之前)時(shí)，該司機(jī)接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低B．當(dāng)兩車均向O運(yùn)動(dòng)(在到達(dá)O之前)時(shí)，該司機(jī)接收到的頻率可能等于波源發(fā)出的頻率C．當(dāng)兩車均向遠(yuǎn)離O的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，該司機(jī)接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低D．當(dāng)兩車均向遠(yuǎn)離O的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，該司機(jī)接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高答案C解析根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)兩車均向O運(yùn)動(dòng)(在到達(dá)O之前)時(shí)，司機(jī)接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高；當(dāng)兩車均向遠(yuǎn)離O的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，司機(jī)接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。10．(2023·南昌一中月考)輪船在進(jìn)港途中與港口間的距離隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，則在港口所測(cè)到輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率是下列選項(xiàng)圖中的()答案A解析輪船勻速靠近港口的過(guò)程中，測(cè)到的頻率不隨時(shí)間變化，但速度大時(shí)，頻率大，由x－t圖像可知，輪船靠近港口時(shí)三段時(shí)間內(nèi)的速度關(guān)系為v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，選項(xiàng)A符合題意。11．甲為聲源，發(fā)出聲波；乙為接收者，接收甲發(fā)出的聲波；若甲、乙在沿著兩者連線的方向運(yùn)動(dòng)(速度都不超過(guò)聲速)，以下說(shuō)法中正確的是()A．若甲、乙相互靠近，則乙接收到的聲波的頻率一定比甲發(fā)出的低B．若甲、乙向同一方向運(yùn)動(dòng)，則乙接收到的聲波的頻率一定比甲發(fā)出的低C．若甲、乙向同一方向運(yùn)動(dòng)，則乙接收到的聲波的頻率一定比甲發(fā)出的高D．若甲靜止，乙向甲運(yùn)動(dòng)，則乙接收到的聲波的頻率一定比甲發(fā)出的高答案D解析判斷乙接收到的聲波的頻率與聲源頻率的高低關(guān)系，關(guān)鍵是看聲源甲與接收者乙之間的距離如何變化，若遠(yuǎn)離，則乙接收到的聲波的頻率比甲發(fā)出的低，若靠近，則乙接收到的聲波的頻率比甲發(fā)出的高，故A錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)甲、乙向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間的距離可變大、可變小、可不變，故乙接收到的聲波的頻率與甲發(fā)出的聲波的頻率的關(guān)系不確定，故B、C錯(cuò)誤。12．(多選)(2022·北京四中期中)如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動(dòng)5次，一邊沿x軸正方向勻速移動(dòng)。x＝0處是它的初始位置；圖為恰經(jīng)10個(gè)周期時(shí)觀察到的水面波，則下列說(shuō)法正確的是()A．位于x軸正方向一側(cè)的觀察者，接收到的頻率大于5HzB．位于x軸負(fù)方向一側(cè)的觀察者，接收到的頻率大于5HzC．水面波的傳播速度是0.2m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.1m/sD．水面波的傳播速度是0.4m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.2m/s答案AC解析小球每秒振動(dòng)5次，所以波的頻率為5Hz，小球沿x軸正方向勻速移動(dòng)，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，位于x軸正方向一側(cè)的觀察者，接收到的頻率大于5Hz，位于x軸負(fù)方向一側(cè)的觀察者，接收到的頻率小于5Hz，所以A正確，B錯(cuò)誤；小球的振動(dòng)周期為T＝eq\f(1,5)s＝0.2s，小球振動(dòng)10個(gè)周期所用的時(shí)間為t＝10T＝2s，小球移動(dòng)的速度為v1＝eq\f(s1,t)＝eq\f(20×10－2,2)m/s＝0.1m/s，水面波的傳播速度為v＝eq\f(s,t)＝eq\f(40×10－2,2)m/s＝0.2m/s，所以C正確，D錯(cuò)誤。章末檢測(cè)試卷(三)(滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．已知一列機(jī)械波在一水平繩上勻速傳播，則以下說(shuō)法正確的是()A．繩子上任意一點(diǎn)做受迫振動(dòng)的周期相同B．繩子上任意一點(diǎn)在四分之一周期內(nèi)通過(guò)的路程為一個(gè)振幅C．繩子上相距一個(gè)波長(zhǎng)的兩點(diǎn)振動(dòng)情況是相反的D．