2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第一册
第三章
机械波
（A）卷
章末复习训练1（含解析）
1.下列现象属于机械波的是(
)
A.风吹过麦田时形成的滚滚麦浪
B.船驶过平静的湖面，湖面上形成的水波
C.团体操中演员们此起彼伏形成的人浪
D.在船摇晃时，船上的乘客也左右摇晃
2.机械波传播的是(
)
A.介质中的质点
B.质点的运动形式
C.能量
D.信息
3.沿绳传播的一列机械波,当波源突然停止振动时,有(
)
A.绳上各质点同时停止振动,横波立即消失
B.绳上各质点同时停止振动,纵波立即消失
C.离波源较近的各质点先停止振动,较远的各质点稍后停止振动
D.离波源较远的各质点先停止振动,较近的各质点稍后停止振动
4.某同学手拿绳子一端开始做上下振动1.5s后形成的波形如图所示，已知相邻编号的质点间水平距离为6cm及此时1到10号质点的振动方向，则此同学开始振动的方向和这列绳波的传播速度分别为（）
A．竖直向上，0.36m/s
B．竖直向下，0.4m/s
C．竖直向上，0.4m/s
D．竖直向下，0.36m/s
5.如图所示为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是(
)
A.向左
B.向右
C.向下
D.向上
6.有关纵波与横波，下列说法正确的是(
)
A.横波的传播速度一定比纵波慢
B.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
C.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播
D.横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部
7.声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物,这是因为(
)
A.声波是纵波,光波是横波
B.声波振幅大,光波振幅小
C.声波波长较长,光波波长很短
D.声波波速较小,光波波速很大
8.某质点做简谐运动的振动图象如图所示，则(????)
A.时，质点的速度方向向上
B.内质点的速度一直减小
C.时，质点的加速度方向向下
D.内质点的加速度一直增大
9.小河中有一个实心桥墩为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶,俯视图如图所示.现在S处以某一频率拍打水面,使形成的水波能带动树叶A明显振动起来,可以采用的方法是(
)
A.以较低的频率拍打水面
B.以较高的频率拍打水面
C.只要拍打,A就会明显振动
D.无论怎样拍打,A都不会明显振动
10.如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是(
)
A.
B.
C.
D.
11.在学校运动场上直跑道的两端,分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器,两个扬声器连续发出波长为的声波。一同学从该跑道的中点出发,向某一端点缓慢行进。在此过程中,他听到扬声器声音由强变弱的次数为(
)
A.2
B.4
C.6
D.8
12.如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰，下列说法正确的是(
)
A.该图表示的是衍射现象
B.该图表示的是多普勒效应
C.该图表示波源正在向B点移动
D.观察者在图中的A点接收到的波的频率最低
答案以及解析
1.答案：B
解析：当物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，物体本身没有相应的移动，所以麦浪的运动不是波，故A错误；水波是由于水之间相互带动而传播的，故属于波，故B正确；人浪是由于演员有节奏的起立和下蹲形成的，没有振动形式的传播和带动，故C错误；乘客左右摇晃为机械振动，不是机械波，故D错误。
2.答案：BCD
解析：机械波是振动在介质中向外传播,质点不随波的传播而迁移,只是向外传递信息和能量,故选项B、C、D正确。
3.答案：C
解析：机械波在向前传播时,各个质点都做着机械振动,一旦振源停止,离振源较近的质点先停止,离振源较远的质点后停止,故选项C正确。
4.答案：D
解析：由波形图可知，10号点刚开始振动，且正竖直向下运动，根据每一点的振动都重复了波源的振动，说明此同学开始振动的方向是竖直向下；1.5s波传播了54cm，所以波速，故ABC错误，D正确。
5.答案：D
解析：A、B绳子上向右传播的横波,质点的振动方向与传播方向垂直,不可能沿水平方向.故A、B均错误.图示时B振动方向向上,则A点刚开始的振动方向向上.故C错误,D正确.
