第3章 章末过关检测(三)-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册教用Word(教科版)

本讲义聚焦机械波传播特性这一核心知识点，系统梳理多普勒效应、波的反射、折射、衍射、干涉及受迫振动与共振等内容，构建从基本传播现象到叠加干涉再到效应应用的知识支架。 该资料以“鱼洗”共振、波的叠加等实例为载体，通过选择与非选择题型设计，培养学生模型建构与科学推理能力，强化物理观念。课中辅助教师检测学情，课后助力学生巩固知识、弥补盲点。

章末过关检测(三) (时间：90分钟　分值：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．下列各图所对应的现象与多普勒效应有关的是(　　) A．图甲：水波撞击堤岸后倒卷回去继续传播 B．图乙：水波在深度不同的水域传播，在交界面处改变传播方向 C.图丙：周期性振动的金属丝贴着水面移动，在水面上形成不规则的环状波纹 D．图丁：水波遇到开有狭缝的挡板，可以穿过狭缝继续传播 解析：选C。水波撞击堤岸后倒卷回去继续传播这是波的反射，故A错误；水波在深度不同的水域传播，在交界面处改变传播方向，这是波的折射，故B错误；周期性振动的金属丝贴着水面移动，在水面上形成不规则的环状波纹，离金属丝近的水面和远的水面振动频率不同，该现象与多普勒效应有关，故C正确；水波遇到开有狭缝的挡板，可以穿过狭缝继续传播，该现象为波的衍射，故D错误。 2.中国博物馆珍藏了一件古代青铜“鱼洗”复制品，在其中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图所示。“鱼洗”反映了我国古代高超的青铜器制造技术。下列说法正确的是(　　) A．“鱼洗”发出的声音在空气中传播时，介质振动方向与声音传播方向始终垂直 B．手掌摩擦越快发出的声音越大，水花溅得越高 C．盆内水花及盆体的振动是受迫振动，振动频率与手掌摩擦频率总相等 D．当双手以某一种特定频率摩擦盆耳时，盆耳发出的嗡嗡声特别响，水花溅得特别高，这是干涉现象的表现 解析：选C。声音是纵波，介质振动方向与声音传播方向共线，故A错误；只有双手摩擦的频率越接近盆体和水花固有振动频率时，盆耳发出的嗡嗡声才会特别响，水花才会溅得特别高，这是共振现象的体现，故B、D错误；盆内水花和盆体均做受迫振动，频率与驱动力的频率相等，故C正确。 3.如图所示，实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波(各只有半个波形)，两波在同一根弹性绳上分别向左、向右传播。某一时刻两列波的位置如图所示。P、Q、S表示弹性绳上的三个质点的平衡位置，下列说法正确的是(　　) A．该时刻，P的速度向上，Q的速度为0，S的速度向下 B．该时刻，P的速度向下，Q的速度为0，S的速度向下 C．该时刻，P、Q、S都处于各自的平衡位置，各点振动速度相同 D．该时刻，P、Q、S都处于各自的平衡位置，但Q的速度最大 解析：选A。由题图及振动的叠加可知，图示时刻各质点均在平衡位置，此时，向左的波使质点P向上振动，向右的波使质点P向上振动，叠加后P的速度向上，此时Q质点是波峰和波谷相遇，速度为0，向左的波使质点S向下振动，向右的波使质点S向下振动，叠加后S的速度向下。 4.如图所示，水面上有A、B两个振动情况完全相同的振源，在AB连线的中垂线上有a、b、c三个质点，已知某时刻，a点是两列波波峰的相遇点，c点是与a点相邻的两列波波谷的相遇点，b为a、c的中点，则以下说法正确的是(　　) A．a点是振动加强点，c点是振动减弱点 B．a点与c点都是振动加强点，b点是振动减弱点 C．a点与c点此时刻是振动加强点，经过一段时间后变成振动减弱点，而b点可能变成振动加强点 D．a、b、c都是振动加强点 解析：选D。因为a点是两列波波峰的相遇点，可知a点是振动加强点，c点是相邻的两列波波谷的相遇点，可知c点也是振动加强点，则在ac连线上所有的点都是振动加强点；加强点是由该点相对两振源的位置决定的，无论经过多长时间总是加强点。 5．一列简谐横波沿直线传播，以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图像如图所示，已知O、A的平衡位置相距0.9 m。以下判断正确的是(　　) A．波长为1.2 m B．波源起振方向沿y轴负方向 C．波速大小为0.4 m/s D．质点A的动能在t＝4 s时最大 解析：选A。以波源开始振动为计时零点，因此波传到A点需要的时间由题图可以看出为3 s，已知O、A两点平衡位置的距离为0.9 m，根据v＝可求得波的传播速度为0.3 m/s，再根据波长公式λ＝vT可求得波长为1.2 m，A正确，C错误；由于A点开始振动的方向沿y轴正方向，因此波源的起振方向也沿y轴正方向，B错误；质点A在 t＝4 s时处在最大位移处，因此动能最小，D错误。 6．