高考物理一轮复习：机械波
一、选择题
1．（2024高三下·河北模拟） 下列关于科学技术的运用的说法正确的是（ ）
A．交通警察用监视器测量汽车的速度时不能利用多普勒效应
B．用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射
C．医生利用B超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原理是利用了波的衍射
D．雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备
2．（2024高二下·南昌月考）分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速；③围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；④雷声在云层里轰鸣不绝，这些物理现象分别属于波的（ ）
A．衍射、干涉、多普勒效应、折射
B．衍射、多普勒效应、干涉、反射
C．折射、干涉、多普勒效应、反射
D．衍射、折射、多普勒效应、干涉
3．（2024高二下·宁阳月考） 关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．周期性变化的电场和磁场交替产生由近及远地向周围传播，形成了电磁波
B．电磁波在真空中的传播速度比在水中小
C．电磁波能发生反射、折射、衍射和干涉现象，但不能发生偏振现象
D．不同电磁波具有不同的频率，但在同一介质中波速相同
4．（2024高二下·福州期末）下列描述中说法正确的是（ ）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象
B．光可以发生偏振，说明光是纵波
C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
D．正在鸣笛的火车向我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变低
5．（2022高三上·盐城期中）一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处发生图示的现象，这是水波的（ ）
A．反射现象 B．折射现象 C．衍射现象 D．干涉现象
6．（2024高一下·江岸期末）关于机械振动与机械波的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．做简谐运动的物体经过平衡位置时，加速度一定为零
B．衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象
C．单摆在做受迫振动时，当驱动力的频率大于其固有频率时，可以通过增大摆长来产生共振现象
D．声源靠近观测者，观测者接收到的声波频率大于声源的振动频率
7．（2024高二下·黄浦期末）下列说法正确的是（ ）
A．声的干涉和衍射现象说明声具有波动性
B．声的频率越大，波长越长
C．声的波长越大，声的能量越大
D．声在任何介质中的传播速度都为340m/s
8．（2024高二下·朝阳期末）如图所示是主动降噪耳机的工作原理图。在耳机内设有麦克风，用来收集环境中的噪声信号，在此基础上，耳机的处理器产生与环境噪声相位相反的反噪声波来抵消噪声。下列说法正确的是（ ）
A．主动降噪利用了声波的衍射
B．反噪声波频率和噪声波频率可以不同
C．理想情况下，反噪声波和噪声波振幅相同
D．主动降噪耳机可以使进入耳膜的声波频率变小
9．（2024高二下·闽侯期末）两列简谐横波在同一介质中M点产生的振动图像如图所示，则4s以后M点的振幅为（ ）
A．8cm B．5cm C．3cm D．2cm
10．（2024高二下·许昌期末）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的折射现象
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．如果某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的频率要变大
11．（2024高二下·上城期中）如图甲所示，在同一均匀介质中有两个振动完全相同的波源、，两波源相距24cm，M、N为介质中两波源连线的中垂线上的两个质点。已知波速为0.25m/s，两波源同时开始振动，从波源振动开始计时，M点的振动图像如图乙所示。当N点开始振动后，在某一时刻在中垂线上M、N是相邻的波峰，则（ ）
A．M、N间的距离为5cm
B．M、N间的距离为7cm
C．M、N连线的中点振动减弱
D．M、N处于波峰时，两点连线的中点处于波谷
12．（2024高二下·西湖期中）将一根柔软弹性细绳沿水平的x轴放置，其一端固定于位置为的墙面上，另一端不断上下振动，在绳中形成绳波如图，在时刻的质点刚好开始振动。当波传至固定点时，绳波将发生反射。反射处质点在反射前后的振动速度大小不变方向反向，波的传播方向也反向。则下列各个时刻细绳的波形图（实线）正确的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
二、多项选择题
13．（2024高二下·济南月考） 蟾蜍在水塘边平静水面上鸣叫，形成如图所示的水波。已知水波的传播速度v与水的深度h关系为，蟾蜍的鸣叫频率为1451Hz。下列说法正确的是（ ）
A．水波从浅水区传入深水区，频率变大
B．在深水区，水波更容易发生衍射现象
C．水面上飘落的树叶会被水波推向岸边
D．测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为0.5cm，则此处水波的波速约为7.3m/s
14．（2024高二下·三水月考） 超声波是频率高于20000Hz的声波，它的方向性好，穿透能力强，在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。医学上用“彩超”进行身体检查时，向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血液反射后又被仪器接收，下列说法正确的是（ ）
A．同一频率的超声波在固体中的波长比在液体中的波长更长，更容易在固体中发生衍射
B．同一频率的超声波在液体中的波长比在固体中的波长更长，更容易在液体中发生衍射
C．若血液流动方向与超声波传播方向相反，则仪器接收到的反射回来的超声波的频率会变大
D．若血液流动方向与超声波传播方向相同，则仪器接收到的反射回来的超声波的频率会变大
15．（2024高一下·江岸期末）两个步调相同的相干波源上、下振动，波在水平面内传播，形成了如图所示的干涉图样，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅分别为，下列说法中正确的是（ ）
A．质点a始终保持静止不动
B．质点b的位移始终大于质点d的位移
C．质点b与质点c的振动始终加强
D．任意时刻，质点c和质点d在竖直方向上的高度差不超过20cm
16．（2024高二下·许昌期末）如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波传播的速度的大小均为v=0.4m/s，两列波的振幅均为A=2cm。图示为t=0时刻两列波的图像（传播方向如图所示），此时刻平衡位置处于x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动，质点M处于x=0.5m处，关于各质点运动情况判断正确的是（ ）
A．质点M振动后的振幅为2cm
B．x=0.4m处，质点起振方向沿y轴负方向
C．t=2s时，质点M的纵坐标为–4cm
D．0到2s这段时间内，质点M通过的路程为32cm
17．（2024高二下·南海月考）如图所示，甲图是一列沿轴正方向传播的简谐横波在时的波形，乙图是该波传播方向上介质中处的质点从时刻起的振动图像，、是介质中平衡位置为和的两个质点。下列说法正确的是
A．该波的波速是
B．从开始，质点比质点先回到平衡位置
C．处的观察者沿轴负方向运动时，接收到该波的频率一定为
D．若该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物，会发生明显的衍射现象
三、非选择题
18．（2024高二下·黄浦期末）如图为两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，质点M位于x=0.2m处，则M点的振动总是 （选填“加强”或“减弱”或“无法确定”）；由图示时刻开始，再经过甲波周期，M将位于 （选填“波峰”或“波谷”或“无法确定”）。
19．（2024高二下·阳山月考）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）（多选）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 增大， 减小。
20．（2024高二下·普陀期中）如图是在发波水槽中观察两波源 S1、S2在水槽中形成的水面波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。从图中可以判断，波源 形成的水面波波长较大；为观察到稳定的干涉图样，可将图中波源 的频率调小。（均选填“S1”或“S2”）
21．（2024高二下·上海市月考）采用分体式位移传感器测量时，实验装置如图（b）所示，发射器安装在小车上，接收器固定在导轨底端。位移传感器通过发射红外线和超声波进行测量，并绘制出小车的图线，如图（c）所示。
（1）红外线属于 和 ，超声波属于 和 。
（选填A.横波B.纵波C.机械波D.电磁波）
（2）当小车滑向接收器时，理论上接收器接收到的超声波波长应 ，频率应 。（选填A. 变大、B. 变小、C. 不变）
（3）根据实验数据，论证0.45s-0.65s之间，小车的运动是否为匀加速直线运动。
22．（2024高三下·南充月考）（1）P、Q两波源分别位于x轴-10m和10m处，产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，振幅分别为15cm和30cm。t=0时刻两波源同时开始起振，t=3s时的波形图如图所示，此刻平衡位置在x轴-4m和4m处的两质点刚要开始振动。质点M、N的平衡位置分别为坐标原点和x=2m处，已知两波源P、Q都刚好振动12s就停在平衡位置，波在传播过程中能量不损失，则（ ）
A．两波源的起振方向均沿y轴正方向
B．两列简谐横波的波速均为
C．0～5s内质点N运动的路程为60cm
D．0～10s内质点M运动的路程为4.5m
E．质点N运动的总路程为10m
（2）如图，有一块厚度为h，半径为R的半圆柱形玻璃砖，折射率为，使截面ABCD水平放置，一束单色光与该面成角入射，恰好覆盖该截面。已知光在真空中传播速度为c，不考虑玻璃砖内的反射光，求：
（i）从弧面射出的光线在玻璃砖内传播的最长时间t；
（ii）弧面ABCD上有光线射出的面积s.