6.答案：D
解析：横波和纵波速度关系不确定，A错误；纵波和横波在传播过程中，质点不能随波迁移，B错误；横波和纵波都可在固体中传播，也可在液体、气体中传播，C错误；横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部，D正确。
7.答案：C
解析：本题考查了波发生明显衍射的条件,对同一障碍物声波能绕过光波却不能,原因是光波波长比声波波长短得多,C正确。
8.答案：C
解析：A、在时，质点位于最大位置处，故它的速度为0，故A错误；
B、在内质点在由最大位置处向平衡位置移动，故它的速度在增大，故B错误；
C、在时，质点在最大位置处，受到指向平衡位置的力，即向下的力，所以它的加速度方向是向下的，故C正确；
D、在内质点的加速度一直减小，故D错误。
9.答案：A
解析：拍打水面时,水波中的质点上下振动,形成的波向前传播,以较高的频率拍打水面,则质点振动的频率增加,波的频率与振动的频率相等,波速不变,频率增大,根据可知,波长减小,衍射现象不明显;反之以较低的频率拍打水面,波长增大,衍射现象更明显,故以较低的频率拍打水面,可以使衍射现象明显,以带动树叶A明显振动起来,选项A正确,B、C、D错误.
10.答案：D
解析：发生明显衍射的条件，即当波的波长与小孔或障碍物的尺寸相当，或大于小孔和障碍物的尺寸。波遇到小孔发生明显的衍射时，小孔处相当于新的波源，可知A、B的衍射图样都错误。波遇到与波长差不多的障碍物后，能“绕过”障碍物继续向前传播，故D图样正确，C图样错误。
11.答案：B
解析：从跑道中点出发,设该同学距两个扬声器的路差为,当时为加强点,他听到扬声器的声音强。他行进的过程中,从0变为4,即有4次由强变弱的过程,B正确.
12.答案：B
解析：题图表示的是由波源的移动而引起的多普勒效应，而不是衍射现象，故A错误，B正确；由题图可知，波源正在向A点移动，故在A点处单位时间内接收到的完全波的个数最多，即在A点处接收到的波的频率最高，故CD错误。第三章
机械波
第1节
波的形成
一、重难点解析
1、波的形成和传播过程中的特点。（重点）
2、了解纵波和横波的区别以及波峰、波谷、密部和疏部等概念。（重点）
3、机械波形成的条件和过程。（难点）
二、重点知识
（一）波的形成
振动的传播称为波动，简称波
（二）横波和纵波
1、横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波
在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷
2、纵波：质点的振动方向与波的传播方向相互平行的波
（三）机械波
介质：波借以传播的物质叫作介质。
机械波：机械振动在介质中传播，形成机械波。
第2节
波的描述
一、重难点解析
1、理解波的图像的物理意义。（重点）
2、对波的图像的理解及波的图像与振动图像的区别。（重点）
3、根据某一时刻波的图像和传播方向确定下一时刻的波形图。（难点）
二、重点知识
（一）波的图像
1.图像的绘制
第一步：画出坐标轴。
第二部：用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，就可以得到此时刻各个质点的坐标（x，y）。
第三部：用一条平滑的曲线连接得到的各个质点，并按照原来的形状继续延长，就得到了这一时刻的波形图。
2.图像的读取
①平移法
（1）在波上任意选取质点标注。
（2）沿波的传播方向画出平移一小段距离后的波动图像。
（3）过点作垂直于传播方向的虚线。
（4）虚线与平移后图像的交点记为。
（5）分别由、画箭头，箭头方向即为的振动方向。（所有位置的质点均适用）
②同侧法
（1）在波上任意选取质点，并从点出发用箭头标出波的传播方向。
（2）在波形图的同一侧，用箭头画出竖直方向的垂直于波的传播方向，此方向即为此质点的振动在此时刻的振动方向。（波峰、波谷位置的质点不适用）
③上下坡法
沿着波的传播方向看，处于“上坡”状态的质点振动方向向下，处于“下坡”状态的质点振动方向向上，简称“上坡下振，下坡上振”。上图中可以适用，可判断出M点处于下坡运动，向上振动，N点处于上坡运动，向下振动。（波峰、波谷位置的质点不适用）
3.振动图像与波动图像的区别
（二）波长、频率和波速
波长：振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫作波长。通常用λ表示波长。
频率：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，他们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。
波速：
第3节
波的反射、折射和衍射
一、重难点解析
1、波的反射和折射现象及折射角、入射角和反射角的关系。（重点）
2、理解波发生折射时的频率不变，波速和波长发生改变。（重点）
3、知道波发生衍射现象的条件。（难点）
4、用波的反射和折射现象的知识解决实际问题。（难点）
二、重点知识
（一）波的反射
①反射角等于入射角。
②反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。
（二）波的折射
①折射波与入射波的频率相同。
②折射波与入射波的波速和波长不同。
（三）波的衍射
①波绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。
②只有缝、孔的宽度或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。
③一切波都能发生衍射。衍射是波特有的现象。
第4节
波的干涉
一、重难点解析