繩子上質(zhì)點(diǎn)隨波發(fā)生遷移答案A解析機(jī)械波在繩子上傳播時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)做受迫振動(dòng)的周期相同，故A正確；繩子上的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置、波峰或波谷時(shí)，在四分之一周期內(nèi)通過(guò)的路程才為一個(gè)振幅，故B錯(cuò)誤；繩子上相距一個(gè)波長(zhǎng)的兩點(diǎn)振動(dòng)情況是相同的，故C錯(cuò)誤；繩子上質(zhì)點(diǎn)并不隨波發(fā)生遷移，故D錯(cuò)誤。2．下列關(guān)于波的說(shuō)法正確的是()A．兩列波疊加一定會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣B．在干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，其位移始終保持最大；振動(dòng)減弱區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，其位移始終保持最小C．只有障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)比較相差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)，波才能發(fā)生衍射D．當(dāng)波源遠(yuǎn)離接收者時(shí)，接收者接收到的波的頻率比波源頻率低答案D解析只有兩列頻率相同，相位差恒定的波疊加才會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣，故A錯(cuò)誤；在干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，只是振幅變大，其位移隨時(shí)間周期性變化；振動(dòng)減弱區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，只是振幅變小，其位移隨時(shí)間周期性變化，故B錯(cuò)誤；衍射是波的特有屬性，在任何條件下波都會(huì)發(fā)生衍射，只有障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)比較相差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)，波才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)波源遠(yuǎn)離接收者時(shí)，接收者接收到的波的頻率比波源頻率低，故D正確。3．(2023·溧水高級(jí)中學(xué)月考)某同學(xué)研究繩波的形成，取一條較長(zhǎng)的軟繩置于水平面上，軟繩一端固定，用手握住軟繩一端將軟繩水平拉直后，沿水平面垂直軟繩方向抖動(dòng)后，觀察到如圖所示的甲、乙兩個(gè)繩波。關(guān)于兩次形成的繩波，下列判斷正確的是()A．甲的振幅比乙的大B．甲的周期比乙的大C．甲的形成時(shí)間比乙早D．甲的起振方向與乙相同答案B解析由題圖可知甲的振幅比乙的小，A錯(cuò)誤；甲、乙兩繩波在同一介質(zhì)中傳播，波速相等，甲的波長(zhǎng)比乙的大，根據(jù)v＝eq\f(λ,T)，可知甲的周期大于乙的周期，B正確；乙的形成時(shí)間比甲的早，C錯(cuò)誤；甲的起振方向向下，乙的起振方向向上，D錯(cuò)誤。4．(2022·上海松江區(qū)期末)如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波向左傳播，振幅為A，某時(shí)刻介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)a的位移為eq\f(A,2)，經(jīng)eq\f(1,4)周期，質(zhì)點(diǎn)a位于平衡位置的()A．上方，且位移大于eq\f(A,2)B．上方，且位移小于eq\f(A,2)C．下方，且位移大于eq\f(A,2)D．下方，且位移小于eq\f(A,2)答案A解析由于簡(jiǎn)諧橫波向左傳播，經(jīng)過(guò)eq\f(1,4)周期后，波形如圖中虛線所示，則可知質(zhì)點(diǎn)a位于平衡位置的上方，且位移大于eq\f(A,2)，故A正確。5.如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是()A．0.60m B．0.20mC．0.15m D．0.10m答案D解析由題意可知，P位于波峰時(shí)，Q位于波谷，故兩點(diǎn)平衡位置間距0.15m＝eq\f(λ,2)＋nλ(n＝0,1,2，…)，所以波長(zhǎng)λ＝eq\f(0.30,1＋2n)m(n＝0,1,2，…)，當(dāng)n＝0時(shí)，λ＝0.30m；當(dāng)n＝1時(shí)，λ＝0.10m，故選項(xiàng)D正確。6．(2022·衢州市高二期末)如圖是兩列周期為0.2s、振幅為5cm的同種橫波相遇時(shí)某一時(shí)刻的情況，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，弧AB與CD的間距為1m，E為AC、BD連線的交點(diǎn)。則下列說(shuō)法正確的是()A．兩列波遇到寬為3m的障礙物，不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象B．兩列波的波速大小均為5m/sC．E點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)D．