2024-2025學年高中物理第二章機械波5-6波的干涉衍射多普勒效應課時評價含解析教科版選修3-4

PAGE5-波的干涉、衍射多普勒效應(25分鐘50分)選擇題(本題共5小題,每題6分,共30分)1.利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示,則()A.圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象C.圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象,圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象D.圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象【解析】選D。由波的干涉和衍射概念知,圖甲是一列波的傳播,顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙是兩列波的傳播,顯示了波的干涉現(xiàn)象,故選D。2.(多選)蟬的家族中的高音歌手是一種被稱作“雙鼓手”的蟬。它的身體兩側有大大的環(huán)形發(fā)聲器官,身體的中部是可以內(nèi)外開合的圓盤。圓盤開合的速度很快,抖動的蟬鳴就是由此發(fā)出的。某同學圍繞蟬休息的樹干走了一圈,聽到忽高忽低的蟬鳴聲,以下說法中正確的是 ()A.這種現(xiàn)象屬于聲波的衍射現(xiàn)象B.這種現(xiàn)象屬于聲波的干涉現(xiàn)象C.身體兩側有大大的環(huán)形發(fā)聲器官可以看作是相干波源D.蟬發(fā)出的兩列聲波的傳播速度肯定相同【解析】選B、C、D?！奥牭胶龈吆龅偷南s鳴聲”說明這是聲波的干涉現(xiàn)象,A錯誤、B正確;身體兩側的發(fā)聲器官可以看作是相干波源,C正確;因波速由介質(zhì)確定,D正確。故選B、C、D。3.(多選)(2024·資陽高二檢測)圖甲為一列橫波在t=0時的波動圖像,圖乙為該波中x=2m處質(zhì)點P的振動圖像,A.若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,則所遇到的波的頻率為0.25HzB.若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,則該波所遇到的障礙物尺寸肯定比4C.再過0.5s,P點的動能最大D.波沿x軸正方向傳播【解析】選C、D。由圖乙可知該波的頻率為1Hz,所以若發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,另一列簡諧橫波的頻率也應為1Hz,選項A錯誤;由圖甲可知該波的波長λ=4m,當波長遠大于障礙物尺寸或與障礙物尺寸差不多時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,障礙物尺寸應小于4m,所以選項B錯誤;再過0.5s,P點處于平衡位置動能最大,選項C正確4.(多選)下面哪些應用是利用了多普勒效應 ()A.利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來推斷遙遠天體相對于地球的運動速度B.交通警察向行進中的汽車放射一個已知頻率的電磁波,波被運動的汽車反射回來,依據(jù)接收到的頻率發(fā)生的改變,就知道汽車的速度,以便于進行交通管理C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可推斷火車的運動狀況D.有閱歷的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲推斷飛行炮彈是接近還是遠去【解析】選A、B、D。凡是波都具有多普勒效應,因此利用光波的多普勒效應便可測定遙遠天體相對地球運動的速度,故選項A正確;被反射的電磁波,相當于一個運動的物體發(fā)出的電磁波,其頻率發(fā)生改變,由多普勒效應的計算公式可以求出運動物體的速度,故選項B正確;鐵路工人是依據(jù)振動的強弱而對列車的運動狀況做出推斷的,故選項C錯誤;炮彈飛行,與空氣摩擦產(chǎn)生聲波,人耳接收到的頻率與炮彈的相對運動方向有關,故選項D正確?！炯庸逃柧殹筷P于多普勒效應,下列說法中正確的是 ()A.發(fā)生多普勒效應時,波源頻率發(fā)生了改變B.要發(fā)生多普勒效應,波源和視察者必需有相對運動C.火車向你駛來時,你聽到的汽笛聲音調(diào)變低,火車離你遠去時,你聽到的汽笛聲音調(diào)變高D.機械波不能發(fā)生多普勒效應【解析】選B。多普勒效應是波源和視察者由于相對運動,視察者感覺到的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象,選項B正確,A錯誤;火車向你駛來時,你聽到的汽笛聲音調(diào)變高,火車離你遠去時,你聽到的汽笛聲音調(diào)變低,選項C錯誤;任何性質(zhì)的波都能發(fā)生多普勒效應,選項D錯誤。【總結提升】學習“多普勒效應”必需弄清的四個問題(1)當波源以速率v勻速靠近靜止的視察者A時,視察者“感覺”到的頻率變大了。但不是“越來越大”。(2)當波源靜止,視察者以速率v勻速靠近波源時,視察者“感覺”到的頻率也變大了。(3)當波源與視察者相向運動時,視察者“感覺”到的頻率變大。(4)當波源與視察者背向運動時,視察者“感覺”到的頻率變小。5.(多選)(2024·瀘州高二檢測)兩個振動狀況完全一樣的波源S1和S2相距6m,它們在空間產(chǎn)生的干涉圖樣如圖所示,圖中實線表示振動加強的區(qū)域,A.兩波源的振動頻率肯定相同B.虛線肯定是波谷與波谷相遇處C.兩列波的波長都是2D.兩列波的波長都是1【解析】選A、C。因為形成穩(wěn)定的干涉圖樣,所以兩波源的頻率肯定相同,A正確;因為S1和S2相距6m,兩實線間的距離是,由圖像可知,S1和S2之間的距離為3個波長,所以兩列波的波長都是2m,C正確,D錯誤;虛線是振動減弱區(qū),6.(20分)如圖所示為某一報告廳主席臺的平面圖,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。報告者的聲音放大后經(jīng)喇叭傳回話筒再次放大時可能會產(chǎn)生嘯叫。為了避開嘯叫,話筒最好擺放在講臺上適當?shù)奈恢?在這些位置上兩個喇叭傳來的聲音因干涉而相消。已知空氣中聲速為340m/s,若報告人聲音的頻率為136Hz,【解析】聲頻f=136Hz的聲波的波長是λ==2.5m式中v=340m在圖中,O是AB的中點,P是OB上隨意一點。將-表示為-=k ②式中k為實數(shù),當k=0、2、4…時,從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而加強;當k=1、3、5…時,從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而相消。由此可知,O是干涉加強點;對于B點有-=20m-15m所以,B點也是干涉加強點。因而O、B之間有波程差為、λ的2個干涉減弱點,由對稱性可知,AB上有4個干涉減弱點。答案:4個【加固訓練】1.(多選)如圖所示是視察水面波衍射的試驗裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播狀況,每兩條相鄰水紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長,則波經(jīng)過孔之后的傳播狀況,下列描述正確的是 ()A.此時能明顯視察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后水紋間距離不相等C.假如將孔AB擴大,有可能視察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.假如孔的大小不變,使波源頻率增大,能更明顯地視察到衍射現(xiàn)象【解析】選A、C。從圖中可以看出,孔的大小與波長相差不多,故能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,A正確;由于在同一勻稱介質(zhì)中,波的傳播速度沒有改變,波的頻率是肯定的,又依據(jù)λ=可得波長λ沒有改變,即擋板前后水紋間距離相等,B錯誤;當孔擴大后,明顯衍射的條件將被破壞,C正確;假如孔的大小不變,使波源頻率增大,則波長減小,孔的尺寸將比波長大,失去明顯的衍射現(xiàn)象的條件,D錯誤。2.甲、乙二人分乘兩只船在湖中釣魚,兩船相距24m,有一列水波在湖面上傳播,使每只船每分鐘上下浮動10次,當甲船位于波峰時,乙船位于波谷,這時兩船之間還有一個