1、知道波的独立传播特性和叠加原理。（重点）
2、通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。（重点）
3、理解波的干涉原理及产生稳定的干涉现象的条件。（难点）
二、重点知识
1.波的独立性传播
两列波相遇后彼此穿过，继续沿原方向传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样。他们都保持各自的运动状态，互不影响。
2.波的叠加
几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。
3.波的干涉
频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
不仅水波会发生干涉现象，声波、电磁波等一切波，只要满足上述条件都能发生干涉。
第5节
多普勒效应
一、重难点解析
1、知道波源的频率与观察者接受到的波的频率的区别。（重点）
2、知道多普勒效应是在波源和观察者相互靠近或者相互远离时产生的。（重点）
3、波源与观察者相互靠近或者相互远离时，观察者接收到的频率变化的分析。（难点）
二、重点知识
（一）多普勒效应
波在波源移向观察者接近时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。
光波或电磁波具都有多普勒效应。
（二）多普勒效应的应用
1.公路测速
2.测量水在海底的流速
3.彩超检测
4.测量星球移动方向2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第一册
第三章
机械波
（B）卷
章末复习训练2（含解析）
1.一列波由波源向周围扩展开去，由此可知(
)
A.介质中的各个质点由近及远地传播开去
B.介质中的各个质点的振动频率随着波的传播而减小
C.介质将振动的能量由近及远地传播开去
D.介质将振动的形式由近及远地传播开去
2.手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L。t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是
()
A．该简谐波是纵波
B．该简谐波的最大波长为2L
C．时，P在平衡位置上方
D．时，P的速度方向竖直向上
3.下面关于横波、纵波的说法中正确的是(
)
A.同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波
B.由于横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同,因此横波、纵波不可能沿同一方向传播
C.横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等
D.只要存在介质,不管是固体、液体或气体,均可传播机械波
4.汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的应用是自适应巡航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟进.汽车使用的距离传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度.若该雷达发射的无线电波的频率为，接收到的回波的频率为，只考虑前车的运动状态,则(
)
A.当时，表明前车一定做匀速直线运动
B.当时，表明前车一定处于静止状态
C.当时，表明前车正在减速行驶
D.当时，表明前车正在减速行驶
5.下列物理现象：①在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；②“闻其声而不见其人”；③学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；④当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。分别属于波的（
）
A.反射、衍射、干涉、多普勒效应
B.折射、衍射、多普勒效应、干涉
C.反射、折射、干涉、多普勒效应
D.衍射、折射、干涉、多普勒效应
6.关于多普勒效应，下列说法正确的是(
)
A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B.产生多普勒效应的原因是观察者的听力出现了问题
C.甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率
D.将哈勃太空望远镜接收到的来自遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），这说明该星系正在远离我们而去
7.固定在同一个振动片上的两根细杆,当振动片振动时,两根细杆周期性地触动水面,形成两个波源.两列波相遇后,形成稳定的干涉图样,如图所示.已知两波源间的距离为0.6
m,波长为0.25
m,下列判断正确的是(
)
A.两波源的频率相同,相位差恒定
B.振动加强区域各质点的振动频率为波源的2倍
C.在水面上放一树叶,树叶会振动着向水槽边缘漂去
D.两波源的连线上振动加强的位置有5处
8.一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向由a向b传播,波速为v.若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点相距为,之间只有一个波谷,则从该时刻开始计时,质点a第一次到达波谷所用的时间可能是(
)
A.
