新教材2024高中物理第三章機(jī)械波3.4波的干涉同步測試新人教版選擇性必修第一冊

第三章機(jī)械波4波的干涉【基礎(chǔ)鞏固】1.(多選)兩列振動(dòng)方向相同、振幅大小分別為A1和A2的相干簡諧橫波相遇.下列說法正確的是 ()A.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1-A2|B.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移始終為A1+A2C.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移D.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅確定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅解析:波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際振幅為|A1-A2|,選項(xiàng)A正確;波峰與波峰相遇處,質(zhì)點(diǎn)的振幅最大,合振幅為A1+A2,但此處質(zhì)點(diǎn)仍處于振動(dòng)狀態(tài)中,其位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;振動(dòng)減弱點(diǎn)和振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;波峰與波峰相遇時(shí)振動(dòng)加強(qiáng),波峰與波谷相遇時(shí)振動(dòng)減弱,振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大于振動(dòng)減弱點(diǎn)的振幅,選項(xiàng)D正確.答案:AD2.關(guān)于波的疊加和干涉,下列說法正確的是 ()A.兩列頻率不相同的波相遇時(shí),因?yàn)闆]有穩(wěn)定的干涉圖樣,所以波沒有疊加B.兩列頻率相同的波相遇時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn)C.兩列頻率相同的波相遇時(shí),假如介質(zhì)中的某點(diǎn)振動(dòng)是加強(qiáng)的,某時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位移可能是0D.兩列頻率相同的波相遇時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)的位移大解析:依據(jù)波的疊加原理,只要兩列波相遇就會(huì)疊加,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;兩列頻率相同的波相遇時(shí),會(huì)發(fā)生波的干涉現(xiàn)象,波峰與波峰相遇,波谷與波谷相遇,振動(dòng)最強(qiáng),所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)僅是振幅加大,仍在平衡位置旁邊振動(dòng),也確定有位移為0的時(shí)刻,所以選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C3.(2024·全國高二專題練習(xí))(多選)如圖所示,S1、S2是振動(dòng)狀況完全相同的兩個(gè)機(jī)械波波源,A、B、C三點(diǎn)分別位于S1、S2連線的中垂線上,且lAB=lBC.某時(shí)刻A是兩列波的波峰相遇點(diǎn),C是與A相鄰的兩列波的波谷相遇點(diǎn),則 ()

A.A、B、C處都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)B.B處是振動(dòng)減弱的點(diǎn)C.經(jīng)過T4BD.經(jīng)過T4B解析:A、B、C各點(diǎn)到波源S1、S2的距離相等,三點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤.由題意可知B點(diǎn)是A、C兩點(diǎn)的中點(diǎn),某時(shí)刻A、C分別是波峰和波谷的位置,則經(jīng)過T4兩列波的波峰傳到B,B點(diǎn)在波峰,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,C正確答案:AC4.(多選)如圖所示,波源S1在繩的左端發(fā)出頻率為f1、振幅為A1的半個(gè)波形a,同時(shí)另一個(gè)波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2、振幅為A2的半個(gè)波形b,且f1<f2,P為兩個(gè)波源連線的中點(diǎn).已知同種機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)確定.下列說法正確的是 ()A.兩列波比較,a波將先到達(dá)P點(diǎn)B.兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)C.兩列波在P點(diǎn)疊加時(shí),P點(diǎn)的位移最大可達(dá)A1+A2D.b的波峰到達(dá)P點(diǎn)時(shí),a的波峰還沒有到達(dá)P點(diǎn)解析:因?yàn)閮刹úㄋ傧嗟?兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;因f1<f2,由λ=vf可知,λ1>λ2,當(dāng)兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)時(shí),a波的波峰離P點(diǎn)的距離比b波的波峰離P點(diǎn)的距離大,因此兩波峰不能同時(shí)到達(dá)P點(diǎn),兩波峰在P點(diǎn)左側(cè)相遇,此時(shí)此位置對應(yīng)的位移為A1+A2,位移最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確答案:BD5.兩列簡諧波頻率相等,波速相等,分別沿+x方向和-x方向傳播,則圖中x=1、2、3、4、5、6、7、8各點(diǎn)中振幅最大的是x=的點(diǎn),振幅最小的是x=的點(diǎn).

解析:兩波頻率相等,疊加發(fā)生干涉,x=2、6的兩點(diǎn)振動(dòng)方向總相反,為波峰與波谷相遇的點(diǎn),振動(dòng)減弱,振幅最小.x=4的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)位于平衡位置,但兩列波在該點(diǎn)引起的振動(dòng)均沿y軸正方向,則此時(shí)x=4的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向振動(dòng),T4后兩列波在該處均形成波峰,振幅為兩波振幅之和,是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),振幅最大.同理,x=8的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)沿y軸負(fù)方向振動(dòng),T4后兩列波的波谷在此相遇,x=8的點(diǎn)也是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn).則振幅最大的質(zhì)點(diǎn)為x答案:4和82和66.在視察水波的干涉試驗(yàn)中得到如圖所示的干涉圖樣.S1、S2為波源,實(shí)線表示波峰,虛線為P位置與波源的連線,且S1P=S2P.(1)P點(diǎn)是振動(dòng)(選填“加強(qiáng)”或“減弱”)點(diǎn).

(2)若有一小紙片被輕放在P點(diǎn)浮于水面上,則此后紙片的運(yùn)動(dòng)狀況是.

