金版教程物理2024導(dǎo)學(xué)案選擇性必修第一冊(cè)人教版新第三章 機(jī)械波5.多普勒效應(yīng)含答案

《金版教程(物理）》2024導(dǎo)學(xué)案選擇性必修第一冊(cè)人教版新第三章機(jī)械波5．多普勒效應(yīng)1．了解多普勒效應(yīng)，初步理解多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因。2.能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象，了解多普勒效應(yīng)的應(yīng)用。一多普勒效應(yīng)1．定義：波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的eq\x(\s\up1(01))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eq\x(\s\up1(02))一定的，觀測(cè)到的頻率eq\x(\s\up1(03))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eq\x(\s\up1(04))增加，觀測(cè)到的頻率eq\x(\s\up1(05))增加；反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測(cè)到的頻率eq\x(\s\up1(06))變小。二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．測(cè)車(chē)輛速度：交通警察向行進(jìn)中的車(chē)輛發(fā)射eq\x(\s\up1(01))頻率已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量eq\x(\s\up1(02))反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率eq\x(\s\up1(03))變化的多少就能知道車(chē)輛的速度。2．測(cè)血流速度：醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射eq\x(\s\up1(04))頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流eq\x(\s\up1(05))反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的eq\x(\s\up1(06))頻率變化，就能知道血流的速度。3．測(cè)星球速度：測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的eq\x(\s\up1(07))頻率，然后與地球上這些元素eq\x(\s\up1(08))靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度。1．判一判(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率沒(méi)有發(fā)生變化。()(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)只有橫波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)。()(4)只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)。()(5)當(dāng)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的波的頻率可能增大，也可能減小。()提示：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√2．想一想炮彈由遠(yuǎn)處飛來(lái)從頭頂呼嘯而過(guò)的整個(gè)過(guò)程中，我們所聽(tīng)到的音調(diào)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？為什么？提示：波源與觀察者距離的變化會(huì)引起接收頻率的變化，聲波頻率的變化會(huì)引起音調(diào)的變化，由于炮彈離我們先變近后變遠(yuǎn)，所以音調(diào)先變高后變低。探究多普勒效應(yīng)的理解及應(yīng)用仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：仔細(xì)聽(tīng)急救車(chē)的鳴笛聲，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象：當(dāng)車(chē)從你身邊疾馳而過(guò)的時(shí)候，聽(tīng)到鳴笛的音調(diào)會(huì)由高變低?；叵氤踔形锢碇R(shí)，聲音的音調(diào)由什么決定？提示：由聲波的頻率決定?；顒?dòng)2：急救車(chē)在你身邊沒(méi)有開(kāi)動(dòng)時(shí)，聽(tīng)到鳴笛聲的音調(diào)并沒(méi)有變化。那么活動(dòng)1中的現(xiàn)象是什么引起的？提示：波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，導(dǎo)致接收到的波的頻率發(fā)生變化而引起的?；顒?dòng)3：人們把活動(dòng)1中的現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)。為了了解多普勒效應(yīng)，可以做如圖所示的模擬實(shí)驗(yàn)。讓一隊(duì)人沿路行走，觀察者以各種方式觀察這列隊(duì)伍。隊(duì)伍相當(dāng)于傳播的波，那么隊(duì)伍中的人相當(dāng)于什么？提示：橫波的波峰或波谷(或縱波的密部或疏部)。活動(dòng)4：如圖甲，觀察者站在路旁不動(dòng)，假設(shè)每分鐘有30個(gè)人從他身邊通過(guò)，這種情況下的“過(guò)人頻率”是多少？提示：30人每分?；顒?dòng)5：如圖乙，如果觀察者逆著隊(duì)伍行走，每分鐘與觀察者相遇的人數(shù)變嗎？如果變的話(huà)是增加還是減少？“過(guò)人頻率”怎么變？提示：每分鐘與觀察者相遇的人數(shù)增加，“過(guò)人頻率”增加。活動(dòng)6：如圖丙，如果觀察者順著隊(duì)伍行走，假設(shè)他的速度小于隊(duì)伍行進(jìn)的速度，每分鐘與觀察者相遇的人數(shù)怎么變？