B.
C.
D.
9.甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源两点沿轴相向传播，波速为，振幅相同。某时刻的图象如图所示，则(
)
A.甲、乙两波的起振方向相同
B.甲、乙两波的频率之比为3:2
C.甲、乙两波在相遇区域会发生干涉
D.再经过，平衡位置在处的质点处于平衡位置
E.再经过，平衡位置在处的质点加速度方向向上
10.如图所示，两列水波波源和的振幅分别为和A，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。下列说法正确的是(
)
A.两列波在相遇区域发生干涉
B.波谷和波谷相遇处位移为零
C.C点的位移始终为零
D.此刻C点和B点的位移大小分别是A和
11.在一次常规体检中，某同学心电图记录仪的出纸速度（纸带移动的速度）是2.0cm/s，图每格边长是0.5cm，由此可知他的心率为（
）
A．约100次/min
B．约75次/min
C．约80次/min
D．约60次/min
12.有两列简谐横波的振幅都是10
cm,传播速度大小相同.O点是实线波的波源,实线波沿x轴正方向传播,波的频率为5
Hz;虚线波沿x轴负方向传播.某时刻实线波刚好传到处的质点,虚线波刚好传到处的质点,如图所示.则下列说法正确的是(
)
A.实线波和虚线波的周期之比为3:2
B.平衡位置为处的质点此刻的振动速度为零
C.平衡位置为处的质点始终处于振动加强区,振幅为20
cm
D.从图示时刻起再经过0.5
s,处的质点的位移
答案以及解析
1.答案：CD
解析：介质在传播机械波的过程中，只是把振动这种形式和振动的能量向外传播，而介质本身并不迁移，故A错误，CD正确；质点的频率只与波源有关，不会随着波的传播而减小，B错误。
2.答案：C
解析：A.
该简谐波上质点振动方向为竖直方向，波的传播方向为水平方向，两者垂直，故为横波，故A错误；
B.
t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,故两者间的距离为，n=0，1，2，3，…，
又有O、P的平衡位置间距为L,则，故B错误；
C.
t=0时,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,那么,
时，P在平衡位置上方，并向上运动，故C正确；
D.
t=0时,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,那么,
时，P在平衡位置上方，并向下运动，故D错误；
故选：C.
3.答案：A
解析：同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波,如地震波,虽然这两种波振动方向与波传播方向的关系不同,但并不妨碍两者沿同一方向传播。在同一介质中,横波和纵波传播速度一般不同,如地震波中纵波比横波传播得快。机械波中的横波可以在固体内和液体表面传播,不可以在气体中传播。而纵波可在固体、液体和气体中传播。
4.答案：C
解析：当声源和观察者之间的距离不变化时,观察者接收到的波的频率和声源发出的波的频率相等,故当时,说明二者之间的距离不变,表明前车与无人车速度相同,但不一定做匀速直线运动,也不一定静止,故A、B错误;当时,说明接收到的波的频率增大,说明两车距离减小,表明前车正在减速行驶,故C正确；当时,说明接收到的波的频率减小,说明两车距离增大,表明前车正在加速行驶,故D错误.
