2025高考物理 人教版选择性必修第1册专项复习第3章　4含答案

2025高考物理人教版选择性必修第1册专项复习第3章4含答案第三章4基础强化练(时间25分钟满分60分)一、选择题(本题共6小题，每题8分，共48分)1．关于波的干涉和衍射现象，下列说法中正确的是(A)A．一切种类的波只要满足一定条件都能产生干涉和明显的衍射现象B．波只要遇到障碍物就能够发生明显的衍射现象C．只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样D．对于发生干涉现象的两列波，它们的振幅一定相同解析：干涉和衍射是波特有的现象，一切种类的波只要满足一定条件都能产生干涉和明显的衍射现象，故A正确；明显的衍射现象必须是波的波长比障碍物尺寸大得多或相差不大，故B错误；要产生稳定干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，故C错误；产生干涉的条件是两列波的频率相同，与振幅无关，故D错误。2．波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1m/s。在t＝0时刻绳上的波形如图(a)所示。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是(D)A．当t＝2s时，波形如图①所示；当t＝4s时，波形如图②所示B．当t＝2s时，波形如图①所示；当t＝4s时，波形如图③所示C．当t＝2s时，波形如图②所示；当t＝4s时，波形如图①所示D．当t＝2s时，波形如图②所示；当t＝4s时，波形如图③所示解析：当t＝2s时，两列波各自传播了2m，它们相互重叠，由于振动方向相反，则振动减弱，波形如图②所示；当t＝4s时，各自传播了4m，由于互不干扰，所以波形如图③所示，故选项D正确。3．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们的相位及振幅均相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c三质点，下列说法正确的是(A)A．a质点振动减弱，b、c质点振动加强B．a质点振动加强，b、c质点振动减弱C．再过eq\f(T,4)，b、c两质点都将处于各自的平衡位置，振动将减弱D．a质点一直在平衡位置，b质点一直在波峰，c质点一直在波谷解析：a质点处是两列波的波峰与波谷叠加的地方，振动始终减弱，而b、c质点分别是两列波的波峰与波峰、波谷与波谷叠加的地方，振动始终加强，即使某时刻的位移为0，其振动也是加强的。因为两个波源的振动方向相同、振幅相同，所以a质点静止不动，一直处于平衡位置；b、c两质点的振动始终是加强的，位移随时间周期性变化。4.如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，判断正确的是(B)A．a、b点振动加强，c、d点振动减弱B．a、c点振动加强，b、d点振动减弱C．a、d点振动加强，b、c点振动减弱D．a、b、c、d点的振动都加强解析：图中A、B、C、D四点(实线相交点)处波峰与波峰相遇，它们都是振动加强点。由图可知过BD的直线为振动加强线，与直线BD平行且分别过A、C的两条直线也是振动加强线。a、c两点在直线BD上，所以a、c两点是振动加强点。过b、d点且平行于直线BD的两条直线均在两条振动加强线之间，应为振动减弱线，所以b、d两点是振动减弱点。综上分析知，选项B正确。5．(多选)一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端点P、Q同时开始上下振动，一段时间后的波形如图所示。对于以后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是(AD)A．两列波将同时到达中点MB．两列波波速之比为1∶2C．中点M的振动点总是加强的D．绳的两端点P、Q开始振动的方向相同解析：两列波在同一介质中的传播速度相同，同时到达M点，A正确，B错误；由于两列波波长(频率)不同，不能产生干涉，故M点的振动不稳定，有时峰峰相遇振动加强，有时峰谷相遇振动减弱，C错误；由图知，两列波刚传到的点都是向上振动，而波中各点的起振方向与波源的起振方向相同(波传递的是波源的振动形式，包括起振方向、频率等)，故两端点P、Q开始振动方向相同，D正确。6．如图所示，在xOy平面内有两个沿z轴方向(垂直xOy平面)做简谐运动的点波源S1(1,0)和S2(4,0)，振动方程分别为zs1＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt＋\f(π,2)))、zs2＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt－\f(π,2)))。