E點(diǎn)在1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為2m答案D解析衍射現(xiàn)象是一切波所特有的現(xiàn)象，兩列波遇到寬為3m的障礙物，會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；弧AB與CD的間距為1m，則這兩列波的波長(zhǎng)λ＝2m，根據(jù)波速公式得v＝eq\f(λ,T)＝10m/s，B錯(cuò)誤；由題圖可知，兩列波的波峰能同時(shí)到達(dá)E點(diǎn)，所以該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，C錯(cuò)誤；E點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，其振幅為10cm，則1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為s＝eq\f(1,0.2)×4×0.1m＝2m，D正確。7．(2022·海安高級(jí)中學(xué)期末)如圖甲所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，在t＝0時(shí)刻剛好傳到坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖乙為介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)M平衡位置的坐標(biāo)xM＝－4mB．質(zhì)點(diǎn)M平衡位置的坐標(biāo)xM＝12mC．質(zhì)點(diǎn)M在0～7s時(shí)間內(nèi)的路程s＝70cmD．質(zhì)點(diǎn)M在0～7s時(shí)間內(nèi)的路程s＝10cm答案A解析由題圖甲可知，波長(zhǎng)λ＝8m，由題圖乙可知，振動(dòng)周期T＝4s，因此波速v＝eq\f(λ,T)＝2m/s，由于t＝2s時(shí)M點(diǎn)開始振動(dòng)，因此質(zhì)點(diǎn)M平衡位置的坐標(biāo)xM＝－vt＝－4m，A正確，B錯(cuò)誤；由于在前2s時(shí)間內(nèi)，M點(diǎn)靜止不動(dòng)，因此在7s內(nèi)的路程s＝5A＝50cm，C、D錯(cuò)誤。8．(2023·綿陽(yáng)江油中學(xué)高二月考)如圖，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，實(shí)線為t＝0時(shí)的波形圖，虛線為t＝0.5s時(shí)的波形圖。已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5s。關(guān)于該簡(jiǎn)諧波，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．波速為6m/sB．頻率為1.5HzC．t＝1s時(shí)，平衡位置為x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰D．t＝2s時(shí)，平衡位置為x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置答案C解析根據(jù)波形平移的特點(diǎn)可知，速度為v＝eq\f(Δx,t)＝eq\f(3,0.5)m/s＝6m/s，A正確，不符合題意；根據(jù)波形圖可知，波長(zhǎng)為λ＝4m，則有f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(6,4)Hz＝1.5Hz，B正確，不符合題意；該簡(jiǎn)諧波的周期T＝eq\f(1,f)＝eq\f(2,3)s，t＝0時(shí)平衡位置為x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰，經(jīng)t＝1s，即經(jīng)過(guò)1.5個(gè)周期，平衡位置為x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)位于波谷，C錯(cuò)誤，符合題意；由于Δt＝2s＝3T，即再經(jīng)過(guò)3個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)仍在原來(lái)位置，所以t＝2s時(shí)，平衡位置為x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置，D正確，不符合題意。二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。9．(2022·聊城一中段考)如圖所示，有一人在河邊釣魚，浮標(biāo)位于A點(diǎn)，S為在水面上沿豎直方向振動(dòng)的波源，M、N是水面上的兩塊固定擋板，兩板中間有一狹縫。波源S的振動(dòng)引起其浮標(biāo)上下振動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．減小波源的振幅，可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響B(tài)．增大波源的振幅，可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響C．減小波源的振動(dòng)頻率，衍射現(xiàn)象更明顯D．增大波源的振動(dòng)頻率，衍射現(xiàn)象更明顯答案AC解析減小波源的振幅，位于A點(diǎn)的浮標(biāo)做受迫振動(dòng)的振幅相應(yīng)減小，故可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響，A正確，B錯(cuò)誤；減小波源的振動(dòng)頻率，由λ＝eq\f(v,f)可知，波長(zhǎng)變大，衍射現(xiàn)象更明顯，C正確，D錯(cuò)誤。