23．（2024高三下·成都模拟） 在某水平均匀介质中建立如图所示的三维直角坐标系，平面水平。在轴上的两个波源的坐标分别为、，时刻同时开始振动，的振动方程为，的振动方程为，振动形成的波传播速度为，y轴上点的坐标为，取，则振动形成的波长为 m，P点的起振方向沿 （填“轴正向”或“轴负向”），两列波在点叠加后，点的振动方程 。
24．（2024高三下·成都模拟）轴上的波源、分别位于和处，时刻两波源同时开始振动，产生的两列简谐横波沿、连线相向传播，时两列波的图像如图所示。质点的平衡位置位于处，求：
（1）两列波传播速度的大小；
（2）质点从时刻到时运动的路程。
25．（2024高三上·安徽期末）在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间， 为此已发明了“激光致冷”的技术。即利用激光作用于原子，使原子运动速率变慢，从而温度降低。
（1）若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光致冷”与下述的力学模型相似。如图所示，一辆质量为m的小车（左侧固定一轻质挡板以速度v0水平向右运动；一个动量大小为p。质量可以忽略的小球水平向左射入小车后动量变为零；紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来。设地面光滑。求：
①第一个小球入射后，小车的速度大小v1；
②从第一个小球入射开始计数到小车停止运动，共入射多少个小球
（2）近代物理认为，原子吸收光子的条件是入射光的频率接近于原子吸收光谱线的中心频率如图所示，现有一个原子A水平向右运动，激光束a和激光束b分别从左右射向原子A，两束激光的频率相同且都略低于原子吸收光谱线的中心频率、请分析：
①哪束激光能被原子A吸收 并说明理由；
②说出原子A吸收光子后的运动速度增大还是减小。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】多普勒效应；波的反射和折射
【解析】【解答】A、交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应，故A错误；
B、用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射，故B正确；
C、医生利用B超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原理是利用了波的反射，故C错误；
D、雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，故D错误。
故答案为：B。
【分析】交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应，声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射，B超探测人体内脏的原理是利用了波的反射，雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。熟练掌握多普勒效应及波的反射的区别和特点。
2．【答案】B
【知识点】多普勒效应；波的反射和折射；波的衍射现象；波的干涉现象
【解析】【解答】①“空山不见人，但闻人语响”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速，这是多普勒效应现象；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区，这是声音的干涉；④雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据机械波的衍射、多普勒效应、干涉和反射的原理分析声音出现的现象。
3．【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；波的衍射现象；波的干涉现象
【解析】【解答】A．周期性变化的电场和磁场交替产生由近及远地向周围传播，形成了电磁波，A正确；
B．电磁波在真空中的传播速度最大，B错误；
C．电磁波能发生反射、折射、衍射和干涉现象，电磁波是横波，能发生偏振现象，C错误；
D．不同电磁波具有不同的频率，在真空中传播速度相同，不同电磁波具有不同的频率，则介质对不同频率的电磁波的折射率不同，根据可知在同一介质中波速不相同，D错误。
故答案为：A。
【分析】 磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。且温度越高，放出的电磁波波长就越短。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。
4．【答案】C
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】A．利用光的薄膜干涉现象所以有光学镜头上的增透膜。故A错误；
B．光是横波所以光可以发生偏振。故B错误；
C．光纤通信及医用纤维式内窥镜利用了光的全反射。故C正确；
D．正在鸣笛的火车向我们疾驰而来时，根据多普勒效应，我们听到汽笛声的音调变高。故D错误。
故选C。
【分析】 增透膜是利用光的薄膜干涉现象 ，偏振现象是横波特有的现象。
5．【答案】B
【知识点】波的反射和折射；波的衍射现象
【解析】【解答】深度不同，则水压不同，水密度不同。水波在不同密度的水中传播速度不同，会发生折射现象。
故答案为：B。
【分析】水波在不同密度的水中传播速度不同，水波会发生折射。
6．【答案】D
【知识点】受迫振动和共振；多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】A． 平衡位置 ，加速度也不一定为零，例如单摆，故A错误；
B．衍射是所有波特有的现象，所有波都发生衍射现象，故B错误；
C．单摆在做受迫振动时，当驱动力的频率大于其固有频率时，若产生共振现象则需使驱动力的频率等于单摆的固有频率，即使单摆的频率增大，周期减小，根据
可知，需减小摆长，故C错误；
D．根据多普勒效应，声源靠近观测者，观测者接收到的声波频率大于声源的原频率，故D正确。
故选D。
【分析】做简谐运动的物体经过平衡位置时，回复力一定为零，但合外力不一定为零。
7．【答案】A
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．声的干涉和衍射现象说明声具有波动性，故A正确；
B．波长由声源和介质共同决定，故B错误；
C．能量与频率和振幅有关，故C错误；
D．声在空气中的传播速度为340m/s，故D错误。
故选A。
【分析】声的干涉和衍射现象说明声具有波动性，声的频率由声源决定，速度由介质决定。
8．【答案】C
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．主动降噪利用了声波的干涉，故A错误；
B．反噪声与噪声相抵消，即它们能产生稳定的干涉现象，反噪声波频率和噪声波频率相同，故B错误；
C．反噪声声波与噪声振幅、频率相同，步调相反，使合成后的声音大大降低，故C正确；
D．波源决定声波的频率，波源的振动频率不变，被动降噪方式不会改变进入耳膜的声波频率，故D错误。
故选：C。
【分析】主动降噪利用了声波的干涉；根据发生干涉的条件分析，根据合成后的声音减小分析振幅关系；频率是由声源决定的。
9．【答案】D
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】由图可知，4s以后两列波在M点叠加，以M点是振动减弱点，的振幅为
故选D。
【分析】波峰对波谷，所以M点是振动减弱点，振幅等于两波振幅相减。
10．【答案】B
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；薄膜干涉
【解析】【解答】A．光学镜头上的增透膜是利用薄膜干涉现象，A错误；
B．在光导纤维束内传送图像是利用光在两种介质交界面发生全反射现象，B正确；
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，C错误；