“過(guò)人頻率”怎么變？提示：每分鐘與觀察者相遇的人數(shù)減少，“過(guò)人頻率”降低?；顒?dòng)7：根據(jù)以上模擬實(shí)驗(yàn)，說(shuō)一說(shuō)對(duì)聲波的多普勒效應(yīng)的理解。提示：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；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，觀測(cè)到的頻率增加；反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測(cè)到的頻率變小。1．波源頻率、接收頻率和音調(diào)(1)波源頻率：波源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，稱(chēng)為一個(gè)完全波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)。因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。(2)接收頻率①波源和觀察者相對(duì)靜止時(shí)，觀察者接收到的波的頻率等于波源的頻率。②波源和觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即接收到的波的頻率發(fā)生變化。波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的波的頻率增大；二者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的波的頻率減小。(3)音調(diào)：音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低。觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的聲波的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)接收到的聲波的完全波個(gè)數(shù)決定的。2．多普勒效應(yīng)成因分析(1)相對(duì)位置變化與頻率的關(guān)系(規(guī)律)相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和觀察者相對(duì)靜止f波源＝f觀察者波源S不動(dòng)，觀察者運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C若靠近波源，由A→B，則f波源＜f觀察者；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源＞f觀察者觀察者不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S′f波源＜f觀察者(2)成因歸納：根據(jù)以上分析可以知道，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)生了相互靠近或相互遠(yuǎn)離。3．多普勒效應(yīng)的應(yīng)用(1)多普勒測(cè)速儀；(2)醫(yī)用“彩超”；(3)測(cè)天體速度；(4)聽(tīng)音辨向。例公路巡警車(chē)在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，巡警車(chē)向前方在同一車(chē)道上的一輛轎車(chē)發(fā)出一束已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被此輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)，巡警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低。(1)此現(xiàn)象屬于________。A．波的衍射 B．波的干涉C．多普勒效應(yīng) D．波的反射(2)若該路段限速為100km/h，則轎車(chē)是否超速？(3)若轎車(chē)以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的電磁波頻率應(yīng)怎樣變化？[實(shí)踐探究](1)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因是什么？提示：波源與觀察者之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致二者間距改變。(2)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，若接收頻率變小，說(shuō)明波源和觀察者距離如何變化？提示：若接收頻率變小，說(shuō)明波源和觀察者距離增大。[規(guī)范解答](1)巡警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)，故選C。(2)因巡警車(chē)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，由多普勒效應(yīng)知巡警車(chē)與轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離，而巡警車(chē)車(chē)速恒定又在后面，可判斷轎車(chē)車(chē)速比巡警車(chē)車(chē)速大，故轎車(chē)超速。(3)若轎車(chē)以20m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)巡警車(chē)與轎車(chē)在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的電磁波頻率應(yīng)變大。[答案](1)C(2)超速(3)變大規(guī)律點(diǎn)撥1.多普勒效應(yīng)易錯(cuò)注意(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，接收到的波的頻率發(fā)生變化，但波源的頻率并沒(méi)有變化。(2)是否發(fā)生多普勒效應(yīng)取決于觀察者與波源是否存在相互靠近或相互遠(yuǎn)離。波速只取決于介質(zhì)，與是否發(fā)生多普勒效應(yīng)無(wú)關(guān)。