2020～2021學(xué)年新教材高中物理課時評價11機(jī)械波的傳播現(xiàn)象多普勒效應(yīng)【含答案】

機(jī)械波的傳播現(xiàn)象多普勒效應(yīng)(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1．(多選)關(guān)于波的頻率，下列說法正確的是()A．波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)B．波的頻率與波速無直接關(guān)系C．波由一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時，頻率要發(fā)生變化D．由公式f＝eq\f(v,λ)可知，頻率與波速成正比，與波長成反比選A、B。波的頻率由波源的頻率決定，與波速和介質(zhì)都無關(guān)，波在不同介質(zhì)中傳播時頻率保持不變，故A、B正確，C、D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】室內(nèi)的人隔著墻能聽到室外的談話聲，而看不見談話的人，這是因為()A．聲波速度小，光波速度大B．聲波是縱波，光波是橫波C．聲波波長較長，容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象D．光波頻率高，容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象選C。室內(nèi)的人隔著墻能聽到室外的談話聲，而看不見談話的人，是由于聲波波長較長，能夠繞過障礙物發(fā)生衍射，而光波的波長短，不容易發(fā)生衍射，所以有“聞其聲不見其人”的現(xiàn)象，與波的種類等無關(guān)，故C正確，A、B、D錯誤。故選C。2.如圖所示為兩列不同頻率的水波通過相同的小孔所形成的衍射圖樣，由圖可知，兩列波的波長和頻率的大小關(guān)系是()A．λA＞λB，fA＞fB B．λA＜λB，fA＜fBC．λA＞λB，fA＜fB D．λA＜λB，fA＞fB選C。由圖知A圖衍射現(xiàn)象明顯，B圖不明顯，故A的波長長，B的波長短，而相同的介質(zhì)中，水波的速度相同，根據(jù)v＝λf可知，波長越長，則頻率越小，故C正確，A、B、D錯誤，故選C。3.如圖所示，O是水面上一波源，實線和虛線分別表示某時刻的波峰和波谷，A是擋板，B是小孔。若不考慮波的反射因素，則經(jīng)過足夠長的時間后，水面上的波將分布于()A．整個區(qū)域B．陰影Ⅰ以外區(qū)域C．陰影Ⅱ以外區(qū)域D．陰影Ⅱ和Ⅲ以外的區(qū)域選B。從圖中可以看出A擋板比波長大，所以不能發(fā)生明顯的衍射，而B小孔與波長相差不多，能發(fā)生明顯的衍射，所以經(jīng)過足夠長的時間后，水面上的波將分布于陰影Ⅰ以外區(qū)域，故B正確。4．(廣州高二檢測)醫(yī)院有一種先進(jìn)的檢測技術(shù)——彩超，就是向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波，超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測出反射波的頻率變化，就可知道血液的流速，這一技術(shù)利用了物理學(xué)中的下列哪一原理()A．回聲 B．波的衍射C．波的干涉 D．多普勒效應(yīng)選D。由題意可知，該儀器是測量反射波的頻率變化。波的干涉、波的衍射及回聲都不會產(chǎn)生頻率的變化；而多普勒效應(yīng)中由于波源的移動而使接收到的頻率發(fā)生變化。故該技術(shù)體現(xiàn)的是多普勒效應(yīng)；故選D。5.(多選)如圖所示為兩個完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖，實線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確的是()A．A點為振動加強(qiáng)點，經(jīng)過半個周期，這一點振動減弱B．B點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動仍減弱C．C點為振動加強(qiáng)點，經(jīng)過半個周期，這一點振動仍加強(qiáng)D．D點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動加強(qiáng)選B、C。A點是波峰和波峰疊加，為振動加強(qiáng)點，且始終振動加強(qiáng)，故選項A錯誤；B點是波峰和波谷疊加，為振動減弱點，且始終振動減弱，故選項B正確；C點處于振動加強(qiáng)區(qū)，振動始終加強(qiáng)，故選項C正確；D點為波峰與波谷疊加，為振動減弱點，且始終振動減弱，故選項D錯誤；故選B、C。6．