10．(2022·撫州市期末)一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，P、Q是傳播方向上相距10m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。波先傳到P，當(dāng)波傳到Q開始計(jì)時(shí)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示，則()A．質(zhì)點(diǎn)Q開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向B．該波從P傳到Q的最短時(shí)間為2sC．該波波長(zhǎng)的最大值為15mD．該波的傳播速度可能為eq\f(5,4)m/s答案AC解析根據(jù)y－t圖像的斜率表示速度，知質(zhì)點(diǎn)Q的起振方向沿y軸正方向，故A正確；由題可知，簡(jiǎn)諧橫波的傳播方向從P到Q，由圖可知，周期T＝6s，質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像向左平移4s后與P的振動(dòng)圖像重合，意味著Q比P振動(dòng)最少滯后了4s，即波從質(zhì)點(diǎn)P傳到Q的時(shí)間Δt至少為4s，由周期性可知，該波從P傳到Q的時(shí)間Δt＝(4＋6n)s(n＝0、1、2、3、…)，即Δt＝4s,10s，16s，…，不可能為2s，故B錯(cuò)誤；由v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(10,6n＋4)m/s(n＝0、1、2、3、…)可知，該波的傳播速度不可能為eq\f(5,4)m/s，由λ＝vT知當(dāng)波速為2.5m/s時(shí)，波長(zhǎng)的最大值為15m，故C正確，D錯(cuò)誤。11．(2021·山東卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實(shí)線為t1＝2s時(shí)的波形圖，虛線為t2＝5s時(shí)的波形圖。以下關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，可能正確的是()答案AC解析若機(jī)械波沿x軸正方向傳播，在t1＝2s時(shí)O點(diǎn)振動(dòng)方向豎直向上，則傳播時(shí)間Δt＝t2－t1＝3s，滿足Δt＝eq\f(3,4)T＋nT(n＝0,1,2,3，…)解得T＝eq\f(12,4n＋3)s(n＝0,1,2,3，…)當(dāng)n＝0時(shí)，解得周期T＝4sA正確，B錯(cuò)誤；若機(jī)械波沿x軸負(fù)方向傳播，t2＝5s時(shí)O點(diǎn)處于波谷，則Δt＝eq\f(1,4)T＋nT(n＝0,1,2,3，…)解得T＝eq\f(12,4n＋1)s(n＝0,1,2,3，…)當(dāng)n＝0時(shí)，解得周期T＝12sC正確，D錯(cuò)誤。12．(2022·浙江高二期中)如圖所示，圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形曲線，經(jīng)過(guò)0.5s，其波形如圖中的虛線所示，該波的周期T大于0.5s，下列說(shuō)法正確的是()A．如果這列波往左傳播，這列波的周期為2sB．如果這列波往左傳播，這列波的傳播速度為0.36m/sC．如果這列波往右傳播，碰到尺寸為20cm的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象D．如果這列波往右傳播，碰到頻率為eq\f(2,3)Hz的簡(jiǎn)諧橫波能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象答案AC解析由題圖知，該波的波長(zhǎng)λ＝24cm，由于該波的周期T大于0.5s，則波在0.5s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)。如果波向左傳播，由圖像得波傳播的距離為Δx＝eq\f(1,4)λ＝6cm＝0.06m，故波速為v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(0.06,0.5)m/s＝0.12m/s，T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(0.24,0.12)s＝2s，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；如果波向右傳播，由圖像得波傳播的距離為Δx′＝eq\f(3,4)λ＝18cm＝0.18m，故波速為v′＝eq\f(Δx′,Δt)＝eq\f(0.18,0.5)m/s＝0.36m/s，周期T′＝eq\f(λ,v′)＝eq\f(0.24,0.36)s＝eq\f(2,3)s，f′＝eq\f(1,T′)＝1.5Hz，只有頻率相同的簡(jiǎn)諧波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；因該波的波長(zhǎng)為24cm，如果這列波往右傳播，碰到尺寸為20cm的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13．(8分)在利用發(fā)波水槽得到水面波形的實(shí)驗(yàn)中：(1)下圖為利用發(fā)波水槽得到的水面波形圖，a圖樣是水面波的________現(xiàn)象，b圖樣是水面波的________現(xiàn)象。(2)如圖所示，用實(shí)線表示波峰、虛線表示波谷來(lái)描述波的干涉圖樣，兩列波的振幅都為10cm，波速和波長(zhǎng)分別為1m/s和0.2m，C點(diǎn)為AB連線的中點(diǎn)。