D．由多普勒效应可知，如果某一遥远星球离地球远去，地球上接收到该星球发出光的频率要变小，D错误。
故选B。
【分析】 干涉现象是指同振幅、频率和初位相的两列（或多列）波的叠加合成而引起振动强度重新分布的现象。在波的叠加区有的地方振幅增加，有的地方振幅减小，振动强度在空间出现强弱相间的固定分布，形成干涉条纹。
11．【答案】B
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】AB．根据
M、N是相邻的波峰，所以它们到波源（或）的路程差为5cm，到N的距离为
所以M、N间的距离为7cm，选项A错误，B正确；
C．两波源连线中垂线的到两波源和路程差都为0，选项C错误；
D．到波源的距离为
而波谷到的距离应为17.5cm，所以M、N两点连线的中点不是波谷，选项D错误。
故选B。
【分析】质点到波源距离之差等于半波长奇数倍为振动减弱点，质点到波源距离之差等于半波长偶数倍为振动加强点。
12．【答案】C
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】A波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，处的质点位于波峰，A错误；
B．经过，和处的两个质点位于波谷，和处的两个质点位于波峰，B错误；
C．处的波峰向前移动6m到处，处的波谷遇到墙变成波峰反射也移动到处，两个波峰在处相遇振动加强，处的质点位于波峰处且振幅等于原来的2倍，C正确；
D．处的波谷向前移动8m到处，处的波峰向前移动7m遇到墙变成波谷反射运动到处，两个波谷在处相遇振动加强，处的质点的位于波谷处且振幅等于原来的2倍，D错误。
故选C。
【分析】两个波峰在处相遇振动加强，处的质点位于波峰处且振幅等于原来的2倍。
13．【答案】B,D
【知识点】机械波及其形成和传播；波长、波速与频率的关系；波的衍射现象
【解析】【解答】A、蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和池塘中传播的水波，无论是声波还是水波，它们都是由声带振动产生，所以其频率都等于声带的振动频率，故A错误；
B、由已知水波的传播速度与水的深度正相关，可知水波的波长与水深有关，深水区的波长大，所以更容易发生衍射现象，故B正确；
C、水面上飘落的树叶只会上下振动，不会随波向前运动，故C错误；
D、蟾蜍的鸣叫频率f=1451Hz，且水波波长
λ=0.5cm=0.005m，
则波速
v=λf=0.005x1451m/s=7.3m/s，
故D正确；
故答案为：BD。
【分析】声波和水波都是由声带振动产生，其频率都等于声带的振动频率；根据水波的传播速度v与水的深度h关系，可知深水区的波长更大，更容易发生衍射现象；树叶的振动取决于所在位置水波质点的振动特点；已知频率和波长，根据v=λf可求波速。
14．【答案】A,C
【知识点】多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】AB.超声波在固体中的速度大于在液体中的速度，由
可知，同一频率的超声波在固体中的波长比在液体中的波长更长，由于波长越长衍射越明显，所以同一频率的超声波在固体中更容易发生衍射，A符合题意，B不符合题意；
CD.根据多普勒效应规律，若血液流动方向与超声波传播方向相反，仪器接收到的反射回波的频率越高；若血液流动方向与超声波传播方向相同，则仪器接收到的反射回来的超声波的频率会变小，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】由波速公式分析同一频率的超声波在固体中和在液体中的波长关系，根据波长越长衍射越明显，判断超声波在哪种介质中更容易发生衍射；多普勒效应的规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率小于波源的频率。
15．【答案】C,D
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．质点a到两波源的距离相等，所以质点a为振动加强点，故A错误；
B．质点b是振动加强点，振幅最大为两波振幅之和15cm；质点d为振动减弱点，振幅最小为两波振幅之差5cm，但两点的位移不一定质点b的位移大于质点d的位移，故B错误；
C．质点bc均属于振动加强点，振动始终加强，故C正确；
D．质点c是振动加强点，振幅最大为两波振幅之和15cm，质点d为振动减弱点，振幅最小为两波振幅之差5cm，d在波峰，c在波谷，则此时b、c两质点的竖直高度差最大为20cm，故D正确。
故选CD。
【分析】 质点b是波峰与波峰相遇，是振动加强点 ， 质点d是波峰与波谷相遇，所以d为振动减弱点
16．【答案】B,C
【知识点】横波的图象；波的叠加
【解析】【解答】A．根据波的叠加原理可知质点M振动后的振幅为4cm，故A错误；
B．左侧波的起振方向沿y轴负方向，左侧波先传播至x=0.4m处，则该处的起振方向沿y轴负方向，故B正确；
CD．两列简谐波的周期等于波长波速
两列简谐波传播至质点M的时间等于路程除以波速，
则t=2s时，质点M已振动的时间为
质点M处于波谷位置，纵坐标为–4cm，通过的路程为
故C正确，D错误；
故选BC。
【分析】两列简谐横波同时传播至M点，左侧波的起振方向沿y轴负方向，右侧波的起振方向也沿y轴负方向。
17．【答案】A,B
【知识点】多普勒效应；简谐运动的表达式与图象；横波的图象；波长、波速与频率的关系；波的衍射现象
【解析】【解答】A、由图可知，该波波长为8m，周期为4s，根据公式
故A正确；
B、因为该波沿x轴正方向传播，所以a向上振动，b向下振动，因此质点a先回到平衡位置，故B正确；
C、根据周期可知该波频率为
但观察者沿x轴负方向运动时，靠近波源，因此接收到该波的频率一定大于0.25Hz ，故C错误；
D、因为该波波长为8m，小于障碍物尺寸，因此不会发生明显的衍射现象，故D错误。
故答案为：AB。
【分析】根据图像确定波的振动周期及波长，再结合波长、波速及频率的关系确定波的传播速度。根据波的传播方向，再结合上下坡法及振动特点确定ab质点回到平衡位置的先后顺序。熟悉掌握多普勒效应的应用与理解。熟练掌握产生明显衍射现象的条件。
18．【答案】加强；波谷
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】 [1][2]由图知，两列波周期相同，同时两列波在M点的振动方向都是向下，所以该点总是加强。 同时两列波在M点的振动方向都是向下，初始M点由平衡位置向下振动，再经过周期，M点刚好到达波谷。
【分析】由图可知，两列波周期相同，波峰与波峰相遇或者波谷与波谷相遇为振动加强的点。
19．【答案】（1）B；D
（2）D
（3）频率；波长
【知识点】受迫振动和共振；多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】（1）由图可知，波通过障碍物上的狭缝后传播到障碍物的阴影里去的现象为波的衍射现象，故在图中可观察到波的衍射。障碍物的左侧会有波的反射，AC不符合题意，BD符合题意。
故答案为：BD。
（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，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
（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，由于波速由介质决定，所以波速不变，由公式可知，波长减小。
【分析】（1）波遇到障碍物会发生衍射和反射现象；（2）根据受迫振动的特点分析；（3）根据多普勒效应的规律，分析障碍物右侧波的频率变化，再由波速公式分析波长变化。
20．【答案】S2；S1
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】波源S2形成的水面波波长较大；在同一介质中不同的机械波的波速相等，，波源S1的波长小，S1的频率较大，所以为观察到稳定的干涉图样，可将图中波源S1的频率调小。