(3)多普勒效應(yīng)是波共有的特征，機(jī)械波、電磁波和光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。2．多普勒效應(yīng)的判斷方法(1)確定研究對(duì)象(波源與觀察者)。(2)確定波源與觀察者是否有相互靠近或相互遠(yuǎn)離。若有相互靠近或相互遠(yuǎn)離，則發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不會(huì)發(fā)生。(3)判斷：當(dāng)兩者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變小；當(dāng)兩者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變。[變式訓(xùn)練]如圖所示，產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)，圖中圓表示波峰，已知波源振動(dòng)的頻率為f0，則下列說(shuō)法正確的是()A．該圖表示波源正在向A點(diǎn)移動(dòng)B．觀察者在A點(diǎn)接收波的頻率是定值且大于f0C．觀察者在B點(diǎn)接收波的頻率是定值且大于f0D．觀察者在C點(diǎn)或D點(diǎn)接收波的頻率是定值且大于f0答案C解析根據(jù)對(duì)多普勒效應(yīng)的理解，該圖表示波源正在向B點(diǎn)移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；波源與A點(diǎn)的距離隨時(shí)間均勻增大，故觀察者在A點(diǎn)接收波的頻率是定值且小于f0，B錯(cuò)誤；波源與B點(diǎn)的距離隨時(shí)間均勻減小，故觀察者在B點(diǎn)接收波的頻率是定值且大于f0，C正確；波源與C點(diǎn)或D點(diǎn)的距離隨時(shí)間非均勻增大，故觀察者在C點(diǎn)或D點(diǎn)接收波的頻率不是定值且小于f0，D錯(cuò)誤。1．(多普勒效應(yīng)的理解)關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法中不正確的是()A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)波源的頻率保持不變B．要發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源和觀察者間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)C．只有聲波會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)D．機(jī)械波、電磁波和光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)答案C解析多普勒效應(yīng)是一種現(xiàn)象，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率沒(méi)有發(fā)生改變，波源與觀察者之間相互靠近或相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化，即發(fā)生多普勒效應(yīng)，而且機(jī)械波、電磁波和光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。故C錯(cuò)誤，A、B、D正確。本題選說(shuō)法不正確的，故選C。2．(綜合)分析下列物理現(xiàn)象：(1)夏天里在一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕；(2)“聞其聲而不見(jiàn)其人”；(3)圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車(chē)向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)答案A解析(1)夏天里在一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕，是由于聲音在云層間來(lái)回傳播，這是聲波的反射現(xiàn)象；(2)“聞其聲而不見(jiàn)其人”，聽(tīng)到聲音，卻看不見(jiàn)人，這是聲波的衍射現(xiàn)象；(3)圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音，音叉發(fā)出兩個(gè)頻率相同的聲波相互疊加，從而出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)，這是聲波的干涉現(xiàn)象；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車(chē)向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高，音調(diào)變高就是頻率變高，這是多普勒效應(yīng)現(xiàn)象。故A正確。3．(多普勒效應(yīng)的應(yīng)用)(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(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的超聲波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)，根據(jù)接收到的波的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車(chē)的速度，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況D．