高中物理魯科版4第二章機(jī)械波第3節(jié)波的干涉和衍射 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)7

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(七)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列關(guān)于兩列波相遇時(shí)疊加的說法正確的是()A．相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強(qiáng)B．相遇后，兩列波的振動(dòng)情況與相遇前完全相同C．在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和D．幾個(gè)人在同一房間說話，相互間聽得清楚，這說明聲波在相遇時(shí)互不干擾E．兩列波相遇疊加后，各波的周期和頻率都發(fā)生變化【解析】?jī)闪胁ㄏ嘤鰰r(shí)，每一列波引起的振動(dòng)情況都保持不變，而質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)則是兩列波共同作用的結(jié)果，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B、C選項(xiàng)正確．幾個(gè)人在同一房間說話，聲帶振動(dòng)發(fā)出的聲波在空間中相互疊加后，不改變每列波的振幅、頻率，所以聲波傳到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所說的話，故D正確．兩列波疊加周期和頻率各自保持不變，E錯(cuò)誤．【答案】BCD2．關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．水波繞過障礙物而繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，即為波的衍射現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象C．一切波都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，必須滿足一定的條件E．當(dāng)障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)時(shí)，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【解析】水波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，是波的衍射現(xiàn)象，衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射，但發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象需滿足一定的條件，故A、B、D對(duì)．當(dāng)障礙物的尺寸小于或等于波長(zhǎng)時(shí)能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，E錯(cuò)誤．【答案】ABD3．關(guān)于兩列波的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510025】A．任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象B．發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同C．在振動(dòng)減弱的區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷D．在振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，有時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于零E．波峰與波谷相遇的位置振動(dòng)減弱【解析】?jī)闪胁ǒB加產(chǎn)生的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象是有條件的，不是任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象．一個(gè)必要條件是兩列波的頻率相同，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；在振動(dòng)減弱的區(qū)域里，只是兩列波引起質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差．如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零．也可能各質(zhì)點(diǎn)不處于波谷，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域里，兩列波引起質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得最劇烈，振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之和．但這些點(diǎn)始終是振動(dòng)著的，因而有時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于零，所以選項(xiàng)D正確．波峰與波谷相遇的位置振動(dòng)一定減弱，E正確．【答案】BDE4．下列哪些現(xiàn)象是多普勒效應(yīng)()A．遠(yuǎn)去的汽車聲音越來越小B．炮彈迎面飛來，聲音刺耳C．火車向你駛來，聲調(diào)變高，離你駛?cè)ィ曊{(diào)變低D．大風(fēng)中，遠(yuǎn)處的人說話聲時(shí)強(qiáng)時(shí)弱E．當(dāng)聲源相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲調(diào)可能變高，也可能變低【解析】多普勒效應(yīng)是觀察者所接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象．炮彈迎面飛來時(shí)，炮彈和空氣摩擦所發(fā)出聲音，傳到人耳中，頻率不斷升高，即聲音刺耳，故B選項(xiàng)正確；同理C選項(xiàng)正確．聲源靠近觀察者時(shí)，聲調(diào)會(huì)變高，聲源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，聲調(diào)會(huì)變低，E正確．【答案】BCE5．如圖2-3-7所示，S1、S2為兩個(gè)振動(dòng)情況完全一樣的波源，兩列波的波長(zhǎng)都為λ，它們?cè)诮橘|(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個(gè)振動(dòng)減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動(dòng)減弱區(qū)域中的一點(diǎn)，從圖中可看出()圖2-3-7A．P點(diǎn)到兩波源的距離差等于λB．P點(diǎn)始終不振動(dòng)C．P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最弱，過半個(gè)周期后，振動(dòng)變?yōu)樽顝?qiáng)D．當(dāng)一列波的波峰傳到P點(diǎn)時(shí)，另一列波的波谷也一定傳到P點(diǎn)E．P點(diǎn)應(yīng)是兩列波波谷與波谷相遇的位置【解析】振動(dòng)減弱點(diǎn)到兩波源距離差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，根據(jù)P點(diǎn)所處虛線的位置可知，P點(diǎn)到S1、S2的距離之差為λ，A對(duì)；兩波源振動(dòng)情況相同，故P點(diǎn)振幅為零，B對(duì)、C錯(cuò)；在P點(diǎn)合位移為零，故其中一列波的波峰傳播到P點(diǎn)時(shí)，另一列波的波谷傳播到P點(diǎn)，D對(duì)；波谷與波谷相遇的位置振動(dòng)加強(qiáng)，E錯(cuò)誤．【答案】ABD6.如圖2-3-8所示，S1、S2是振幅均為A的兩個(gè)水波波源，某時(shí)刻它們形成的波峰和波谷分別由實(shí)線和虛線表示，則下列說法中正確的是()圖2-3-8A．兩列波在相遇區(qū)域內(nèi)發(fā)生干涉B．兩列波在相遇區(qū)域內(nèi)發(fā)生疊加C．此時(shí)各點(diǎn)的位移是：xA＝0，xB＝－2A，xC＝D．A處振動(dòng)始終減弱，B、C處振動(dòng)始終加強(qiáng)E．兩列波頻率不同，不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣【解析】?jī)闪胁òl(fā)生干涉的條件是頻率相同，相位差恒定，從圖上可知λ1＝2λ2，則2f1＝f2，這兩列波不是相干波，故不能發(fā)生干涉現(xiàn)象．