两列波的波速均为1m/s，两列波在点B(2.5,3)和点C(4,4)相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互(D)A．加强、加强 B．减弱、减弱C．加强、减弱 D．减弱、加强解析：由几何关系可知B点到两波源的距离相等，两列波从波源传到B点的路程差Δs＝0，等于波长的整数倍，由两波源的振动方程可知两波源的相位相反，可得两列波在B点的振动方向相反，所以引起B处质点的振动总是相互减弱；两列波从波源传到C点的路程差Δs＝1m＝eq\f(1,2)λ，等于半波长的奇数倍，又因为两波源的起振方向相反，则两列波在C点的振动方向总是相同，所以引起C处质点的振动总是相互加强，D正确。二、非选择题(共12分)7．(12分)如图所示，在y轴上的Q、P位置有两个频率相同、振动方向相同、初始相位相同的振源，它们激起的机械波的波长为2m，Q、P两点的纵坐标分别为yQ＝6m，yP＝1m，那么在x轴上从－∞到＋∞的位置上，会出现几个振动减弱区？答案：5个解析：P、Q两波源是相干波源，P、Q到x轴上任一点M的距离之差Δx满足Δx≤5m。由相干条件中振动减弱区的条件得Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)≤5m(n＝0,1,2，…)，将λ＝2m代入，则2n＋1≤5，解得n≤2，所以n取值为0、1、2，当n＝2时为O点，由于x轴正、负方向对称，所以x轴上的振动减弱区共有5个。能力提升练(时间15分钟满分40分)一、选择题(本题共3小题，每小题7分，共21分)1．将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是(C)A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D．乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形解析：甲图中两手开始振动时的方向相同，则分叉点是振动加强的位置，A、B错误；乙图中两手开始振动时的方向恰好相反，则分叉点是振动减弱的位置，则在分叉点的右侧振动始终减弱，故见不到明显的波形，C正确，D错误。2.如图所示，S1、S2为两个振动情况完全相同的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间中共形成了5个振动加强的区域，如图中实线所示。P是振动加强区域中的一点，从图中可看出(D)A．P点到两波源的距离差等于1.5λB．S1的传播速度大于S2的传播速度C．P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动变为最弱D．当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波峰也一定传到P点解析：由题意可知，S1、S2在空间共形成5个振动加强的区域，则P点到两波源的距离差等于λ的整数倍，A错误；S1、S2为振动情况完全相同的波源，在同一种介质中的传播速度相等，B错误；若P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动仍为最强，C错误；因P点是振动加强区域中的一点，当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波峰也一定传到P点，D正确。3．(多选)两列波速相同的简谐横波沿x轴相向传播，实线波的频率为3Hz，振幅为10cm，虚线波的振幅为5cm。t＝0时，两列波在如图所示区域内相遇，则(BCD)A．两列波在相遇区域内会发生干涉现象B．实线波和虚线波的频率之比为3∶2C．t＝eq\f(1,6)s时，x＝9m处的质点实际振动方向向上D．t＝eq\f(1,12)s时，x＝4m处的质点实际位移大小|y|>12.5m解析：实线波的波长为λ1＝4m，虚线波的波长为λ2＝6m，它们的波速相等，由波速公式v＝λf得，实线波和虚线波的频率之比为f1∶f2＝λ2∶λ1＝3∶2，两列波的频率不同，不能发生干涉现象，A错误，B正确；波速为v＝λ1f1＝4×3m/s＝12m/s，则在t＝eq\f(1,6)s时波传播的距离x＝vt＝2m＝eq\f(1,2)λ1＝eq\f(1,3)λ2，实线波单独传播时，在t＝eq\f(1,6)s时，x＝9m处的质点到达波谷，振动速度为零，虚线波单独传播时，在t＝eq\f(1,6)s时，x＝9m处的质点振动方向向上，则根据波的叠加原理可知t＝eq\f(1,6)s时，x＝9m处的质点振动方向向上，C正确；波速为v＝λ1f1＝4×3m/s＝12m/s，则在t＝eq\f(1,12)s时波传播的距离x＝vt＝1m＝eq\f(1,4)λ1，实线波单独传播时，在t＝eq\f(1,12)s时，x＝4m处的质点到达波谷，位移大小为y1＝10cm；根据波形的平移法作出虚线波传播x＝1m时的波形，如图所示，由图看出此刻x＝4m处的质点位移大小y2>2.5cm，则由波的叠加原理可知t＝eq\f(1,12)s时，x＝4m处的质点位移|y|＝y1＋y2>12.5cm，D正确。