2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章機(jī)械波4-5波的干涉多普勒效應(yīng)課時檢測含解析新人教版選擇性必修1

PAGE6-波的干涉多普勒效應(yīng)(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1.如圖所示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當(dāng)它們相遇時或相遇后，不行能出現(xiàn)的波形圖是()【解析】選D。依據(jù)波的獨立傳播原理，兩列波相遇分別后仍保持各自的運動狀態(tài)接著傳播，其波形不變，故A正確，D錯；在相遇區(qū)域，質(zhì)點的位移等于兩列波引起的振動的位移的矢量和，據(jù)波的疊加原理，當(dāng)兩列波的前半波形疊加時，前半波形內(nèi)各質(zhì)點位移均為零，B會出現(xiàn)，兩波形重合時，各質(zhì)點位移加倍，C會出現(xiàn)。故B、C正確。2．水槽中步調(diào)相反的波源S1、S2發(fā)出兩列波長相等的水波，設(shè)某一時刻P點恰好是兩波谷相遇點，則下列說法錯誤的是()A．這兩列波能發(fā)生干涉 B．P點始終在波谷C．P是振動加強(qiáng)點 D．P的位移有時可為零【解析】選B。兩列水波波長相等，其速度也相同，則頻率必定相同，能發(fā)生干涉；某時刻P點恰好是兩波谷相遇，則該點是振動加強(qiáng)點，P點也會上下振動，并非總處于波谷，故選項B錯誤。3.如圖甲所示，兩列波的振幅和波長都相同，傳播方向相反，在相遇的某一時刻，兩列波“消逝”，如圖乙所示，此時x、y兩質(zhì)點的運動方向是()A．x向下，y向上 B．x向上，y向下C．x和y都向上 D．x和y都向下【解析】選A。由圖乙知，下一時刻，向右傳播的波在質(zhì)點x處引起的位移向上，在y處引起的位移為零，向左傳播的波在x處引起的位移為零，在y處引起的位移向下，x、y的振動為合運動，所以x向下，y向上。4．如圖所示為兩列波在空間相遇疊加，其中實線代表的甲波向右傳播，虛線代表的乙波向左傳播，則()A.A、B點是振動加強(qiáng)點B．A、D點是振動加強(qiáng)點C．B、E點是振動加強(qiáng)點D．D、F點是振動減弱點【解析】選B。依據(jù)圖像可知，甲、乙兩列波在A、D、F點振動方向相同，故為振動加強(qiáng)點，在B、E兩點，振動方向相反，是振動減弱點，故B正確，A、C、D錯誤。5．甲、乙兩列完全相同的橫波分別從波源A、B兩點沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖像如圖所示，若兩列波的波速都是1m/s，下列說法正確的是()A.甲、乙兩列波的頻率都是4HzB．t＝1s時，甲、乙兩波相遇C．t＝3s時，x＝6m處質(zhì)點的位移為負(fù)方向最大D．t＝0s時，x＝2m處質(zhì)點與x＝10m處質(zhì)點的振動方向相反【解析】選C。由圖像可知：λ＝4m，又v＝1m/s，所以f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(1,4)m/s＝0.25Hz，故A錯誤；設(shè)經(jīng)過t時間兩波相遇，那么：2vt＝4m，代入數(shù)據(jù)解得：t＝2s，所以2s時相遇，故B錯誤；由于T＝eq\f(1,f)＝4s，所以t＝3s＝eq\f(3,4)T，x＝6m處的質(zhì)點處于波谷，位移為負(fù)方向最大，故C正確；依據(jù)上坡下坡法，x＝2m處質(zhì)點與x＝10m處質(zhì)點的振動方向都是向上，故D錯誤。6．(多選)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比()A．波速變大B．波速不變C．頻率變高D．頻率不變【解析】選B、C。波在同種介質(zhì)中波速是肯定值，選項A錯誤，選項B正確；依據(jù)多普勒效應(yīng)知，被魚群反射回來的超聲波頻率變高，選項C正確，選項D錯誤。二、非選擇題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)7．(10分)如圖所示，兩列簡諧波均沿x軸傳播，傳播速度大小相等，其中一列沿x軸正方向傳播(如圖中實線所示)，一列沿x軸負(fù)方向傳播(如圖中虛線表示)，這兩列波的頻率相同，振動方向沿y軸，則圖中x＝1，2，3，4，5，6，7，8各點中振幅最大的是坐標(biāo)的哪些點，振幅最小的是坐標(biāo)的哪些點?！窘馕觥吭趫D示時刻，兩列波引起各質(zhì)點振動的位移之和都為零，但其中一些點是振動過程中恰好經(jīng)過平衡位置，而另外一些點是振動減弱且振幅為零，對x＝4處的質(zhì)點，實虛兩列波均使質(zhì)點從平衡位置向下運動，是同向疊加的，即振幅可以達(dá)到兩列波分別引起的振幅之和，同理x＝8處的質(zhì)點也是同向疊加，是加強(qiáng)點；而x＝2和x＝6處質(zhì)點則為反向疊加，即為振幅最小點。