2024-2025学年新教材高中物理第三章机械波4-5波的干涉多普勒效应课时检测含解析新人教版选择性必修1

PAGE6-波的干涉多普勒效应(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1.如图所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时或相遇后，不行能出现的波形图是()【解析】选D。依据波的独立传播原理，两列波相遇分别后仍保持各自的运动状态接着传播，其波形不变，故A正确，D错；在相遇区域，质点的位移等于两列波引起的振动的位移的矢量和，据波的叠加原理，当两列波的前半波形叠加时，前半波形内各质点位移均为零，B会出现，两波形重合时，各质点位移加倍，C会出现。故B、C正确。2．水槽中步调相反的波源S1、S2发出两列波长相等的水波，设某一时刻P点恰好是两波谷相遇点，则下列说法错误的是()A．这两列波能发生干涉 B．P点始终在波谷C．P是振动加强点 D．P的位移有时可为零【解析】选B。两列水波波长相等，其速度也相同，则频率必定相同，能发生干涉；某时刻P点恰好是两波谷相遇，则该点是振动加强点，P点也会上下振动，并非总处于波谷，故选项B错误。3.如图甲所示，两列波的振幅和波长都相同，传播方向相反，在相遇的某一时刻，两列波“消逝”，如图乙所示，此时x、y两质点的运动方向是()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】选A。由图乙知，下一时刻，向右传播的波在质点x处引起的位移向上，在y处引起的位移为零，向左传播的波在x处引起的位移为零，在y处引起的位移向下，x、y的振动为合运动，所以x向下，y向上。4．如图所示为两列波在空间相遇叠加，其中实线代表的甲波向右传播，虚线代表的乙波向左传播，则()A.A、B点是振动加强点B．A、D点是振动加强点C．B、E点是振动加强点D．D、F点是振动减弱点【解析】选B。依据图像可知，甲、乙两列波在A、D、F点振动方向相同，故为振动加强点，在B、E两点，振动方向相反，是振动减弱点，故B正确，A、C、D错误。5．甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿x轴相向传播，t＝0时的波形图像如图所示，若两列波的波速都是1m/s，下列说法正确的是()A.甲、乙两列波的频率都是4HzB．t＝1s时，甲、乙两波相遇C．t＝3s时，x＝6m处质点的位移为负方向最大D．t＝0s时，x＝2m处质点与x＝10m处质点的振动方向相反【解析】选C。由图像可知：λ＝4m，又v＝1m/s，所以f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(1,4)m/s＝0.25Hz，故A错误；设经过t时间两波相遇，那么：2vt＝4m，代入数据解得：t＝2s，所以2s时相遇，故B错误；由于T＝eq\f(1,f)＝4s，所以t＝3s＝eq\f(3,4)T，x＝6m处的质点处于波谷，位移为负方向最大，故C正确；依据上坡下坡法，x＝2m处质点与x＝10m处质点的振动方向都是向上，故D错误。6．(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比()A．波速变大B．波速不变C．频率变高D．频率不变【解析】选B、C。波在同种介质中波速是肯定值，选项A错误，选项B正确；依据多普勒效应知，被鱼群反射回来的超声波频率变高，选项C正确，选项D错误。二、非选择题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)7．(10分)如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度大小相等，其中一列沿x轴正方向传播(如图中实线所示)，一列沿x轴负方向传播(如图中虚线表示)，这两列波的频率相同，振动方向沿y轴，则图中x＝1，2，3，4，5，6，7，8各点中振幅最大的是坐标的哪些点，振幅最小的是坐标的哪些点。【解析】在图示时刻，两列波引起各质点振动的位移之和都为零，但其中一些点是振动过程中恰好经过平衡位置，而另外一些点是振动减弱且振幅为零，对x＝4处的质点，实虚两列波均使质点从平衡位置向下运动，是同向叠加的，即振幅可以达到两列波分别引起的振幅之和，同理x＝8处的质点也是同向叠加，是加强点；而x＝2和x＝6处质点则为反向叠加，即为振幅最小点。答案：4、82、68.(14分)如图所示，由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20Hz，且不运动，而视察者在1s内由A运动到B，视察者接收到多少个完全波？设波速为340m/s，则要让视察者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？【解析】视察者在单位时间内接收到完全波的个数就等于视察者接收到的频率。假如视察者不动，则1s内，视察者接收的完全波的个数应为20个，然而当视察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波。要想让视察者完全接收不到波，他必需伴同所在的波峰一起运动并远离波源。由x＝vt得x＝340×1m＝340m，即视察者每秒要远离波源340m。答案：19个340m(15分钟40分)9．(7分)机械波和电磁波都能产生多普勒效应。下列现象中不属于利用多普勒效应的是()A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆放射频率已知的超声波，依据反射波的频率改变推断车速B．医生向人体内放射频率已知的超声波，依据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率改变，推断血流的速度是否正常C．发生雷电时，人们利用望见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，推断天体相对于地球的运动速度【解析】选C。交通警察利用测速仪向行进中的车辆放射频率已知的超声波，依据反射波的频率改变推断车速利用了声波多普勒效应的原理，故A正确；医生向人体内放射频率已知的超声波，依据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率改变，推断血流的速度是否正常也属于声波多普勒效应的应用，故B正确；发生雷电时，人们利用望见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离是通过光速远大于声速，用这个时间间隔乘声速来估算的，故它不属于多普勒效应的应用，故C错误；天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，推断天体相对于地球的运动速度是属于光波的多普勒效应原理的应用，故D正确。10．(7分)如图所示，两列平面简谐横波在空中叠加，其中简谐横波a(如图中虚线所示)沿x轴的正方向传播，简谐横波b(图中实线所示)沿x轴的负方向传播，波速都是20m/s。t＝0时，这两列波的波动图像如图所示，那么位于x＝45m处的质点P第一次达到波峰的时刻和第一次处于平衡位置的时刻分别是()A.1.50s0.25s B．0.75s0.25sC．0.25s0.5sD．0.25s0.75s【解析】选D。t＝0时，两列波的波峰到P点处的距离均为s＝5m，波峰传播到P点的时间t＝eq\f(s,v)＝0.25s，选项A、B错误；t＝0时，x1＝30m处的质点和x2＝60m处的质点都在平衡位置，离P点的距离均为s′＝15m，两质点的振动传播到P点时，P点第一次处于平衡位置，经验时间t′＝eq\f(s′,v)＝0.75s，故正确选项为D。11．(7分)频率肯定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率。若u增大，则()A．f增大，v增大B．f增大，v不变C．f不变，v增大D．f减小，v不变【解析】选B。当声源向着接收器运动的速度增大时，声源的频率不变，声波的传播速度不变，接收器接收到的频率增大。故正确选项为B。12．(19分)如图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示，报告者的声音放大后经喇叭传向话筒再次放大时可能会产生啸叫。为了避开啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消，已知空气中声速为340m/s，若报告人声音的频率为136Hz，问讲台上这样的位置有多少个？【解析】相应于声频f＝136Hz的声波的波长是：λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(340,136)m＝2.5m①式中v＝340m/s是空气中的声速。在图中，O是AB的中点，P是OB上随意一点。将在声音的相消点：S1P－S2P＝