【分析】S1的频率较大，波源S1的频率调小，使二者频率相等即可得到稳定的干涉图样。
21．【答案】（1）A；D；B；C
（2）B；A
（3）见解析
【知识点】多普勒效应；匀变速直线运动规律的综合运用；电磁波谱
【解析】【解答】 （1）红外线属于横波和电磁波，故选A和D。超声波属于纵波和机械波，故选B和C。
（2）根据多普勒效应可知接收器接收到的超声波波长变小，故选B；频率变大，故选A。
（3）根据实验数据可知0.45s-0.65s之间，相邻计数点的时间间隔T相同，相邻计数点间的位移大小为s1=x1-x2=61.7cm-58.6cm=3.1cm
s2=x2-x3=58.6cm-55.1cm=3.5cm
s3=x3-x4=55.1cm-51.2cm=3.9cm
s4=x4-x5=51.2cm-46.9cm=4.3cm
相邻相等时间内的位移之差
s2-s1=3.5cm-3.1cm=0.4cm
s3-s2=3.9cm-3.5cm=0.4cm
s4-s3=4.3cm-3.9cm=0.4cm
在0.45s-0.65s之间，小车的运动是匀加速直线运动。
【分析】 （1）红外线属于横波和电磁波，超声波属于纵波和机械波。
（2）多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。
（3）在误差允许的范围内可认为相邻的相等时间间隔内的位移差恒定。
22．【答案】（1）A；C；D
（2）（i）在截面入射点在Q处射入玻璃柱体的光线在玻璃砖传播的距离最长
根据折射定律有
得
又，，
（ii）设折射光线在半圆界面刚好发生全反射
根据临界角公式
可得与水平方向的夹角为
与竖直方向的夹角为15°，有光透出的部分为圆弧对应圆心角为
则面上有光透出部分的面积为，可得
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系；波的干涉现象；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】（1）A．根据波形平移法可知，时和两处的质点的起振方向均沿y轴正方向，则两波源的起振方向均沿y轴正方向，故A正确；
B．根据题意可知两列简谐横波的波速均为
故B错误；
C．由图像可知两波的波长均为，则周期为
时和两处的振动传到质点N所用的时间分别为
，
可知内质点N只由右边波源引起振动了，由于
则内质点N运动的路程为
故C正确；
D．时和两处的振动传到质点M所用时间均为
可知时质点M开始振动，且两波源的起振方向相同，周期相同，可知质点M为振动加强点，振幅为
由于
则内质点M运动的路程为
故D正确。
E.Q到N需要4s，P到N需要6s，N的振动加强， 两波源P、Q都刚好振动12s就停在平衡位置， 所以质点N运动的总路程为6x4x0.45m+2x4x0.3m=13.2m，E错误；
故答案为：ACD。
【分析】（1）根据波形平移法求出两波源的起振方向，根据波长波速频率关系结合图像方向；
（2） （i） 画出光传播路径，结合折射定律以及几何关系求解；
（ii） 求出折射光线在半圆界面刚好发生全反射的临界角，求出光透出的部分为圆弧对应圆心角，从而求出弧面ABCD上有光线射出的面积s。
23．【答案】；轴负向；
【知识点】机械波及其形成和传播；简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系；波的叠加
【解析】【解答】由于S1的振动方程为
则S1的周期为
则S1振动形成的波长为
S1振动形成的波先传播到P点，因此质点P的起振方向与S1相同，由于S1的振动方程为
可知质点P的起振方向沿z轴负向。
由波的叠加知识可知，两列波在P点叠加后，P点的振动方程为
【分析】根据振动方程结合周期与角速度的关系确定波的振动周期，再根据波长与波速的关系确定波长的大小。根据振动方程确定质点的起振方向。根据根据两波源与P点的波程差与波长的关系确定P点为振动加强点还是减弱点，再根据叠加规律确定P点的振动方程。
24．【答案】（1）由图像可知，两列波的波长，内传播了一个波长，该波的周期。两列波的传播速度相同，由
解得
（2）设再经时间，两列波传播至点，则
解得
，点振动时间
点为振动加强点，其振幅
质点从开始振动运动的路程
【知识点】横波的图象；波的叠加
【解析】【解答】（1） 由图像可知，两列波的波长，内传播了一个波长，该波的周期。两列波的传播速度相同，由
解得
（2） 设再经时间，两列波传播至点，则
解得
，点振动时间
点为振动加强点，其振幅
质点从开始振动运动的路程
【分析】本题考查机械振动，（1）通过波动图像获取两列波的波长，结合题意知道两列波的周期，由求解波速。（2）两列波的波源到达M点的路程差为零，是波长的整数倍，即M点是振动加强点，振幅为，两波源传播到M需要时间，说明质点M的振动时间只有4s，刚好两个周期，即质点M的在0~0.75s内经过的路程为8A’。
25．【答案】（1）解：①取向右方向为正，小车与小球水平方向动量守恒
得
②设入射n个小球后小车将停下来，由动量守恒定律得
解得。
（2）解：① 激光束b
理由是原子A向右运动，是迎着激光束b运动的，根据多普勒效应，这个原子感受到激光束b的频率升高，进一步接近了原子吸收光谱线的中心频率，原子从激光束b吸收光子的几率增大。原子A的运动方向和激光束a的传播方向相同，所以它感受到激光束a的频率减小，根据多普勒效应，这个原子感受到激光束a的频率降低，进一步远离了原子吸收光谱线的中心频率，原子从激光束a吸收光子的几率减小。综上所述，原子A吸收了激光束b的光子。
②减小。由动量守恒定理得
所以是减小了。
【知识点】动量守恒定律；多普勒效应
【解析】【分析】（1）小球与小车在水平方向上动量守恒，确定碰撞前后小车和小球的动量情况，再根据动量守恒定律进行解答即可。
（2）①根据多普勒效应，确定相对原子，激光束a和激光束b频率的变化情况，再根据题意确定易被吸收的激光束；
②吸收后两者速度相等，相当于完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律确定吸收后整体的速度，继而确定速度的变化情况。
1 / 1高考物理一轮复习：机械波
一、选择题
1．（2024高三下·河北模拟） 下列关于科学技术的运用的说法正确的是（ ）
A．交通警察用监视器测量汽车的速度时不能利用多普勒效应
B．用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射
C．医生利用B超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原理是利用了波的衍射
D．雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备
【答案】B
【知识点】多普勒效应；波的反射和折射
【解析】【解答】A、交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应，故A错误；
B、用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射，故B正确；
C、医生利用B超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原理是利用了波的反射，故C错误；
D、雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，故D错误。
故答案为：B。
【分析】交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应，声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射，B超探测人体内脏的原理是利用了波的反射，雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。熟练掌握多普勒效应及波的反射的区别和特点。
2．（2024高二下·南昌月考）分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速；③围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；④雷声在云层里轰鸣不绝，这些物理现象分别属于波的（ ）