有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去答案ABD解析凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此可以利用光波的多普勒效應(yīng)測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度，故A正確；交通警察向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的超聲波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，交通警察接收到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)頻率的變化可知汽車(chē)的速度，利用了波的多普勒效應(yīng)，故B正確；鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，利用了聲波在固體中傳播得更快，故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相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，利用了波的多普勒效應(yīng)，故D正確。4．(多普勒效應(yīng)的理解)(多選)如圖所示，男同學(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)，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)變高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C點(diǎn)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C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變低答案AD解析女同學(xué)蕩秋千的過(guò)程中，她向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她與波源之間相互靠近，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她感到哨聲音調(diào)變高，故A正確，C錯(cuò)誤；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感到哨聲音調(diào)變低，故D正確，B錯(cuò)誤。5．(多普勒效應(yīng)的理解)關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．只要波源在運(yùn)動(dòng)，就一定能觀測(cè)到多普勒效應(yīng)B．只要觀察者在運(yùn)動(dòng)，就一定能觀測(cè)到多普勒效應(yīng)C．只要波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就一定能觀測(cè)到多普勒效應(yīng)D．當(dāng)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者觀測(cè)到的頻率可能在增大，也可能在減小答案D解析若波源與觀察者一起同方向、同速度運(yùn)動(dòng)，則觀察者觀測(cè)不到多普勒效應(yīng)，A、B錯(cuò)誤；若觀察者以波源為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，則不能觀測(cè)到多普勒效應(yīng)，C錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)觀察者靠近波源時(shí)，接收到的頻率增大，遠(yuǎn)離波源時(shí)，接收到的頻率減小，D正確。6．(多普勒效應(yīng)的理解)蝙蝠在洞穴中飛來(lái)飛去時(shí)，它利用的是超聲脈沖導(dǎo)航，這種超聲脈沖是持續(xù)1ms或不到1ms的短促發(fā)射，且每秒重復(fù)發(fā)射幾次。假定蝙蝠的超聲脈沖的發(fā)射頻率為39000Hz，在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，下列判斷正確的是()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解析由于蝙蝠正向墻壁靠近，所以墻壁接收到的超聲脈沖頻率大于39000Hz，A錯(cuò)誤；墻壁反射超聲脈沖時(shí)，蝙蝠繼續(xù)向墻壁運(yùn)動(dòng)，故蝙蝠接收到墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率大于墻壁接收到的頻率，則一定大于39000Hz，所以C正確，B、D錯(cuò)誤。7.(多普勒效應(yīng)的判斷)如圖所示，以地面監(jiān)測(cè)站為參考系中，繞地心順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的中國(guó)空間站持續(xù)發(fā)出頻率為f的監(jiān)測(cè)電波，地面監(jiān)測(cè)站先后接收到空間站通過(guò)A、B位置時(shí)的信號(hào)頻率分別為fA、fB，則()A．fA>f>fB B．fA<f<fBC．fA＝fB<f D．fA＝fB＝f答案A解析由題意可知，空間站繞地心順時(shí)針運(yùn)動(dòng)先后經(jīng)過(guò)A、B位置，先靠近地面監(jiān)測(cè)站后遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)站，根據(jù)多普勒效應(yīng)，地面監(jiān)測(cè)站接收到的信號(hào)頻率在靠近過(guò)程大于f，在遠(yuǎn)離過(guò)程小于f，因此fA>f>fB，故A正確。8．(多普勒效應(yīng)的判斷)輪船在進(jìn)港途中的x-t圖像如圖所示，則在港口所測(cè)的輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率是下列選項(xiàng)中的()答案A解析輪船勻速靠近港口的過(guò)程中，在港口測(cè)量到的輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率不隨時(shí)間變化，但輪船速度大時(shí)所測(cè)聲音頻率大，由x-t圖像可知，輪船靠近港口的三段時(shí)間內(nèi)的速度大小v1>v3>v2，可知所測(cè)聲音的頻率f1>f3>f2，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。9．(綜合提升)如圖為由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，實(shí)線為波峰，虛線為波谷，設(shè)波源頻率為20Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀察者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，則觀察者在這1s內(nèi)接收到________個(gè)完全波。