5.答案：A
解析：一次闪电后听到雷声轰鸣，是由于声音在云层间反射造成的；声音绕过障碍物传播属于声波的衍射现象，造成"闻其声而不见其人"；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；鸣笛的火车疾驶而来，声源的运动导致声音频率的变化，也就是音调变高。故A项正确。
6.答案：D
解析：产生多普勒效应的原因不是波源频率发生了变化，而是观察者相对波源的位置变化引起了听觉频率的变化，故选项AB错误；甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，选项C错误；将哈勃太空望远镜接收到的来自遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），即频率变小，这说明该星系正在远离我们而去，选项D正确。
7.答案：AD
解析：由于两根细杆固定在同一个振动片上,则两波源的频率相同,相位差恒定,故A正确;由题意可知,这两列波的周期与频率相同,即这两列波为相干波,形成干涉图样后,有加强与减弱区域,处在不同区域的质点的振幅不一样,但不同的质点振动的频率和周期与波源的频率和周期相同,即振动加强区域各质点的振动频率等于波源的频率,故B错误;在水面上放一树叶,树叶会振动起来,但只会在自己的平衡位置附近上下振动,并不会随波漂流,故C错误;已知两波源间的距离为0.6
m,波长为0.25
m,则两波源间含有的波长数,每一个波长内有两个振动加强点,2.4个波长内有4个振动加强点,两波源连线中点也为振动加强点,则两波源的连线上振动加强的位置有5处,故D正确.
8.答案：AB
解析：位于平衡位置的两质点相距为,之间只存在一个波谷,则之间波形可能为以下四种情况,如图所示.又因为波沿x轴正方向由a向b传播,则a点的振动方向如图所示,所以质点a第一次到达波谷的时刻可能是，，故A、B正确，C、D错误.
9.答案：BDE
解析：A、根据波的传播方向，由波形图可得：甲波起振方向向下，乙波起振方向向上，故两波起振方向相反，故A错误；
B、由图可得：甲、乙两波波长之比为2:3，根据可知频率之比为3:2，故B正确；
C、由于甲、乙两波的频率不相等，故甲、乙两波在相遇区域会不发生干涉，故C错误；
DE、根据波的传播，再经过，由公式得，甲波向右传播，乙波向左传播，故两波源之间两波的波形如图所示：
；
由图可得：平衡位置在处的质点处于平衡位置，
平衡位置在处质点合位移为负，振动方向向上，故DE正确。
故选：BDE。
10.答案：D
解析：由题图看出，波源形成的水波波长大于波源形成的水波波长，两列波在同一介质中传播，波速相等，由波速公式得知，两列波的频率不等，不会形成干涉现象，但能发生叠加现象，故A错误；两列水波波源和的振幅不相等，波谷和波谷相遇处位移大小为，并不为零，故B错误；因两列水波波源和的振幅分别为和A，由题图可知，此时C是波峰与波谷相遇，则位移大小为A，随着时间的推移，C的位移大小不断发生变化，不可能总为零，故C错误；根据两列水波波源和的振幅分别为和A，结合题图，可知，此时刻C点和B点的位移大小分别是A和，故D正确。
11.答案：D
解析：由图读出相邻峰值之间的距离
，
则心动周期：
人的心率：
，此人心脏每跳动一次所需时间约为
12.答案：D
解析：由题图可知，波长,由得,波速v相同,则有,故A错误;由题图可知,对于实线波,此刻平衡位置为处的质点位于平衡位置向上振动,其振动速度最大,对于虚线波,此刻处的质点位于平衡位置向上振动,其振动速度最大,根据波的叠加原理可得,平衡位置为处的质点此刻振动速度最大,故B错误;两列波的频率不同,不能形成稳定的干涉现象,因此不存在质点始终处于振动加强区,故C错误；对于实线波,根据可得,则0.5
s相当于个周期,时处的质点位于波峰位置,则从题图所示时刻起再经过个周期,处的质点位于波谷,则有,对于虚线波,由于,则有,0.5
s相当于个周期,时处的质点位移不是最大,则从图示时刻起再经过个周期后处质点的位移,故D正确.