A．衍射、干涉、多普勒效应、折射
B．衍射、多普勒效应、干涉、反射
C．折射、干涉、多普勒效应、反射
D．衍射、折射、多普勒效应、干涉
【答案】B
【知识点】多普勒效应；波的反射和折射；波的衍射现象；波的干涉现象
【解析】【解答】①“空山不见人，但闻人语响”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②彩超测出反射波频率的变化，从而知道血液流速，这是多普勒效应现象；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区，这是声音的干涉；④雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据机械波的衍射、多普勒效应、干涉和反射的原理分析声音出现的现象。
3．（2024高二下·宁阳月考） 关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．周期性变化的电场和磁场交替产生由近及远地向周围传播，形成了电磁波
B．电磁波在真空中的传播速度比在水中小
C．电磁波能发生反射、折射、衍射和干涉现象，但不能发生偏振现象
D．不同电磁波具有不同的频率，但在同一介质中波速相同
【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；波的衍射现象；波的干涉现象
【解析】【解答】A．周期性变化的电场和磁场交替产生由近及远地向周围传播，形成了电磁波，A正确；
B．电磁波在真空中的传播速度最大，B错误；
C．电磁波能发生反射、折射、衍射和干涉现象，电磁波是横波，能发生偏振现象，C错误；
D．不同电磁波具有不同的频率，在真空中传播速度相同，不同电磁波具有不同的频率，则介质对不同频率的电磁波的折射率不同，根据可知在同一介质中波速不相同，D错误。
故答案为：A。
【分析】 磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。且温度越高，放出的电磁波波长就越短。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。
4．（2024高二下·福州期末）下列描述中说法正确的是（ ）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象
B．光可以发生偏振，说明光是纵波
C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
D．正在鸣笛的火车向我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变低
【答案】C
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】A．利用光的薄膜干涉现象所以有光学镜头上的增透膜。故A错误；
B．光是横波所以光可以发生偏振。故B错误；
C．光纤通信及医用纤维式内窥镜利用了光的全反射。故C正确；
D．正在鸣笛的火车向我们疾驰而来时，根据多普勒效应，我们听到汽笛声的音调变高。故D错误。
故选C。
【分析】 增透膜是利用光的薄膜干涉现象 ，偏振现象是横波特有的现象。
5．（2022高三上·盐城期中）一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处发生图示的现象，这是水波的（ ）
A．反射现象 B．折射现象 C．衍射现象 D．干涉现象
【答案】B
【知识点】波的反射和折射；波的衍射现象
【解析】【解答】深度不同，则水压不同，水密度不同。水波在不同密度的水中传播速度不同，会发生折射现象。
故答案为：B。
【分析】水波在不同密度的水中传播速度不同，水波会发生折射。
6．（2024高一下·江岸期末）关于机械振动与机械波的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．做简谐运动的物体经过平衡位置时，加速度一定为零
B．衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象
C．单摆在做受迫振动时，当驱动力的频率大于其固有频率时，可以通过增大摆长来产生共振现象
D．声源靠近观测者，观测者接收到的声波频率大于声源的振动频率
【答案】D
【知识点】受迫振动和共振；多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】A． 平衡位置 ，加速度也不一定为零，例如单摆，故A错误；
B．衍射是所有波特有的现象，所有波都发生衍射现象，故B错误；
C．单摆在做受迫振动时，当驱动力的频率大于其固有频率时，若产生共振现象则需使驱动力的频率等于单摆的固有频率，即使单摆的频率增大，周期减小，根据
可知，需减小摆长，故C错误；
D．根据多普勒效应，声源靠近观测者，观测者接收到的声波频率大于声源的原频率，故D正确。
故选D。
【分析】做简谐运动的物体经过平衡位置时，回复力一定为零，但合外力不一定为零。
7．（2024高二下·黄浦期末）下列说法正确的是（ ）
A．声的干涉和衍射现象说明声具有波动性
B．声的频率越大，波长越长
C．声的波长越大，声的能量越大
D．声在任何介质中的传播速度都为340m/s
【答案】A
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．声的干涉和衍射现象说明声具有波动性，故A正确；
B．波长由声源和介质共同决定，故B错误；
C．能量与频率和振幅有关，故C错误；
D．声在空气中的传播速度为340m/s，故D错误。
故选A。
【分析】声的干涉和衍射现象说明声具有波动性，声的频率由声源决定，速度由介质决定。
8．（2024高二下·朝阳期末）如图所示是主动降噪耳机的工作原理图。在耳机内设有麦克风，用来收集环境中的噪声信号，在此基础上，耳机的处理器产生与环境噪声相位相反的反噪声波来抵消噪声。下列说法正确的是（ ）
A．主动降噪利用了声波的衍射
B．反噪声波频率和噪声波频率可以不同
C．理想情况下，反噪声波和噪声波振幅相同
D．主动降噪耳机可以使进入耳膜的声波频率变小
【答案】C
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．主动降噪利用了声波的干涉，故A错误；
B．反噪声与噪声相抵消，即它们能产生稳定的干涉现象，反噪声波频率和噪声波频率相同，故B错误；
C．反噪声声波与噪声振幅、频率相同，步调相反，使合成后的声音大大降低，故C正确；
D．波源决定声波的频率，波源的振动频率不变，被动降噪方式不会改变进入耳膜的声波频率，故D错误。
故选：C。
【分析】主动降噪利用了声波的干涉；根据发生干涉的条件分析，根据合成后的声音减小分析振幅关系；频率是由声源决定的。
9．（2024高二下·闽侯期末）两列简谐横波在同一介质中M点产生的振动图像如图所示，则4s以后M点的振幅为（ ）
A．8cm B．5cm C．3cm D．2cm
【答案】D
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】由图可知，4s以后两列波在M点叠加，以M点是振动减弱点，的振幅为
故选D。
【分析】波峰对波谷，所以M点是振动减弱点，振幅等于两波振幅相减。
10．（2024高二下·许昌期末）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的折射现象
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．如果某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的频率要变大
【答案】B
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；薄膜干涉
【解析】【解答】A．光学镜头上的增透膜是利用薄膜干涉现象，A错误；
B．在光导纤维束内传送图像是利用光在两种介质交界面发生全反射现象，B正确；