二、非选择题(共19分)4．(6分)如图(a)所示，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐运动的波源S1(0,4)和S2(0，－2)，两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为_2__m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动_减弱__(选填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动_加强__(选填“加强”或“减弱”)。解析：两列波的波长相等，波长λ＝vT＝2m。两波源到A点的路程差Δx＝eq\r(62＋82)m－8m＝2m。两波源到B点的路程差Δx′＝eq\r(32＋42)m－eq\r(32＋42)m＝0，由(b)(c)两个振动图像知，两波源初相相差π，B点为振动减弱点。两波源到C点的路程差Δx″＝3.5m－2.5m＝1m＝eq\f(λ,2)，因初相相差π，C点为振动加强点。5．(13分)波源S1和S2的振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2m，如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同。求：(1)简谐横波的波长。(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置。答案：(1)1m(2)0.25m、0.75m、1.25m、1.75m解析：(1)设简谐横波波长为λ，频率为f，则v＝λf，代入已知数据，得λ＝1m。(2)以O为坐标原点，设P为OA间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的距离差ΔL＝x－(2－x)，0≤x≤2，其中x、ΔL以m为单位。合振动振幅最小的点的位置满足ΔL＝(2n＋1)eq\f(λ,2)，n为整数，所以x＝eq\f(1,2)n＋eq\f(5,4)，可得－eq\f(5,2)≤n≤eq\f(3,2)，故n＝－2、－1、0、1。解得x＝0.25m、0.75m、1.25m、1.75m。第三章5基础强化练(时间25分钟满分60分)一、选择题(本题共5小题，每题8分，共40分)1．装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波。当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比(D)A．频率不变，波速变小 B．波速不变，频率变小C．频率不变，波速变大 D．波速不变，频率变大解析：波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比波速不变，根据波的多普勒效应，声源和观察者靠近时接收到的频率变大，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大，故D正确。2．轮船在进港途中的x－t图像如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个(A)解析：匀速靠近港口的过程中，测量到的频率不随时间变化，但速度大时频率大，由x－t图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，故A正确。3．(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(BC)A．波速变大 B．波速不变C．频率变高 D．频率不变解析：渔船与鱼群相互靠近，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高。故选项B、C正确。4．(多选)关于多普勒效应，下列说法中正确的是(BD)A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应B．当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低解析：若波源和观察者都同时运动，两者间相对静止时，是不能观察到多普勒效应的，故A错误；由定义可知，当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应，故B正确；若声源远离观察者，观察者会感到声音频率变低，故C错误；声源和观察者靠近时，音调会变高；若两者远离，则频率减小，音调变低；故D正确。5．(多选)如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400m/s。为了接收信号，在x＝400m处设有一接收器A(图中未标出)。