一列横波在某介质中沿x轴传播，t＝1.0 s时的波形图如图甲所示，x＝2.0 m处的质点L的振动图像如图乙所示。已知图甲中M、N两点的平衡位置分别为xM＝3.0 m，xN＝4.0 m，则下列说法正确的是(　　) A．该波沿x轴负方向传播 B．图甲中质点M的速度与加速度均为零 C．在t＝2.5 s时刻，该质点L与质点N位移相同 D．该波在传播过程中遇到宽度为0.1 m的障碍物，不能发生明显的衍射现象 解析：选A。t＝1.0 s时的L点在平衡位置向下运动，根据“上下坡法”，可知该波应沿x轴负方向传播，故A正确；M点在波谷，则速度为零，但加速度最大，故B错误；由题图乙可知，周期为2 s，而t＝1.0 s 至t＝2.5 s包含个周期，则在t＝2.5 s时刻质点L的位移为20 cm，质点N位移为－20 cm，故C错误；由题图甲可知，波长为4 m，则该波在传播的过程中，遇到宽度为0.1 m 的障碍物能发生明显的衍射现象，故D错误。 7.一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图中实线所示，经0.05 s后，其波形如图中虚线所示。已知该波的周期大于0.05 s，下列说法不正确的是(　　) A．波速一定为80 m/s　 B．振幅一定为4 cm C．波长一定为16 m D．频率一定为5 Hz 解析：选B。波向右传播，故t＝T＋nT，得T＝ s，因为 T>0.05 s，故n只能取0，T＝0.2 s，再根据题图可得λ＝16 m，得到 v＝80 m/s，A、C正确；由题图可知振幅为2 cm，B错误；根据A选项计算结果T＝0.2 s可知频率为5 Hz，D正确。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8．下列说法正确的是(　　) A．人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做的目的是利用声波的反射 B．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在靠近我们 C．“闻其声而不见其人”属于波的衍射现象 D．声音从空气中传播到水中，声音的波长不变 解析：选AC。人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做的目的是利用声波的反射，故A正确；根据多普勒效应可知，我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在远离我们，故B错误；“闻其声而不见其人”，表明声音绕过障碍物传播，属于波的衍射现象，故C正确；当声音从空气传播到水中时，频率保持不变，波速改变，根据v＝λf可知波长改变，故D错误。 9．图甲表示一列简谐横波在t＝17 s时的波形图，图乙是该列波中的质点P的振动图像，由甲、乙两图中所提供的信息可知，下列说法正确的是(　　) 　 A．该波的波长为1.5 m B．该波的振幅为0.1 cm C．该波的传播速度为0.5 m/s，方向沿x轴正方向 D．质点P在t＝4.25 s时沿y轴负方向运动 解析：选BC。由题图甲可知，波长λ＝100 cm＝1 m，振幅A＝0.1 cm，A错误，B正确；由题图乙可知，周期T＝2 s，故波速v＝＝0.5 m/s，t＝17 s时，质点P在平衡位置向下振动，故波沿x轴正向传播，C正确；根据题图乙可知，质点P在t＝4.25 s时位移为正，在向上振动，D错误。 10.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＝400 m/s。为了接收信号，在x＝400 m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＝40 m处，则下列说法错误的是(　　) A．波源振动的周期为0.05 s B．x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大 C．接收器在t＝1.0 s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20 Hz 解析：选BC。波源的振动周期T＝＝ s＝0.05 s，故A正确；x＝40 m处的质点在t＝0.5 s＝10T时仍在平衡位置，故B错误；接收器接到此波的时间为t＝ s＝0.9 s，故C错误；由多普勒效应可知，当波源向x轴负方向移动时，接收器收到的波的频率应小于波源频率，即小于20 Hz，故D正确。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.(6分)两列频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，其产生的波在同一介质中传播时，某t时刻形成如图所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________。 