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，C错误；
D．由多普勒效应可知，如果某一遥远星球离地球远去，地球上接收到该星球发出光的频率要变小，D错误。
故选B。
【分析】 干涉现象是指同振幅、频率和初位相的两列（或多列）波的叠加合成而引起振动强度重新分布的现象。在波的叠加区有的地方振幅增加，有的地方振幅减小，振动强度在空间出现强弱相间的固定分布，形成干涉条纹。
11．（2024高二下·上城期中）如图甲所示，在同一均匀介质中有两个振动完全相同的波源、，两波源相距24cm，M、N为介质中两波源连线的中垂线上的两个质点。已知波速为0.25m/s，两波源同时开始振动，从波源振动开始计时，M点的振动图像如图乙所示。当N点开始振动后，在某一时刻在中垂线上M、N是相邻的波峰，则（ ）
A．M、N间的距离为5cm
B．M、N间的距离为7cm
C．M、N连线的中点振动减弱
D．M、N处于波峰时，两点连线的中点处于波谷
【答案】B
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】AB．根据
M、N是相邻的波峰，所以它们到波源（或）的路程差为5cm，到N的距离为
所以M、N间的距离为7cm，选项A错误，B正确；
C．两波源连线中垂线的到两波源和路程差都为0，选项C错误；
D．到波源的距离为
而波谷到的距离应为17.5cm，所以M、N两点连线的中点不是波谷，选项D错误。
故选B。
【分析】质点到波源距离之差等于半波长奇数倍为振动减弱点，质点到波源距离之差等于半波长偶数倍为振动加强点。
12．（2024高二下·西湖期中）将一根柔软弹性细绳沿水平的x轴放置，其一端固定于位置为的墙面上，另一端不断上下振动，在绳中形成绳波如图，在时刻的质点刚好开始振动。当波传至固定点时，绳波将发生反射。反射处质点在反射前后的振动速度大小不变方向反向，波的传播方向也反向。则下列各个时刻细绳的波形图（实线）正确的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】A波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，处的质点位于波峰，A错误；
B．经过，和处的两个质点位于波谷，和处的两个质点位于波峰，B错误；
C．处的波峰向前移动6m到处，处的波谷遇到墙变成波峰反射也移动到处，两个波峰在处相遇振动加强，处的质点位于波峰处且振幅等于原来的2倍，C正确；
D．处的波谷向前移动8m到处，处的波峰向前移动7m遇到墙变成波谷反射运动到处，两个波谷在处相遇振动加强，处的质点的位于波谷处且振幅等于原来的2倍，D错误。
故选C。
【分析】两个波峰在处相遇振动加强，处的质点位于波峰处且振幅等于原来的2倍。
二、多项选择题
13．（2024高二下·济南月考） 蟾蜍在水塘边平静水面上鸣叫，形成如图所示的水波。已知水波的传播速度v与水的深度h关系为，蟾蜍的鸣叫频率为1451Hz。下列说法正确的是（ ）
A．水波从浅水区传入深水区，频率变大
B．在深水区，水波更容易发生衍射现象
C．水面上飘落的树叶会被水波推向岸边
D．测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为0.5cm，则此处水波的波速约为7.3m/s
【答案】B,D
【知识点】机械波及其形成和传播；波长、波速与频率的关系；波的衍射现象
【解析】【解答】A、蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和池塘中传播的水波，无论是声波还是水波，它们都是由声带振动产生，所以其频率都等于声带的振动频率，故A错误；
B、由已知水波的传播速度与水的深度正相关，可知水波的波长与水深有关，深水区的波长大，所以更容易发生衍射现象，故B正确；
C、水面上飘落的树叶只会上下振动，不会随波向前运动，故C错误；
D、蟾蜍的鸣叫频率f=1451Hz，且水波波长
λ=0.5cm=0.005m，
则波速
v=λf=0.005x1451m/s=7.3m/s，
故D正确；
故答案为：BD。
【分析】声波和水波都是由声带振动产生，其频率都等于声带的振动频率；根据水波的传播速度v与水的深度h关系，可知深水区的波长更大，更容易发生衍射现象；树叶的振动取决于所在位置水波质点的振动特点；已知频率和波长，根据v=λf可求波速。
14．（2024高二下·三水月考） 超声波是频率高于20000Hz的声波，它的方向性好，穿透能力强，在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。医学上用“彩超”进行身体检查时，向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血液反射后又被仪器接收，下列说法正确的是（ ）
A．同一频率的超声波在固体中的波长比在液体中的波长更长，更容易在固体中发生衍射
B．同一频率的超声波在液体中的波长比在固体中的波长更长，更容易在液体中发生衍射
C．若血液流动方向与超声波传播方向相反，则仪器接收到的反射回来的超声波的频率会变大
D．若血液流动方向与超声波传播方向相同，则仪器接收到的反射回来的超声波的频率会变大
【答案】A,C
【知识点】多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】AB.超声波在固体中的速度大于在液体中的速度，由
可知，同一频率的超声波在固体中的波长比在液体中的波长更长，由于波长越长衍射越明显，所以同一频率的超声波在固体中更容易发生衍射，A符合题意，B不符合题意；
CD.根据多普勒效应规律，若血液流动方向与超声波传播方向相反，仪器接收到的反射回波的频率越高；若血液流动方向与超声波传播方向相同，则仪器接收到的反射回来的超声波的频率会变小，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】由波速公式分析同一频率的超声波在固体中和在液体中的波长关系，根据波长越长衍射越明显，判断超声波在哪种介质中更容易发生衍射；多普勒效应的规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率小于波源的频率。
15．（2024高一下·江岸期末）两个步调相同的相干波源上、下振动，波在水平面内传播，形成了如图所示的干涉图样，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅分别为，下列说法中正确的是（ ）
A．质点a始终保持静止不动
B．质点b的位移始终大于质点d的位移
C．质点b与质点c的振动始终加强
D．任意时刻，质点c和质点d在竖直方向上的高度差不超过20cm
【答案】C,D
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．质点a到两波源的距离相等，所以质点a为振动加强点，故A错误；
B．质点b是振动加强点，振幅最大为两波振幅之和15cm；质点d为振动减弱点，振幅最小为两波振幅之差5cm，但两点的位移不一定质点b的位移大于质点d的位移，故B错误；
C．质点bc均属于振动加强点，振动始终加强，故C正确；
D．质点c是振动加强点，振幅最大为两波振幅之和15cm，质点d为振动减弱点，振幅最小为两波振幅之差5cm，d在波峰，c在波谷，则此时b、c两质点的竖直高度差最大为20cm，故D正确。
故选CD。
【分析】 质点b是波峰与波峰相遇，是振动加强点 ， 质点d是波峰与波谷相遇，所以d为振动减弱点
16．（2024高二下·许昌期末）如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波传播的速度的大小均为v=0.4m/s，两列波的振幅均为A=2cm。图示为t=0时刻两列波的图像（传播方向如图所示），此时刻平衡位置处于x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动，质点M处于x=0.5m处，关于各质点运动情况判断正确的是（ ）
A．质点M振动后的振幅为2cm