(多選)振源S1和S2在做簡諧運動，向四周分別發(fā)出振幅為A1、A2的兩列橫波，形成如圖所示的干涉圖樣，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，N點為波峰與波谷相遇點，M點為波峰與波峰相遇點，下列說法正確的是()A．兩個振源S1和S2的振動頻率一定相同B．N點為振動減弱點，M點為振動加強(qiáng)點C．從圖示時刻經(jīng)過一個周期，N點通過的路程一定為0D．從圖示時刻經(jīng)過半個周期，M點通過的路程為A1＋A2選A、B。只有頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇，才能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣，故A正確；M點是波峰與波峰疊加，是振動加強(qiáng)點；N點是波峰與波谷疊加，為振動減弱點，故B正確；從圖示時刻經(jīng)過一個周期，N點通過的路程是振幅的4倍，即4|A1－A2|一定不為0，而位移卻一定為0，故C錯誤；從圖示時刻經(jīng)過半個周期，M點通過的路程為2(A1＋A2)，故D錯誤。故選A、B。二、計算題(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)值計算的要標(biāo)明單位)7.(12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)喇叭傳回話筒再次放大時可能會產(chǎn)生嘯叫。為了避免嘯叫，話筒最好擺放在講臺上適當(dāng)?shù)奈恢?，在這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。(1)聲波的波長是多少？(2)講臺上的O點和B點是加強(qiáng)點還是減弱點？(3)講臺上因干涉而相消的位置有多少個和講臺上因干涉而加強(qiáng)的位置有多少個？(1)聲頻f＝136Hz的聲波的波長是λ＝eq\f(v,f)＝2.5m(2)在圖中，O是AB的中點，P是OB上任一點，將S1P－S2P表示為S1P－S2P＝keq\f(λ,2)式中k為實數(shù)，當(dāng)k＝0，2，4，6，…時，從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而加強(qiáng)；當(dāng)k＝1，3，5，…時，從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而相消；由此可知，O是干涉加強(qiáng)點對于B點，則有S1B－S2B＝20m－15m＝4eq\f(λ,2)所以，B點也是干涉加強(qiáng)點(3)可以推知O、B之間有兩個干涉相消點與一個干涉加強(qiáng)點，由對稱性可知，AB上有4個干涉相消點，有5個干涉加強(qiáng)點。答案：(1)2.5m(2)O、B均為干涉加強(qiáng)點(3)AB上有4個干涉相消點5個干涉加強(qiáng)點8．(12分)波源S1和S2振動方向相同，頻率均為4Hz，分別置于均勻介質(zhì)中x軸上的O、A兩點處，OA＝2m，如圖所示。兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4m/s。已知兩波源振動的初始相位相同。求：(1)簡諧橫波的波長；(2)OA間合振動振幅最小的點的位置。(1)設(shè)簡諧橫波波長為λ，頻率為f，則v＝λf，代入已知數(shù)據(jù)，得λ＝1m(2)以O(shè)點為坐標(biāo)原點，設(shè)P為OA間的任意一點，其坐標(biāo)為x，則兩波源到P點的波程差Δl＝x－(2－x)，0≤x≤2。其中x、Δl以m為單位。合振動振幅最小的點的位置滿足Δl＝(k＋eq\f(1,2))λ，k為整數(shù)，所以x＝eq\f(1,2)k＋eq\f(5,4)，可得－eq\f(5,2)≤k≤eq\f(3,2)，故k＝－2、－1、0、1。解得：x＝0.25m，0.75m，1.25m，1.75m答案：(1)1m(2)距O點0.25m、0.75m、1.25m及1.75m(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示，在同一均勻介質(zhì)中有S1和S2兩個波源，這兩個波源的頻率、振動方向均相同，且振動的步調(diào)完全一致，S1與S2之間相距兩個波長，B點為S1和S2連線的中點，今以B點為圓心，R＝BS1為半徑畫圓，問在該圓周上(S1和S2兩波源除外)共有多少個振動加強(qiáng)的點()A．2 B．4 C．6 D．8選C。首先分析S1和S2兩波源的連線上共有幾個振動加強(qiáng)的點，由對稱性可直接判斷B點為振動加強(qiáng)點。如圖所示，取BS1中點為A，BS2中點為C，又AS2－AS1＝λ，CS1－CS2＝λ，故A與C兩點也為振動加強(qiáng)點，即S1和S2連線上共有三個加強(qiáng)點，再過A、B、C三點作三條加強(qiáng)線(表示三個加強(qiáng)區(qū)域)交于圓周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六點，顯然這六個點也為加強(qiáng)點，故圓周上共有六個振動加強(qiáng)點。