解析：波峰与波峰、波谷与波谷相遇为振动加强的点，波峰与波谷相遇为振动减弱的点，所以A、B点为振动加强的点，C点为振动减弱的点。 答案：A、B　C 12．(9分)如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播。 (1)图中可观察到波的________。 A．干涉　　　　　　 B．衍射 C．折射 D．反射 (2)水面各点的振动均为________。 A．自由振动，频率由水体自身性质决定 B．自由振动，频率由驱动力决定 C．受迫振动，频率由水体自身性质决定 D．受迫振动，频率由驱动力决定 (3)若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，狭缝右侧水波的______________(选填“频率”“波长”或“波速”)增大。 解析：(1)题图中可观察到水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播，是波的衍射。 (2)水面各点的振动均为受迫振动，频率由驱动力决定，与水体自身性质无关。 (3)若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，根据多普勒效应可知，相比于波源静止，狭缝右侧水波的频率变大，波速不变，由公式v＝λf可知，波长减小。 答案：(1)B　(2)D　(3)频率 13．(12分)如图所示，在均匀绳介质中，A、B是两个波源，A简谐运动表达式为xA＝2sin (40πt)m，B简谐运动表达式为xB＝3sin (40πt)m，均匀绳介质中M点与A、B两波源间的距离分别为6 m和10 m，两波源形成的简谐横波分别沿AM、BM方向传播，波速都是40 m/s。 (1)求简谐横波的周期和波长。 (2)判断M点是否为振动加强点，若是求出其振幅，若不是请说明理由。 (3)A、B之间有几个振动加强点？(A、B点除外) 解析：(1)根据题意，波的周期 T＝＝ s＝0.05 s 由v＝得波长λ＝2 m。 (2)因为Δs＝BM－AM＝10 m－6 m＝4 m＝2λ 所以M点为加强点，M点振幅A＝2 m＋3 m＝5 m。 (3)设O为A、B连线的中点，在A、O之间的各点到两波源距离之差满足0<Δd<16 m 由于两波源振动情况相同，所以振动加强点的条件 Δd＝kλ＝2k(k＝0，1，2，3…) 解得0<k<8 因此在A、O之间有7个加强点，根据对称性O、B之间也有7个加强点，O点也是加强点。所以A、B之间共有15个加强点。 答案：(1)0.05 s　2 m　(2)M点为加强点　5 m (3)15个 14．(12分)一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，t＝0.2 s时刻的波形图如图甲所示，质点M的平衡位置在xM＝7.5 cm处，质点N的平衡位置在xN＝3 cm处，质点N的振动图像如图乙所示。求： (1)该波传播的速度大小及方向； (2)前2 s内质点M振动的路程s，从t＝0.2 s时刻起，质点M回到平衡位置的最短时间。 解析：(1)由题图甲可知，该波的波长λ＝0.12 m 由题图乙可知，周期T＝0.4 s 该波传播的速度大小v＝＝ m/s＝0.3 m/s 由题图乙可知，t＝0.2 s时刻，质点N向上振动，根据“上下坡法”可知该波沿x轴负方向传播。 (2)由图像可知，质点振动的振幅A＝0.1 m 由于＝5 前2 s内质点M振动的路程s＝5×4A＝2 m 当x＝9 cm处的质点振动状态传至M质点平衡位置处时，M点回到平衡位置，此时时间最短，最短时间Δt＝＝ s＝0.05 s。 答案：(1)0.3 m/s　沿x轴负方向传播 (2)2 m　0.05 s 15．(15分) 一简谐横波在水平绳上沿x轴负方向以v＝10 m/s的波速传播。已知t＝0时的波形如图所示，绳上两质点M、N的平衡位置分别是xM＝5 m、xN＝35 m。从该时刻开始计时，求： (1)质点N第一次回到平衡位置的时间t； (2)在哪些时刻，质点M、N振动的速度相同。 解析：(1)波沿x轴负方向传播，则当质点N第一次回到平衡位置时，波向左传播x＝15 m，所用时间t＝＝ s＝1.5 s。 (2)t＝0时，质点M、N振动的速度大小相等、方向相反，速度不同，经过一个周期，质点M、N振动的速度仍不相同。当某质点位于平衡位置时，其两侧与它平衡位置间距相等的质点速度相同，平衡位置的振动状态传播到MN中点的距离 Δx＝＋n·(n＝0，1，2，…) 经过的时间t＝ 解得t＝(2n＋1)s(n＝0，1，2，…) 即在t＝(2n＋1)s(n＝0，1，2，…)时刻，质点M、N振动的速度相同。 答案：(1)1.5 s　(2)t＝(2n＋1)s(n＝0，1，2，…) 章末知识网络建构 学科网（北京）股份有限公司 $