A錯(cuò)誤．兩列機(jī)械波在相遇區(qū)域發(fā)生疊加，這是波的基本現(xiàn)象之一．其結(jié)果是：任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于這兩列波分別引起的位移的矢量和，所以B、C兩項(xiàng)都正確．由于頻率不同，不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，故D錯(cuò)誤，E正確．【答案】BCE7．新型列車動(dòng)車組速度可達(dá)300km/h，與該車汽笛聲的音調(diào)相比：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510026】(1)站在車前方路旁的人聽起來音調(diào)__________(選填“偏高”或“偏低”)．站在車后方路旁的人聽起來音調(diào)________(選填“偏高”或“偏低”)．(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？此時(shí)列車汽笛發(fā)出的音調(diào)變化了嗎？(3)坐在新型列車動(dòng)車組上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？【解析】(1)站在列車前方的人與列車的距離在靠近，因此聽起來音調(diào)偏高，站在列車后方的人與列車的距離在遠(yuǎn)離，因此音調(diào)偏低．(2)迎面來的列車上的乘客聽起來音調(diào)偏高，此時(shí)列車汽笛發(fā)出的音調(diào)不變．(3)坐在該列車上的乘客與列車的相對(duì)位置不變，故聽起來音調(diào)不變．【答案】(1)偏高偏低(2)偏高沒變(3)音調(diào)不變8．如圖2-3-9所示，S是水面波的波源，x，y是擋板，S1、S2是兩個(gè)狹縫(SS1＝SS2，狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小得多)，試回答以下問題．圖2-3-9(1)若閉上S1，只打開S2，會(huì)看到什么現(xiàn)象？(2)若S1、S2都打開，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？(3)若實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點(diǎn)中，哪些點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)，哪些點(diǎn)振動(dòng)最弱？【解析】(1)閉上S1，打開S2，由波的衍射條件可知，這時(shí)會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象．(2)S1、S2都打開，由波的干涉條件可知，這時(shí)會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象．(3)在題圖中，波源S形成的波，通過S1、S2形成新波源，這兩個(gè)新波源發(fā)出的波相遇時(shí)會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點(diǎn)振幅最大，波峰與波谷相遇的點(diǎn)，振幅最小，則B、D是振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)，A、C是振動(dòng)最弱的點(diǎn)．【答案】(1)明顯衍射(2)干涉(3)B、DA、C[能力提升]9．如圖2-3-10所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長(zhǎng)分別為1m/s和0.5m．C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法正確的是()圖2-3-10A．C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動(dòng)B．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cmC．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)D．從圖示的時(shí)刻起經(jīng)s后，B點(diǎn)通過的路程為20cmE．A點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，B點(diǎn)為振動(dòng)減弱的點(diǎn)【解析】加強(qiáng)區(qū)是質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處，減弱區(qū)是過D、F的連線處和過P、Q的連線處，C、E為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動(dòng)．圖示時(shí)刻，A在波峰，B在波谷，它們的振動(dòng)是加強(qiáng)的，故振幅均為兩列波振幅之和，此時(shí)兩點(diǎn)的高度差為20cm.波是由E向A處傳播的，在圖示時(shí)刻，A、B、C、E等質(zhì)點(diǎn)的波形圖如圖所示，由圖可知，C點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，波的周期T＝eq\f(λ,v)＝s，t＝s＝eq\f(T,2)，B點(diǎn)通過的路程為s＝2A＝2×10cm＝20cm，故B、C、D正確．A、B均為振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，E錯(cuò)誤．【答案】BCD10．如圖2-3-11所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng)，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510027】圖2-3-11A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中，她感受哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)變低E．女同學(xué)擺動(dòng)過程中，從A向E感到音調(diào)變高，從E向A感到音調(diào)變低【解析】女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢(shì)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感到音調(diào)變低．選項(xiàng)A、D、E正確，B、C錯(cuò)誤．【答案】ADE11.兩列波在x軸上沿相反方向傳播，如圖2-3-12所示．兩列波的傳播速度都是v＝6m/s，頻率都是f＝30Hz，在t＝0時(shí)，這兩列波分別從左和右剛剛傳到S1和S2處，使S1和S2都開始向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，S1的振幅為2cm，S2的振幅為1cm，已知質(zhì)點(diǎn)A與S1、S2的距離分別為S1A＝2.95m、S2A＝4.25m，當(dāng)兩列波都到達(dá)A點(diǎn)后，圖2-3-12【解析】?jī)闪胁ǖ牟ㄩL(zhǎng)均為λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(6,30)m＝m．S1A＝m＝eq\f,λ＝14eq\f(3,4)λ，S2A＝m＝eq\f,λ＝21eq\f(1,4)λ.當(dāng)振源S2產(chǎn)生的波傳到A點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)向上振動(dòng)，這時(shí)振源S1早已使A振動(dòng)，且使A點(diǎn)已振動(dòng)的時(shí)間為t＝eq\f－,6)s＝eq\f(13,60)s＝eq\f(\f(13,60),\f(1,30))T＝6eq\f(1,2)T，因此振源S1此時(shí)使A回到平衡位置且向下振動(dòng)；根據(jù)波的疊加原理，知A為振動(dòng)減弱區(qū)，振幅為兩列波的振幅之差，即A＝A1－A2＝(2－1)cm＝1cm.【答案】1cm12.波源S1和S2的振動(dòng)方向相同，頻率均為4Hz，分別置于均勻介質(zhì)x軸上的O、A兩點(diǎn)處，OA＝2m，如圖2-3-13所示．兩波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4m/s.已知兩波源振動(dòng)的初始相位相同．求：圖2-3-13(1)簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)．(2)OA間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置．【解析】(1)設(shè)簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)為λ，頻率為f，則v＝λf，代入已知數(shù)據(jù)，得λ＝1m