設(shè)波速為340m/s，則要讓觀察者完全接收不到波，他每秒要運(yùn)動(dòng)________m。答案19340解析觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)，就等于觀察者接收到的波的頻率。如果觀察者不動(dòng)，則1s內(nèi)，觀察者接收的完全波的個(gè)數(shù)應(yīng)為20個(gè)，由題圖可知，當(dāng)觀察者從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，所能接收到的完全波的個(gè)數(shù)正好比不運(yùn)動(dòng)時(shí)少1個(gè)，即他只接收到19個(gè)完全波。要想讓觀察者完全接收不到波，他必須隨同所在的波峰一起運(yùn)動(dòng)并遠(yuǎn)離波源。由s＝vt得s＝340×1m＝340m，即觀察者每秒要遠(yuǎn)離波源340m。第三章水平測(cè)評(píng)本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿(mǎn)分100分，考試時(shí)間75分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共50分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．下列關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中，正確的是()A．抖動(dòng)繩子的頻率變小時(shí)，繩波的速度不變，波長(zhǎng)增大B．縱波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象C．在一個(gè)周期內(nèi)，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)所通過(guò)的路程等于振幅D．某一頻率的聲波，從空氣進(jìn)入水中時(shí)，波長(zhǎng)和頻率均增大答案A解析機(jī)械波的波速由介質(zhì)決定，與頻率無(wú)關(guān)，又λ＝eq\f(v,f)，故A正確；一切波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程是振幅的4倍，故C錯(cuò)誤；波速由介質(zhì)決定，頻率由波源決定，當(dāng)某一頻率的聲波從空氣進(jìn)入水中時(shí)，頻率不變，波速變大，則波長(zhǎng)變大，故D錯(cuò)誤。2．醫(yī)學(xué)上利用超聲波進(jìn)行身體檢查，探頭發(fā)出一定頻率的超聲波，指向需要檢查的部位，超聲波射入人體后，在機(jī)體的組織器官形成反射波，回聲返回到探頭，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換之后形成影像，用于診斷。下列說(shuō)法正確的是()A．超聲波在空氣中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直B．為提高成像分辨力，應(yīng)使超聲波的波長(zhǎng)比探測(cè)目標(biāo)小得多C．若被檢界面向探頭運(yùn)動(dòng)，回聲頻率比發(fā)射頻率低D．進(jìn)行超聲探測(cè)時(shí)，探頭與人體表面間需留有空隙答案B解析聲波是縱波，則超聲波在空氣中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上，A錯(cuò)誤；為提高成像分辨力，應(yīng)使超聲波不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，即超聲波波長(zhǎng)比探測(cè)目標(biāo)小得多，B正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)，若被檢界面向探頭運(yùn)動(dòng)，回聲頻率比發(fā)射頻率高，C錯(cuò)誤；進(jìn)行超聲探測(cè)時(shí)，探頭與人體表面間不需留有空隙，因?yàn)樘筋^與病人皮膚之間的空氣將阻礙超聲波傳入人體(超聲波在人體表面發(fā)生反射)，為獲得高質(zhì)量的清晰影像，需要使用液性傳導(dǎo)介質(zhì)來(lái)連接探頭與病人體表，這種介質(zhì)就是常用的超聲耦合劑，D錯(cuò)誤。3．一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，某時(shí)刻的波形圖如圖所示，a、b、c為三個(gè)質(zhì)點(diǎn)，a正向上運(yùn)動(dòng)，由此可見(jiàn)()A．該波沿x軸負(fù)方向傳播B．c正向上運(yùn)動(dòng)C．該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置D．該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)偏離平衡位置的最遠(yuǎn)處答案C解析結(jié)合題圖，由“同側(cè)法”知，波是沿x軸正方向傳播的，A錯(cuò)誤；根據(jù)波形的平移規(guī)律，可知質(zhì)點(diǎn)c此時(shí)正向下運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b正向著平衡位置運(yùn)動(dòng)，故該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置，c比b先到達(dá)偏離平衡位置的最遠(yuǎn)處，C正確，D錯(cuò)誤。4．海上作業(yè)和軍事領(lǐng)域中，在雷達(dá)無(wú)法使用的時(shí)候，經(jīng)常通過(guò)解析海上浮標(biāo)的位置信號(hào)來(lái)粗略地定位船舶和潛艇。設(shè)某海域內(nèi)常態(tài)下海浪表面波波長(zhǎng)為100m，沿海浪傳播方向有a、b、c三個(gè)間距150m的浮標(biāo)，常態(tài)下浮標(biāo)上下浮動(dòng)周期為5s，而當(dāng)某小型潛艇沿平行于海浪傳播方向經(jīng)過(guò)時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到a浮標(biāo)發(fā)生異常浮動(dòng)，3s后和6s后又相繼檢測(cè)到b、c浮標(biāo)發(fā)生了異常浮動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．