B．x=0.4m处，质点起振方向沿y轴负方向
C．t=2s时，质点M的纵坐标为–4cm
D．0到2s这段时间内，质点M通过的路程为32cm
【答案】B,C
【知识点】横波的图象；波的叠加
【解析】【解答】A．根据波的叠加原理可知质点M振动后的振幅为4cm，故A错误；
B．左侧波的起振方向沿y轴负方向，左侧波先传播至x=0.4m处，则该处的起振方向沿y轴负方向，故B正确；
CD．两列简谐波的周期等于波长波速
两列简谐波传播至质点M的时间等于路程除以波速，
则t=2s时，质点M已振动的时间为
质点M处于波谷位置，纵坐标为–4cm，通过的路程为
故C正确，D错误；
故选BC。
【分析】两列简谐横波同时传播至M点，左侧波的起振方向沿y轴负方向，右侧波的起振方向也沿y轴负方向。
17．（2024高二下·南海月考）如图所示，甲图是一列沿轴正方向传播的简谐横波在时的波形，乙图是该波传播方向上介质中处的质点从时刻起的振动图像，、是介质中平衡位置为和的两个质点。下列说法正确的是
A．该波的波速是
B．从开始，质点比质点先回到平衡位置
C．处的观察者沿轴负方向运动时，接收到该波的频率一定为
D．若该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物，会发生明显的衍射现象
【答案】A,B
【知识点】多普勒效应；简谐运动的表达式与图象；横波的图象；波长、波速与频率的关系；波的衍射现象
【解析】【解答】A、由图可知，该波波长为8m，周期为4s，根据公式
故A正确；
B、因为该波沿x轴正方向传播，所以a向上振动，b向下振动，因此质点a先回到平衡位置，故B正确；
C、根据周期可知该波频率为
但观察者沿x轴负方向运动时，靠近波源，因此接收到该波的频率一定大于0.25Hz ，故C错误；
D、因为该波波长为8m，小于障碍物尺寸，因此不会发生明显的衍射现象，故D错误。
故答案为：AB。
【分析】根据图像确定波的振动周期及波长，再结合波长、波速及频率的关系确定波的传播速度。根据波的传播方向，再结合上下坡法及振动特点确定ab质点回到平衡位置的先后顺序。熟悉掌握多普勒效应的应用与理解。熟练掌握产生明显衍射现象的条件。
三、非选择题
18．（2024高二下·黄浦期末）如图为两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，质点M位于x=0.2m处，则M点的振动总是 （选填“加强”或“减弱”或“无法确定”）；由图示时刻开始，再经过甲波周期，M将位于 （选填“波峰”或“波谷”或“无法确定”）。
【答案】加强；波谷
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】 [1][2]由图知，两列波周期相同，同时两列波在M点的振动方向都是向下，所以该点总是加强。 同时两列波在M点的振动方向都是向下，初始M点由平衡位置向下振动，再经过周期，M点刚好到达波谷。
【分析】由图可知，两列波周期相同，波峰与波峰相遇或者波谷与波谷相遇为振动加强的点。
19．（2024高二下·阳山月考）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）（多选）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 增大， 减小。
【答案】（1）B；D
（2）D
（3）频率；波长
【知识点】受迫振动和共振；多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】（1）由图可知，波通过障碍物上的狭缝后传播到障碍物的阴影里去的现象为波的衍射现象，故在图中可观察到波的衍射。障碍物的左侧会有波的反射，AC不符合题意，BD符合题意。
故答案为：BD。
（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，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
（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，由于波速由介质决定，所以波速不变，由公式可知，波长减小。
【分析】（1）波遇到障碍物会发生衍射和反射现象；（2）根据受迫振动的特点分析；（3）根据多普勒效应的规律，分析障碍物右侧波的频率变化，再由波速公式分析波长变化。
20．（2024高二下·普陀期中）如图是在发波水槽中观察两波源 S1、S2在水槽中形成的水面波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。从图中可以判断，波源 形成的水面波波长较大；为观察到稳定的干涉图样，可将图中波源 的频率调小。（均选填“S1”或“S2”）
【答案】S2；S1
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】波源S2形成的水面波波长较大；在同一介质中不同的机械波的波速相等，，波源S1的波长小，S1的频率较大，所以为观察到稳定的干涉图样，可将图中波源S1的频率调小。
【分析】S1的频率较大，波源S1的频率调小，使二者频率相等即可得到稳定的干涉图样。
21．（2024高二下·上海市月考）采用分体式位移传感器测量时，实验装置如图（b）所示，发射器安装在小车上，接收器固定在导轨底端。位移传感器通过发射红外线和超声波进行测量，并绘制出小车的图线，如图（c）所示。
（1）红外线属于 和 ，超声波属于 和 。
（选填A.横波B.纵波C.机械波D.电磁波）
（2）当小车滑向接收器时，理论上接收器接收到的超声波波长应 ，频率应 。（选填A. 变大、B. 变小、C. 不变）
（3）根据实验数据，论证0.45s-0.65s之间，小车的运动是否为匀加速直线运动。
【答案】（1）A；D；B；C
（2）B；A
（3）见解析
【知识点】多普勒效应；匀变速直线运动规律的综合运用；电磁波谱
【解析】【解答】 （1）红外线属于横波和电磁波，故选A和D。超声波属于纵波和机械波，故选B和C。
（2）根据多普勒效应可知接收器接收到的超声波波长变小，故选B；频率变大，故选A。
（3）根据实验数据可知0.45s-0.65s之间，相邻计数点的时间间隔T相同，相邻计数点间的位移大小为s1=x1-x2=61.7cm-58.6cm=3.1cm
s2=x2-x3=58.6cm-55.1cm=3.5cm
s3=x3-x4=55.1cm-51.2cm=3.9cm
s4=x4-x5=51.2cm-46.9cm=4.3cm
相邻相等时间内的位移之差
s2-s1=3.5cm-3.1cm=0.4cm
s3-s2=3.9cm-3.5cm=0.4cm
s4-s3=4.3cm-3.9cm=0.4cm
在0.45s-0.65s之间，小车的运动是匀加速直线运动。
【分析】 （1）红外线属于横波和电磁波，超声波属于纵波和机械波。
（2）多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。
（3）在误差允许的范围内可认为相邻的相等时间间隔内的位移差恒定。
22．（2024高三下·南充月考）（1）P、Q两波源分别位于x轴-10m和10m处，产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，振幅分别为15cm和30cm。t=0时刻两波源同时开始起振，t=3s时的波形图如图所示，此刻平衡位置在x轴-4m和4m处的两质点刚要开始振动。质点M、N的平衡位置分别为坐标原点和x=2m处，已知两波源P、Q都刚好振动12s就停在平衡位置，波在传播过程中能量不损失，则（ ）
A．两波源的起振方向均沿y轴正方向
B．两列简谐横波的波速均为
C．0～5s内质点N运动的路程为60cm
D．0～10s内质点M运动的路程为4.5m
E．质点N运动的总路程为10m
（2）如图，有一块厚度为h，半径为R的半圆柱形玻璃砖，折射率为，使截面ABCD水平放置，一束单色光与该面成角入射，恰好覆盖该截面。已知光在真空中传播速度为c，不考虑玻璃砖内的反射光，求：
（i）从弧面射出的光线在玻璃砖内传播的最长时间t；
（ii）弧面ABCD上有光线射出的面积s.