故A、B、D錯誤，C正確。故選C。10.(6分)(多選)內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過程中都會發(fā)出噪聲，如圖所示為某種消聲器的示意圖，可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。一列聲波沿水平管道自左向右傳播，到達(dá)a處時分成上下兩束波，這兩束聲波在b處相遇時可削弱噪聲。關(guān)于此消聲器下列說法正確的是()A．利用了波的干涉原理B．利用了波的衍射原理C．只能消除某一頻率的噪聲D．可以消除某些頻率的噪聲選A、D。噪聲通常是不規(guī)則或隨機(jī)的聲音信號，由于聲波是一種機(jī)械波，因此它具有波的特性。當(dāng)聲波自左向右傳播，到達(dá)a處時分成上下兩列波，即成為兩列相干聲波，在b處相遇時，滿足一定條件就會發(fā)生干涉相消現(xiàn)象，故A正確，B錯誤；聲波在a處時分成上下兩列波，兩列波的頻率相同，經(jīng)過不同的波程在b處相遇，若波程差滿足半波長的奇數(shù)倍，即Δx＝x2－x1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)，兩列波在b處就會干涉相消，起到削弱噪聲的作用，由于噪聲通常是不規(guī)則或隨機(jī)的聲音信號，可能在b處相遇的兩列波的波程差是其半波長的1倍，也可能是3倍、5倍等，所以此消聲器可以消除某些頻率的噪聲，故C錯誤，D正確。故選A、D?！炯庸逃?xùn)練】如圖表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰，下列說法中正確的是()A．該圖表示的是衍射現(xiàn)象B．該圖表示的是多普勒效應(yīng)C．該圖表示波源正在向B點移動D．觀察者在圖中的A點接收到的波的頻率最低選B。該圖表示的是由于波源的移動而引起的多普勒效應(yīng)，而不是衍射現(xiàn)象，故A錯誤，B正確；由圖可知，波正在向A點移動，故在A點處單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)最多，即在A點處接收到的波的頻率最高，故C、D錯誤。11．(6分)(多選)如圖所示，x軸上－2m、12m處有兩個振動周期均為4s、振幅均為1cm的相同的波源S1、S2，t＝0時刻同時開始豎直向下振動，產(chǎn)生波長均為4m沿x軸傳播的簡諧橫波。P、M、Q分別是x軸上2m、5m和8.5m的三個點，下列說法正確的是()A．6.0s時P、M、Q三點均已振動B．8.0s后M點的位移始終是2cmC．10.0s后P點的位移始終是0D．10.5s時Q點的振動方向豎直向下選C、D。波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,4)m/s＝1m/s，在6s內(nèi)兩列波傳播了6m，則此時P、Q兩質(zhì)點已振動，但是M點還未振動，A錯誤；因M點到兩個振源的距離相等，則M是振動加強(qiáng)點，振幅為2cm，但不是位移始終為2cm，B錯誤；P點到兩振源的距離之差為6m，為半波長的3倍，則該點為振動減弱點，振幅為零，即10.0s后P點的位移始終為零，C正確；S1波源的振動傳到Q點的時間為eq\f(10.5,1)s＝10.5s，則10.5s時Q點由S1引起的振動方向為豎直向下；S2波源的振動傳到Q點的時間為eq\f(3.5,1)s＝3.5s，則10.5s時Q點由S2引起的振動已經(jīng)振動了7s，此時在最高點，速度為零，則10.5s時刻Q點的振動方向為豎直向下，D正確。故選C、D。12．(22分)(梅州高二檢測)一固定的超聲波源發(fā)出頻率為100kHz的超聲波，一輛汽車從遠(yuǎn)處向超聲波源迎面駛來，在超聲波源處的接收器接收到由汽車反射回來的超聲波，并測出接收到的超聲波頻率為110kHz，設(shè)空氣中聲音的傳播速度是330m/s，計算汽車的行駛速度大小。設(shè)波源發(fā)射的超聲波頻率為f，汽車接收到的頻率為f′，把它反射回去，固定接收器接收到的頻率為f″，超聲波在空氣里的傳播速度為v，汽車的行駛速度為u。超聲波在空氣中的波長為λ0，則f＝eq\f(v,λ0)，汽車每秒鐘接收到的超聲波的波數(shù)，即頻率f′＝eq\f(v,λ0)＋eq\f(u,λ0)＝eq\f(u＋v,v)f，汽車反射回的超聲波在空氣中的波長λ′＝eq\f(v,f′)－eq\f(u,f′)＝eq\f(v－u,f′)＝eq\f(（v－u）v,（v＋u）f)，固定接收器接收到的頻率f″＝eq\f(v,λ′)＝eq\f(v＋u,v－u)f，由此可以解得u＝eq\f(f″－f,f″＋f)·v＝15.7m/s，即為56.6