浮標(biāo)隨海水波浪方向向前移動(dòng)B．浮標(biāo)區(qū)域常態(tài)下海水波浪速度為20m/sC．根據(jù)數(shù)據(jù)可推測(cè)小型潛艇行駛速度約為20m/sD．常態(tài)下浮標(biāo)a到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，浮標(biāo)b處在海平面位置答案B解析浮標(biāo)是海面上的標(biāo)識(shí)物，它不隨海水波浪方向向前移動(dòng)，只是在各自位置上下浮動(dòng)，故A錯(cuò)誤；浮標(biāo)上下浮動(dòng)周期為5s，即海水波浪的周期T＝5s，海浪表面波波長(zhǎng)λ＝100m，所以浮標(biāo)區(qū)域常態(tài)下海水波浪的速度v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(100,5)m/s＝20m/s，故B正確；小型潛艇經(jīng)過(guò)時(shí)，浮標(biāo)發(fā)生異常浮動(dòng)，由題知某小型潛艇經(jīng)過(guò)相鄰的兩個(gè)浮標(biāo)用時(shí)Δt＝3s，相鄰兩個(gè)浮標(biāo)的間距Δx＝150m，可推測(cè)小型潛艇行駛速度約為v′＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(150,3)m/s＝50m/s，故C錯(cuò)誤；浮標(biāo)a、b間距為150m，正好是常態(tài)下海浪表面波波長(zhǎng)的eq\f(3,2)倍，則常態(tài)下浮標(biāo)a到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，浮標(biāo)b處在最低點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。5．如圖甲所示，是一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖，P是離原點(diǎn)x1＝2m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，Q是離原點(diǎn)x2＝4m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)離原點(diǎn)x3＝6m的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)剛剛要開(kāi)始振動(dòng)。圖乙是該簡(jiǎn)諧波傳播方向上的某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像(計(jì)時(shí)起點(diǎn)相同)。由此可知()A．這列波的波長(zhǎng)為λ＝2mB．乙圖可能是圖甲中質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像C．這列波的傳播速度為v＝3m/sD．這列波的波源起振方向?yàn)橄蛏洗鸢窧解析由題圖甲讀出波長(zhǎng)λ＝4m，由題圖乙讀出周期T＝2s，波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,2)m/s＝2m/s，故A、C錯(cuò)誤；題圖乙中，t＝0時(shí)刻，該質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，而圖甲中，Q點(diǎn)也經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，故乙圖可能是圖甲中質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像，故B正確；波源的起振方向與離原點(diǎn)x3＝6m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)刻的振動(dòng)方向相同，簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播，則知離原點(diǎn)x3＝6m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)刻的振動(dòng)方向向下，由此可知波源的起振方向?yàn)橄蛳?，故D錯(cuò)誤。6．一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45m，如圖是A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。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/sC．1.5m/s D．0.7m/s答案A解析波沿直線由A向B傳播，而且在A處質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波峰的時(shí)刻，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)，則A、B兩質(zhì)點(diǎn)的平衡位置的情形如圖所示，設(shè)A、B間距為Δx，由題知Δx＝0.45m，結(jié)合波形圖可知，Δx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ(n＝0，1，2，…)，解得該波波長(zhǎng)λ＝eq\f(4Δx,4n＋1)(n＝0，1，2，…)，結(jié)合題圖可得該波的周期T＝0.4s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4Δx,T（4n＋1）)＝eq\f(4.5,4n＋1)m/s(n＝0，1，2，…)。當(dāng)n＝0時(shí)，v＝4.5m/s，當(dāng)n＝1時(shí)，v＝0.9m/s，當(dāng)n＝2時(shí)，v＝0.5m/s，…。故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7.一列機(jī)械波在介質(zhì)中傳播，t＝0時(shí)的波的圖像如圖所示。