A.確定沿箭頭A方向運(yùn)動(dòng)B.確定沿箭頭B方向運(yùn)動(dòng)C.確定沿箭頭C方向運(yùn)動(dòng)D.在P點(diǎn)處隨水面上下運(yùn)動(dòng)解析:(1)由圖可知P點(diǎn)位于波峰與波峰相遇點(diǎn)的連線上,所以P為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn).(2)據(jù)波傳播的特點(diǎn),各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,而是在各自平衡位置旁邊做簡諧運(yùn)動(dòng),所以小紙片在P點(diǎn)隨水面上下運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.答案:(1)加強(qiáng)(2)D【拓展提高】7.如圖所示,在坐標(biāo)原點(diǎn)O和x=3m的A點(diǎn)有兩個(gè)完全相同的振源,兩個(gè)振源發(fā)出的橫波波長均為1m,在y軸正方向上除O點(diǎn)外的振動(dòng)加強(qiáng)的位置有()

A.1處B.2處C.3處D.(2n+1)處(n=0,1,2…)解析:當(dāng)?shù)絻上嗤ㄔ吹穆烦滩钍遣ㄩL的整數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),即滿意x2+y2-(x-3)2+y2=nλ(n∈N*)的點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),則y=9-n2答案:B8.消退噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境愛護(hù)的一個(gè)重要課題,內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣體的過程中都發(fā)出噪聲,干涉型消聲器可以用來減弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲.干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行示意圖如圖所示,產(chǎn)生的波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播.在聲波到達(dá)a處時(shí),分成兩束相干波,它們分別通過r1和r2的路程,再在b處相遇,即可達(dá)到減弱噪聲的目的.若Δr=r2-r1,則Δr等于 ()A.波長λ的整數(shù)倍B.波長λ的奇數(shù)倍C.半波長的奇數(shù)倍D.半波長的偶數(shù)倍解析:要達(dá)到減弱噪聲的目的,波程差應(yīng)等于半波長的奇數(shù)倍,從而保證兩束相干波疊加后振動(dòng)減弱.答案:C9.如圖所示,甲、乙兩平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x軸正方向傳播,乙波沿y軸正方向傳播,圖中實(shí)線表示某一時(shí)刻的波峰位置,虛線表示波谷位置,對圖中正方形中心的a、b、c、d四點(diǎn)的振動(dòng)狀況,推斷正確的是 ()A.a、b點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),c、d點(diǎn)振動(dòng)減弱B.a、c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),b、d點(diǎn)振動(dòng)減弱C.a、d點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),b、c點(diǎn)振動(dòng)減弱D.a、b、c、d點(diǎn)的振動(dòng)都加強(qiáng)解析:當(dāng)兩列波發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí),要產(chǎn)生振動(dòng)加強(qiáng)線、振動(dòng)減弱線彼此相間的穩(wěn)定的干涉圖樣,在圖中選定A、B、C、D四點(diǎn)(實(shí)線相交點(diǎn)),在這些點(diǎn)波峰與波峰相遇,它們都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),如圖所示.由圖可知直線BD為振動(dòng)加強(qiáng)線,分別過A、C的平行于直線BD的兩條直線也是振動(dòng)加強(qiáng)線.a、c兩點(diǎn)在直線BD上,a、c兩點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),分別過b、d點(diǎn)且平行于直線BD的兩條直線均在兩加強(qiáng)線之間,應(yīng)為減弱線,b、d兩點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn).答案:B10.(多選)在空氣中的同一區(qū)域內(nèi),兩列聲波波源的振動(dòng)狀況如圖所示,可以確定的是 ()A.a波源的頻率為b波源頻率的2倍B.a波的波長為b波波長的2倍C.a、b兩列波疊加能發(fā)生干涉D.通過同一狹縫,a波的衍射效果比b波明顯解析:由波的圖像可以看出,a波的周期是b波的2倍,因?yàn)椴ㄋ傧嗟?同一介質(zhì)),由波速公式v=λf可知a波的波長等于b波的2倍,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;兩列波發(fā)生干涉,其頻率必定相等,a、b兩列波疊加不會(huì)發(fā)生干涉,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;通過同一狹縫,波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,選項(xiàng)D正確.答案:BD11.如圖所示,在同一勻稱介質(zhì)中有S1和S2兩個(gè)波源,這兩個(gè)波源的頻率、振動(dòng)方向均相同,且振動(dòng)的步調(diào)完全一樣,S1和S2之間相距兩個(gè)波長,B點(diǎn)為S1和S2連線的中點(diǎn),今以B點(diǎn)為圓心,以R=BS1為半徑畫圓,在該圓周上(S1和S2兩波源除外)共有幾個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)?解析:首先分析S1和S2兩波源的連線上共有幾個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn).由對稱性可干脆推斷B點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn).A、C兩點(diǎn)分別為S1B和S2B的中點(diǎn),又AS2-AS1=λ,CS1-CS2=λ,A、C兩點(diǎn)也為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),即S1和S2連線上共有三個(gè)加強(qiáng)點(diǎn),如圖所示.再過A、B、C三點(diǎn)作三條加強(qiáng)線(表示三個(gè)加強(qiáng)區(qū)域),與圓周相交于A1、A2、B1、B2、C1、C2六點(diǎn),明顯這六個(gè)點(diǎn)也為加強(qiáng)點(diǎn),圓周上共有6個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn).答案:6個(gè)【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.下圖為某一報(bào)告廳講臺的平面圖,AB是講臺,S1、S2是與講臺上話筒等高的喇叭,它們之間的相互位置和尺寸如圖所示.報(bào)告者的聲音放大后經(jīng)喇叭傳回話筒再次放大時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生嘯叫.為了避開嘯叫,話筒最好擺放在講臺上適當(dāng)?shù)奈恢?在這些位置上兩個(gè)喇叭傳來的聲音因干涉而相消.已知空氣中聲速為340m/s,若報(bào)告者聲音的頻率為136Hz,講臺上這樣的位置有多少個(gè)?解析:頻率f=136Hz的聲波的波長λ=vf=