2023版新教材高中物理第三章机械波核心素养提升教科版选择性必修第一册

第三章核心素养提升
提能力
情境1多普勒效应的应用——科学态度与责任
1.(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应( )
A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
2．目前，多普勒效应已在科学研究、工程技术和医疗诊断等各方面有着十分广泛的应用。

关于多普勒效应，下面说法正确的是( )
A．有经验的战士从炮弹飞行的声音就能判断飞行的炮弹是接近还是远去
B．医院检查身体的“B超”仪运用了多普勒效应原理
C．发生雷电时，人们利用看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，这是利用了多普勒效应原理
D．高速公路上的测速仪就是应用多普勒效应来测速的
情境2声波的干涉——模型建构、科学思维
3.手机上一般会有两个麦克风，一个比较大的位于手机下方，另一个位于手机顶部．小明同学查阅手机说明书后知道手机顶部的麦克风为降噪麦克风。

该同学进一步查阅资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果．理想情况下的降噪过程如图所示，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波．下列说法正确的是( )
A．降噪声波的频率大于环境噪声的频率
B．降噪声波的频率小于环境噪声的频率
C．降噪麦克风的工作原理是声波的衍射
D．降噪麦克风的工作原理是声波的干涉
4．某同学注意到市场最近流行的主动降噪耳机，开启降噪模式，耳朵立刻就有种世界都安静的体验．主动降噪耳机为了主动地消除噪声，在耳机内设有麦克风，用来收集周围噪声信号，然后通过电子线路产生一个与原噪声相位相反的降噪声波，再与噪声声波叠加相互抵消，从而实现降噪效果．如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声声波，虚线对应降噪系统产生的等幅反相降噪声波．则( )
A．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强
B．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦
C．降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等
D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
情境3水波——模型建构、科学思维
5.(多选)体育课上甲同学一脚把足球踢到了足球场旁边的池塘中间．乙同学提出用石头激起水波，让水浪把足球推到池边，他抛出一石块在水池中激起了一列水波，可是足球并没有被推到池边．大家一筹莫展，恰好物理老师来了，大家进行了关于波的讨论．物理老师把两片小树叶放在水面上，大家观察发现两片小树叶在做上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶在1 min内都上下振动了36次，两树叶之间有2个波峰，他们测出两树叶间水面距离是4 m．则下列说法正确的是 ( )
A．该列水波的频率为36 Hz
B．该列水波的波长为1.6 m
C．该列水波的波速为0.96 m/s
D．两片树叶的位移始终等大反向
情境4地震波——模型建构、科学思维
6.中国地震台网正式测定：2021年11月17日13时54分在江苏省盐城市大丰区海域(北纬33.50度，东经121.19度)发生5.0级地震，震源深度17千米．地震波既有横波也有纵波，地震发生后某监测站监测到了一列沿x轴传播的地震横波，t＝0时刻x轴上在－3 km～3 km区间内的波形图如图甲所示；x轴上x＝1 km处质点的振动图像如图乙所示，t ＝0.2 s 时刻该质点到达波峰，下列说法正确的是 ( )
A．该地震波沿x轴正方向传播
B．该地震波沿x轴传播的速度可能为25 km/s
C．该地震波沿x轴传播10 km所需的最长时间为0.8 s
D．当x＝2 km处质点到达波谷时，x＝1 km处质点到达波峰
核心素养提升
1．答案：ABD
解析：凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对地球运动的速度，A正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，接收到的频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人是根据
振动的强弱变化而对列车的运动作出判断的，C 错误；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的运动方向有关，D 正确．
2．答案：ABD
解析：炮弹飞行时与空气摩擦产生声波，人耳接收到的声波的频率与炮弹的相对运动方向有关，故A 正确；医院检查身体的“B 超”仪是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理，故B 正确；发生雷电时，人们利用看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，用这个时间间隔乘以声速来估算的，故不属于多普勒效应原理的应用，故C 错误；测速仪对运动中的汽车发射一个已知频率的电磁波，电磁波被运动的汽车反射回来，根据接收到的电磁波频率来知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应原理，故D 正确．
3．答案：D
解析：由图可以看出，降噪声波与环境声波的波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，因为两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，A 、B 错误；降噪麦克风的工作原理利用频率相同的两列声波等幅反相，叠加后振动减弱，起到降噪作用，是声波的干涉，C 错误，D 正确．故选D.
4．答案：C
解析：降噪过程应用的是声波的干涉原理，由同侧法可知，环境噪声在P 点向下振动，降噪声波在P 点向上振动，可知P 点振动减弱，故A 、B 错误；同一介质中，声波的传播速度相等，故C 正确；点P 不会随波迁移，故D 错误．
5．答案：BCD
解析：两树叶在1 min 内都上下振动了36次，则树叶振动的周期T ＝6036 s ＝53
s ，树叶振动的频率f ＝1T
＝0.6 Hz ，则该列水波的频率为0.6 Hz ，故A 错误；两树叶之间有2个波峰，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶间水面距离是4 m ，所以52
λ＝4 m ，解得该列水波的波长λ＝1.6 m ，故B 正确；根据v ＝λf 可得，该列水波的波速v ＝1.6×0.6 m/s ＝0.96 m/s ，故C 正确；一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两者平衡位置间的距离是半波长的奇数倍，所以两片树叶的位移始终等大反向，故D 正确．
6．答案：B
解析：由图乙知，x ＝1 km 处质点在t ＝0时刻沿y 轴正方向振动，根据“同侧法”可知，
该地震波沿x 轴负方向传播，故A 错误；根据图甲可知，波长λ＝4 km ，t ＝(14
＋n)T(n ＝0，1，2，…)，得T ＝0.84n ＋1，则波速v ＝λT
＝5(4n ＋1) km/s(n ＝0，1，2，…)，当n ＝1时，v ＝25 km/s ，故B 正确；当n ＝0时，速度最小，为v ＝5 km/s ，则该地震波沿x 轴传播10 km
所需的最长时间t ＝x v
＝2 s ，故C 错误；x ＝2 km 处质点与x ＝1 km 处质点平衡位置间距离不是半波长的奇数倍，所以当x ＝2 km 处质点到达波谷时，x ＝1 km 处质点不会到达波峰，故D 错误．。