O點(diǎn)為波源，振動(dòng)周期為T(mén)，振幅為A，波沿x軸正方向傳播，P點(diǎn)為波的圖像上一點(diǎn)，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L，－\f(A,2)))。下列說(shuō)法正確的是()A．此時(shí)P點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向B．此列波的波長(zhǎng)為eq\f(4L,3)C．此列波的傳播速度為eq\f(L,T)D．此列波的傳播速度為eq\f(6L,5T)答案D解析波沿x軸正方向傳播，由“同側(cè)法”可知，此時(shí)P點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，A錯(cuò)誤；由題圖可設(shè)該波在t＝0時(shí)的波形表達(dá)式為y＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,λ)x＋δ))，代入點(diǎn)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(A,2)))和eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L，－\f(A,2)))并結(jié)合題圖所示波形得δ＝eq\f(π,6)，λ＝eq\f(6,5)L，B錯(cuò)誤；波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(6L,5T)，C錯(cuò)誤，D正確。8．地殼深處的巖層活動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)而引發(fā)地震。地震波的縱波傳播速度較快，約為6km/s；橫波傳播速度較慢，約為4km/s。2022年3月26日在青海某無(wú)人區(qū)發(fā)生6.0級(jí)地震，震源深度10km。地震發(fā)生后距震源163km的嘉峪關(guān)市震感強(qiáng)烈。則以下說(shuō)法正確的是()A．震源的正上方，地震波的縱波會(huì)引起地面上物體上下跳動(dòng)，橫波會(huì)引起地面上物體水平晃動(dòng)B．地震波的橫波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)會(huì)沿波的傳播方向運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致房屋倒塌C．嘉峪關(guān)市的防震減災(zāi)機(jī)構(gòu)有約13.6秒的時(shí)間提前預(yù)警更具破壞性的橫波何時(shí)到達(dá)D．建筑物的固有周期與地震波的振動(dòng)周期越接近，建筑物受到的損傷就越小答案AC解析質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫作縱波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波叫作橫波，而在震源正上方地震波的傳播方向豎直向上，所以，震源的正上方，地震波的縱波會(huì)引起地面上物體上下跳動(dòng)，橫波會(huì)引起地面上物體水平晃動(dòng)，A正確；地震波的橫波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)會(huì)沿垂直于波的傳播方向運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致房屋倒塌，B錯(cuò)誤；橫波與縱波到達(dá)嘉峪關(guān)市的時(shí)間差為t＝eq\f(163,4)s－eq\f(163,6)s＝13.6s，C正確；在地震發(fā)生時(shí)，建筑物做受迫振動(dòng)，由共振發(fā)生的條件可知，建筑物的固有周期與地震波的振動(dòng)周期越接近，建筑物的振幅越大，受到的損傷就越大，D錯(cuò)誤。9．一列橫波在某介質(zhì)中沿x軸傳播，圖甲所示為t＝0.75s時(shí)的波形圖，圖乙所示為x＝1.5m處的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則下列說(shuō)法正確的是()A．這列波沿x軸向左傳播，波速為2m/sB．圖甲中質(zhì)點(diǎn)N的速度方向沿y軸正方向C．再經(jīng)過(guò)t＝0.5s質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N位移相同D．再經(jīng)過(guò)t＝1.75s質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)波谷答案AB解析由圖乙可知t＝0.75s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P向下振動(dòng)，由“同側(cè)法”可判斷出這列波沿x軸向左傳播，由圖甲可知λ＝4m，由圖乙可知T＝2s，波速為v＝eq\f(λ,T)＝2m/s，故A正確；該波沿x軸向左傳播，則圖甲中質(zhì)點(diǎn)N的速度方向沿y軸正方向，故B正確；該波的周期T＝2s，再經(jīng)過(guò)t＝0.5s，即t＝eq\f(1,4)T，質(zhì)點(diǎn)L在負(fù)向最大位移處，質(zhì)點(diǎn)N在正向最大位移處，二者位移方向相反，故C錯(cuò)誤；再經(jīng)過(guò)t＝1.75s，即從開(kāi)始經(jīng)過(guò)0.75s＋1.75s＝2.5s，根據(jù)振動(dòng)圖像可知質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)波峰，故D錯(cuò)誤。10．在紙面上有兩波源S1和S2相距3m，頻率均為2Hz，以S1為原點(diǎn)建立如圖所示的坐標(biāo)系，t＝0時(shí)波源S1從平衡位置開(kāi)始垂直紙面向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，所激發(fā)的橫波在均勻介質(zhì)中向四周傳播。t＝0.25s時(shí)波源S2也開(kāi)始垂直紙面向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在t＝0.75s時(shí)兩列簡(jiǎn)諧波的最遠(yuǎn)波峰傳到了圖示中的兩個(gè)圓的位置。則()A．波的傳播速度為4m/sB．