【答案】（1）A；C；D
（2）（i）在截面入射点在Q处射入玻璃柱体的光线在玻璃砖传播的距离最长
根据折射定律有
得
又，，
（ii）设折射光线在半圆界面刚好发生全反射
根据临界角公式
可得与水平方向的夹角为
与竖直方向的夹角为15°，有光透出的部分为圆弧对应圆心角为
则面上有光透出部分的面积为，可得
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系；波的干涉现象；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】（1）A．根据波形平移法可知，时和两处的质点的起振方向均沿y轴正方向，则两波源的起振方向均沿y轴正方向，故A正确；
B．根据题意可知两列简谐横波的波速均为
故B错误；
C．由图像可知两波的波长均为，则周期为
时和两处的振动传到质点N所用的时间分别为
，
可知内质点N只由右边波源引起振动了，由于
则内质点N运动的路程为
故C正确；
D．时和两处的振动传到质点M所用时间均为
可知时质点M开始振动，且两波源的起振方向相同，周期相同，可知质点M为振动加强点，振幅为
由于
则内质点M运动的路程为
故D正确。
E.Q到N需要4s，P到N需要6s，N的振动加强， 两波源P、Q都刚好振动12s就停在平衡位置， 所以质点N运动的总路程为6x4x0.45m+2x4x0.3m=13.2m，E错误；
故答案为：ACD。
【分析】（1）根据波形平移法求出两波源的起振方向，根据波长波速频率关系结合图像方向；
（2） （i） 画出光传播路径，结合折射定律以及几何关系求解；
（ii） 求出折射光线在半圆界面刚好发生全反射的临界角，求出光透出的部分为圆弧对应圆心角，从而求出弧面ABCD上有光线射出的面积s。
23．（2024高三下·成都模拟） 在某水平均匀介质中建立如图所示的三维直角坐标系，平面水平。在轴上的两个波源的坐标分别为、，时刻同时开始振动，的振动方程为，的振动方程为，振动形成的波传播速度为，y轴上点的坐标为，取，则振动形成的波长为 m，P点的起振方向沿 （填“轴正向”或“轴负向”），两列波在点叠加后，点的振动方程 。
【答案】；轴负向；
【知识点】机械波及其形成和传播；简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系；波的叠加
【解析】【解答】由于S1的振动方程为
则S1的周期为
则S1振动形成的波长为
S1振动形成的波先传播到P点，因此质点P的起振方向与S1相同，由于S1的振动方程为
可知质点P的起振方向沿z轴负向。
由波的叠加知识可知，两列波在P点叠加后，P点的振动方程为
【分析】根据振动方程结合周期与角速度的关系确定波的振动周期，再根据波长与波速的关系确定波长的大小。根据振动方程确定质点的起振方向。根据根据两波源与P点的波程差与波长的关系确定P点为振动加强点还是减弱点，再根据叠加规律确定P点的振动方程。
24．（2024高三下·成都模拟）轴上的波源、分别位于和处，时刻两波源同时开始振动，产生的两列简谐横波沿、连线相向传播，时两列波的图像如图所示。质点的平衡位置位于处，求：
（1）两列波传播速度的大小；
（2）质点从时刻到时运动的路程。
【答案】（1）由图像可知，两列波的波长，内传播了一个波长，该波的周期。两列波的传播速度相同，由
解得
（2）设再经时间，两列波传播至点，则
解得
，点振动时间
点为振动加强点，其振幅
质点从开始振动运动的路程
【知识点】横波的图象；波的叠加
【解析】【解答】（1） 由图像可知，两列波的波长，内传播了一个波长，该波的周期。两列波的传播速度相同，由
解得
（2） 设再经时间，两列波传播至点，则
解得
，点振动时间
点为振动加强点，其振幅
质点从开始振动运动的路程
【分析】本题考查机械振动，（1）通过波动图像获取两列波的波长，结合题意知道两列波的周期，由求解波速。（2）两列波的波源到达M点的路程差为零，是波长的整数倍，即M点是振动加强点，振幅为，两波源传播到M需要时间，说明质点M的振动时间只有4s，刚好两个周期，即质点M的在0~0.75s内经过的路程为8A’。
25．（2024高三上·安徽期末）在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间， 为此已发明了“激光致冷”的技术。即利用激光作用于原子，使原子运动速率变慢，从而温度降低。
（1）若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光致冷”与下述的力学模型相似。如图所示，一辆质量为m的小车（左侧固定一轻质挡板以速度v0水平向右运动；一个动量大小为p。质量可以忽略的小球水平向左射入小车后动量变为零；紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来。设地面光滑。求：
①第一个小球入射后，小车的速度大小v1；
②从第一个小球入射开始计数到小车停止运动，共入射多少个小球
（2）近代物理认为，原子吸收光子的条件是入射光的频率接近于原子吸收光谱线的中心频率如图所示，现有一个原子A水平向右运动，激光束a和激光束b分别从左右射向原子A，两束激光的频率相同且都略低于原子吸收光谱线的中心频率、请分析：
①哪束激光能被原子A吸收 并说明理由；
②说出原子A吸收光子后的运动速度增大还是减小。
【答案】（1）解：①取向右方向为正，小车与小球水平方向动量守恒
得
②设入射n个小球后小车将停下来，由动量守恒定律得
解得。
（2）解：① 激光束b
理由是原子A向右运动，是迎着激光束b运动的，根据多普勒效应，这个原子感受到激光束b的频率升高，进一步接近了原子吸收光谱线的中心频率，原子从激光束b吸收光子的几率增大。原子A的运动方向和激光束a的传播方向相同，所以它感受到激光束a的频率减小，根据多普勒效应，这个原子感受到激光束a的频率降低，进一步远离了原子吸收光谱线的中心频率，原子从激光束a吸收光子的几率减小。综上所述，原子A吸收了激光束b的光子。
②减小。由动量守恒定理得
所以是减小了。
【知识点】动量守恒定律；多普勒效应
【解析】【分析】（1）小球与小车在水平方向上动量守恒，确定碰撞前后小车和小球的动量情况，再根据动量守恒定律进行解答即可。
（2）①根据多普勒效应，确定相对原子，激光束a和激光束b频率的变化情况，再根据题意确定易被吸收的激光束；
②吸收后两者速度相等，相当于完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律确定吸收后整体的速度，继而确定速度的变化情况。
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