則圖示時(shí)刻C點(diǎn)的振動(dòng)方向________(選填“向上”或“向下”)，從圖示時(shí)刻再經(jīng)過(guò)0.25s時(shí)，A點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為________cm。答案(1)衍射干涉(2)向下100(每空2分)解析(1)波繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象就是波的衍射現(xiàn)象，故圖a說(shuō)明波發(fā)生了明顯的衍射現(xiàn)象。頻率相同的兩列波相遇時(shí)，當(dāng)波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)，當(dāng)波程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)振動(dòng)減弱，使有的地方振動(dòng)加強(qiáng)，有的地方振動(dòng)減弱，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域交替出現(xiàn)，故圖b是發(fā)生了干涉現(xiàn)象。(2)B點(diǎn)處于波谷，A點(diǎn)處于波峰，波由B向A傳播，此時(shí)C處于平衡位置，經(jīng)過(guò)四分之一周期，波谷傳播到該點(diǎn)，知圖示時(shí)刻C點(diǎn)的振動(dòng)方向向下。波的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(0.2,1)s＝0.2s，質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)振動(dòng)經(jīng)過(guò)的路程等于4倍的振幅，經(jīng)過(guò)0.25s時(shí)，A點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程等于5倍的振幅，A點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為20cm，則s＝100cm。14．(8分)一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0.07s時(shí)刻的波的圖像如圖甲所示，圖乙是質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像，由題可知該波的傳播方向沿x軸________(填“正”或“負(fù)”)方向，該波的傳播速度為________m/s，t＝0.07s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A偏離平衡位置的位移為________cm，A點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x＝________m。答案負(fù)10010eq\r(2)9(每空2分)解析由質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像可知，質(zhì)點(diǎn)A在t＝0.07s時(shí)刻速度沿y軸負(fù)方向，由同側(cè)法可知該波的傳播方向沿x軸負(fù)方向；由題圖甲可知該波的波長(zhǎng)為λ＝8m，由題圖乙可知該波的周期為T＝8×10－2s，可得波速為v＝eq\f(λ,T)＝100m/s由題圖乙可知質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為y＝20sin(25πt－π)cm當(dāng)t＝0.07s時(shí)y＝10eq\r(2)cm由質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程可知質(zhì)點(diǎn)A再次到達(dá)平衡位置的時(shí)刻為t＝0.08s，由于波沿x軸負(fù)方向傳播，可知x＝8m處質(zhì)點(diǎn)再次到達(dá)平衡位置的時(shí)刻為t′＝0.09s時(shí)間差為Δt＝0.01s則波傳播的距離Δx＝v·Δt＝1m可得A點(diǎn)的橫坐標(biāo)為8m＋Δx＝9m。15．(10分)在一個(gè)無(wú)限大的薄平面彈性介質(zhì)中建立如圖所示的Ox軸，現(xiàn)使O點(diǎn)垂直介質(zhì)平面(沿y軸方向)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，于是沿Ox軸形成簡(jiǎn)諧波，軸上質(zhì)點(diǎn)N的平衡位置為x＝5m，從O點(diǎn)開始振動(dòng)計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)0.5s振動(dòng)傳播到質(zhì)點(diǎn)M時(shí)的波形如圖所示，求：(1)O點(diǎn)振動(dòng)后傳播到質(zhì)點(diǎn)N的時(shí)間；(2)質(zhì)點(diǎn)N開始振動(dòng)時(shí)，O點(diǎn)已通過(guò)的路程；(3)畫出質(zhì)點(diǎn)N從t＝2.5s開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像。答案(1)2.5s(2)80cm(3)見(jiàn)解析圖解析(1)由圖可知，eq\f(λ,2)＝1m，則波長(zhǎng)λ＝2m，由題分析可知T＝1s(1分)波速v＝eq\f(λ,T)＝2m/s(1分)振動(dòng)傳播到質(zhì)點(diǎn)N經(jīng)歷的時(shí)間為t＝eq\f(x,v)＝2.5s(2分)(2)由題圖可知，振幅A