答案：4、82、68.(14分)如圖所示，由波源S發(fā)出的波某一時刻在介質(zhì)平面中的情形，實線為波峰，虛線為波谷，設(shè)波源頻率為20Hz，且不運動，而視察者在1s內(nèi)由A運動到B，視察者接收到多少個完全波？設(shè)波速為340m/s，則要讓視察者完全接收不到波，他每秒要運動多少米？【解析】視察者在單位時間內(nèi)接收到完全波的個數(shù)就等于視察者接收到的頻率。假如視察者不動，則1s內(nèi)，視察者接收的完全波的個數(shù)應(yīng)為20個，然而當(dāng)視察者從A運動到B的過程中，所能接收到的完全波的個數(shù)正好比不運動時少1個，即他只接收到19個完全波。要想讓視察者完全接收不到波，他必需伴同所在的波峰一起運動并遠(yuǎn)離波源。由x＝vt得x＝340×1m＝340m，即視察者每秒要遠(yuǎn)離波源340m。答案：19個340m(15分鐘40分)9．(7分)機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。下列現(xiàn)象中不屬于利用多普勒效應(yīng)的是()A．交通警察利用測速儀向行進(jìn)中的車輛放射頻率已知的超聲波，依據(jù)反射波的頻率改變推斷車速B．醫(yī)生向人體內(nèi)放射頻率已知的超聲波，依據(jù)接收到的被血管中的血流反射后的超聲波的頻率改變，推斷血流的速度是否正常C．發(fā)生雷電時，人們利用望見閃電與聽見雷聲的時間間隔來估算自己與雷電發(fā)生處之間的距離D．天文學(xué)上通過對比某些元素在遙遠(yuǎn)天體上的發(fā)光頻率與其靜止在地球上的發(fā)光頻率，推斷天體相對于地球的運動速度【解析】選C。交通警察利用測速儀向行進(jìn)中的車輛放射頻率已知的超聲波，依據(jù)反射波的頻率改變推斷車速利用了聲波多普勒效應(yīng)的原理，故A正確；醫(yī)生向人體內(nèi)放射頻率已知的超聲波，依據(jù)接收到的被血管中的血流反射后的超聲波的頻率改變，推斷血流的速度是否正常也屬于聲波多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，故B正確；發(fā)生雷電時，人們利用望見閃電與聽見雷聲的時間間隔來估算自己與雷電發(fā)生處之間的距離是通過光速遠(yuǎn)大于聲速，用這個時間間隔乘聲速來估算的，故它不屬于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，故C錯誤；天文學(xué)上通過對比某些元素在遙遠(yuǎn)天體上的發(fā)光頻率與其靜止在地球上的發(fā)光頻率，推斷天體相對于地球的運動速度是屬于光波的多普勒效應(yīng)原理的應(yīng)用，故D正確。10．(7分)如圖所示，兩列平面簡諧橫波在空中疊加，其中簡諧橫波a(如圖中虛線所示)沿x軸的正方向傳播，簡諧橫波b(圖中實線所示)沿x軸的負(fù)方向傳播，波速都是20m/s。t＝0時，這兩列波的波動圖像如圖所示，那么位于x＝45m處的質(zhì)點P第一次達(dá)到波峰的時刻和第一次處于平衡位置的時刻分別是()A.1.50s0.25s B．0.75s0.25sC．0.25s0.5sD．0.25s0.75s【解析】選D。t＝0時，兩列波的波峰到P點處的距離均為s＝5m，波峰傳播到P點的時間t＝eq\f(s,v)＝0.25s，選項A、B錯誤；t＝0時，x1＝30m處的質(zhì)點和x2＝60m處的質(zhì)點都在平衡位置，離P點的距離均為s′＝15m，兩質(zhì)點的振動傳播到P點時，P點第一次處于平衡位置，經(jīng)驗時間t′＝eq\f(s′,v)＝0.75s，故正確選項為D。11．(7分)頻率肯定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動。以u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【解析】選B。當(dāng)聲源向著接收器運動的速度增大時，聲源的頻率不變，聲波的傳播速度不變，接收器接收到的頻率增大。故正確選項為B。12．(19分)如圖為某一報告廳主席臺的平面圖，AB是講臺，S1、S2是與講臺上話筒等高的喇叭，它們之間的相互位置和尺寸如圖所示，報告者的聲音放大后經(jīng)喇叭傳向話筒再次放大時可能會產(chǎn)生嘯叫。為了避開嘯叫，話筒最好擺放在講臺上適當(dāng)?shù)奈恢茫谶@些位置上兩個喇叭傳來的聲音因干涉而相消，已知空氣中聲速為340m/s，若報告人聲音的頻率為136Hz，問講臺上這樣的位置有多少個？【解析】相應(yīng)于聲頻f＝136Hz的聲波的波長是：λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(340,136)m＝2.5m①式中v＝340m/s是空氣中的聲速。在圖中，O是AB的中點，P是OB上隨意一點。將在聲音的相消點：S1P－S2P＝