虛線x＝1.5m為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)C．t＝1.0s時(shí)波谷與波谷相遇的點(diǎn)共有2個(gè)D．t＝1.0s后S1和S2連線上有2個(gè)振動(dòng)減弱的位置答案AC解析兩波源起振的時(shí)間差為Δt＝0.25s，兩波頻率相同，波速大小相等，則波長(zhǎng)相等，由題意并結(jié)合題圖分析知，Δt時(shí)間內(nèi)兩列波的傳播距離之差為Δx＝2.5m－1.5m＝1m，則波的傳播速度為v＝eq\f(Δx,Δt)＝4m/s，故A正確；根據(jù)幾何關(guān)系可知，虛線x＝1.5m上各質(zhì)點(diǎn)到兩波源的路程差均為零，兩波的周期均為T(mén)＝eq\f(1,f)＝0.5s，則t＝0.25s時(shí)S1處于平衡位置正向下振動(dòng)，與S2振動(dòng)方向相反，所以?xún)刹ㄔ丛趚＝1.5m處引起各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反，即虛線x＝1.5m為振動(dòng)減弱區(qū)，故B錯(cuò)誤；兩列波的波長(zhǎng)均為λ＝eq\f(v,f)＝2m，t＝1.0s時(shí)，S1振動(dòng)形成的波傳播到的最遠(yuǎn)位置到S1的距離為d1＝vt＝4m＝2λ，S1振動(dòng)形成的波此時(shí)有兩個(gè)波谷，到S1的距離分別為r1＝d1－eq\f(3,4)λ＝2.5m，r1′＝r1－λ＝0.5m，t＝1.0s時(shí)，S2振動(dòng)形成的波傳播到的最遠(yuǎn)位置到S2的距離為d2＝v(t－Δt)＝3m＝1.5λ，S2振動(dòng)形成的波此時(shí)只有一個(gè)波谷，且到S2的距離為r2＝d2－eq\f(3,4)λ＝1.5m，如圖所示，可知t＝1.0s時(shí)波谷與波谷相遇的點(diǎn)共有2個(gè)，故C正確；結(jié)合B項(xiàng)分析可知，S1和S2連線上滿(mǎn)足到兩波源的路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍的點(diǎn)為振動(dòng)減弱位置，即Δs＝|kλ|(k＝0，±1，±2，…)，則0≤|kλ|≤3m(k＝0，±1，±2，…)，解得－eq\f(3,2)≤k≤eq\f(3,2)(k＝0，±1，±2，…)，即k＝0，±1，所以t＝1.0s后S1和S2連線上有3個(gè)振動(dòng)減弱的位置，故D錯(cuò)誤。第Ⅱ卷(非選擇題，共50分)二、填空題(本題共2小題，共10分)11.(4分)如圖所示，水槽內(nèi)有一振源，振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水波通過(guò)一個(gè)小縫隙發(fā)生衍射現(xiàn)象，為了使衍射現(xiàn)象更明顯，可采用的方法是使小縫隙的寬度________；或者是使振源的振動(dòng)頻率________。(均選填“增大”或“減小”)答案減小減小解析發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔、縫的尺寸比波長(zhǎng)小或相差不多，因此，為了使衍射現(xiàn)象更明顯，可采用的方法是使小縫隙的寬度減小，或者是使振源的振動(dòng)頻率減小，波長(zhǎng)增大。12．(6分)兩列簡(jiǎn)諧波沿x軸相向傳播，波速均為v＝0.4m/s，兩波源分別位于A、B處，t＝0時(shí)的波形如圖所示。當(dāng)t＝2.5s時(shí)，M點(diǎn)的位移為_(kāi)_______cm，N點(diǎn)的位移為_(kāi)_______cm。答案2.00解析由圖可知，兩列波的波源的起振方向都沿y軸負(fù)方向，波長(zhǎng)分別為λA＝0.2m，λB＝0.4m，可知兩波的周期分別為T(mén)A＝eq\f(λA,v)＝0.5s，TB＝eq\f(λB,v)＝1s。由于t＝0時(shí)M點(diǎn)距A波波前0.5m，距B波波前0.3m，故兩波傳播到M點(diǎn)時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間分別為ΔtA＝eq\f(0.5,0.4)s＝1.25s，ΔtB＝eq\f(0.3,0.4)s＝0.75s。當(dāng)t＝2.5s時(shí)，A波使M點(diǎn)已振動(dòng)的時(shí)間為t－ΔtA＝1.25s＝eq\f(5,2)TA，引起M點(diǎn)的位移yA＝0；B波使M點(diǎn)已振動(dòng)的時(shí)間為t－ΔtB＝1.75s＝1eq\f(3,4)TB，引起M點(diǎn)的位移yB＝2.0cm，由波的疊加可知此時(shí)M點(diǎn)的位移yM＝y(tǒng)A＋yB＝2.0cm。同理可得N點(diǎn)位移yN＝0。三、計(jì)算題(本題共3小題，共40分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13．(10分)我國(guó)科學(xué)家首創(chuàng)的超聲消融術(shù)是一種超聲波聚焦病灶部位進(jìn)行照射治療的先進(jìn)技術(shù)。如圖a所示，一列超聲波從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2中繼續(xù)傳播，A、B、C為傳播方向上的三個(gè)點(diǎn)。圖b為t＝0時(shí)刻，介質(zhì)1中A質(zhì)點(diǎn)附近的波形圖。此時(shí)，波恰好傳播至介質(zhì)2中的B點(diǎn)，圖c為B點(diǎn)的振動(dòng)圖像。已知B、C質(zhì)點(diǎn)間的距離為Δx＝0.75cm，波在介質(zhì)1、2中的傳播速度分別為v1、v2。求：(1)該波在介質(zhì)1中傳播的速度v1的大??；(2)若v2＝1.0×103m/s，質(zhì)點(diǎn)C經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間第一次到達(dá)波峰？答案(1)1.5×103m/s(2)1.0×10－5s解析(1)超聲波在介質(zhì)2中傳播時(shí)，根據(jù)圖c可得波的周期T＝1×10－5s由圖b可得超聲波在介質(zhì)1中傳播時(shí)的波長(zhǎng)λ1＝1.5×10－2m波在兩種介質(zhì)中傳播時(shí)周期不變，由波長(zhǎng)、波速、周期關(guān)系有v1＝eq\f(λ1,T)代入數(shù)據(jù)解得v1＝1.5×103m/s。