已知t＝0时，波已经传播到x＝40m处，则下列说法中正确的是(AD)A．波源振动的周期为0.05sB．x＝40m处的质点在t＝0.5s时位移最大C．接收器在t＝1.0s时才能接收到此波D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20Hz解析：波源振动的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,400)s＝0.05s，A正确；x＝40m处的质点在t＝0.5s时仍在平衡位置，B错误；接收器接收到此波的时间t＝eq\f(400－40,400)s＝0.9s，C错误；波源振动的频率f＝eq\f(1,T)＝20Hz，由多普勒效应的知识知，若波源向x轴负方向移动，观察者与波源间距离变大，则接收器接收到的波的频率将小于20Hz，D正确。二、非选择题(共20分)6．(8分)如图分别反映了飞机以三种速度在空中(不考虑空气的流动)水平飞行时，产生声波的情况。图中一系列圆表示声波的传播情况，A表示飞机的位置。请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是_丙__(选填“甲”“乙”或“丙”)。解析：题图甲中，飞机飞到A点时，声波已传播到前面了，即飞机慢于声音，题图乙中飞机与声音速度相同，题图丙中，飞机运动到A点时，声波还在后面，故飞机运动快于声音。7．(12分)一声源的发声频率为100Hz，当观察者以10m/s的速度向声源运动时，观察者感觉到的声音频率为多大？设声音在空气中的传播速度为330m/s。答案：103Hz解析：当观察者静止不动时，观察者在1s内接收到的完全波为100个，当观察者以10m/s的速度向声源运动时，观察者在1s内多接收到的完全波个数为n＝eq\f(10,330)×100≈3，观察者感觉到的声音频率为103Hz。能力提升练(时间20分钟满分40分)一、选择题(本题共3小题，每题8分，共24分)1．(多选)下列选项与多普勒效应有关的是(ABD)A．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度解析：科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是利用光的多普勒效应，故A正确；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡利用的是超声波的穿透能力强，与多普勒效应无关，故C错误；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故D正确。2．(多选)(2024·浙江高二阶段练习)2022年4月，NASA利用“毅力”号火星车录下火星声音，以探测火星细微气压变化及火星车健康状况。图中已标出“毅力”号上两个麦克风的位置。新研究发现，火星直升机叶片以2500r/min的速度旋转产生84Hz的低音，测得该低音的传播速度为240m/s。以下说法正确的是(AC)A．研究发现，火星大气稀薄，只有地球大气层密度的1%，这是火星声音传播速度比在地球上慢的原因B．声音在真空中也能传播，只是速度很小C．在火星车的右侧有一声源向火星车靠近，火星车两个麦克风收录的声音频率比声源高D．在声音可传播范围内，相比于地球，同频声音在火星上更容易发生衍射现象解析：声波的传播速度由介质本身的性质决定，火星大气稀薄，只有地球大气层密度的1%，这是火星声音传播速度比在地球上慢的原因，故A正确；声音属于机械波，传播需要介质，不能在真空中传播，故B错误；在火星车的右侧有一声源向火星车靠近，根据多普勒效应可知火星车两个麦克风收录的声音频率比声源高，故C正确；只有障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，根据λ＝eq\f(v,f)可知在声音可传播范围内，相比于地球，同频声音在火星上的波长更小，更不容易发生衍射现象，故D错误。3．(2023·梅河口市第五中学期末预测)两列机械波在同种介质中相向而行，P、Q为两列波的波源，以P、Q的连线和中垂线为轴建立坐标系，P、Q的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知P波的传播速度为10m/s，O点有一个观察者，下列判断正确的是(B)A．两波源P、Q的起振方向相同B．经过足够长的时间，O的振幅为45cmC．波源Q产生的波比波源P产生的波更容易发生衍射D．当观察者以2m/s的速度向Q点运动时，观察者接收到Q波的频率小于2.5Hz解析：两波源P、Q的起振方向与波最前面质点的起振方向相同，由波形平移法可知，波源P的起振方向沿y轴负方向，波源Q的起振方向沿y轴正方向，即两波源P、Q的起振方向相反，故A错误；根据对称性可知，两波的波峰与波峰或波谷与波谷同时到达O点，所以两波在O点相遇后，O点振动加强，振幅等于两波振幅之和，为45cm，故B正确；两波的波