高中物理 第2章 機(jī)械波 第3節(jié) 波的干涉和衍射 第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修3-4

《高中物理 第2章 機(jī)械波 第3節(jié) 波的干涉和衍射 第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第2章 機(jī)械波 第3節(jié) 波的干涉和衍射 第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修3-4（6頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第3節(jié) 波的干涉和衍射 第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．下列關(guān)于兩列波相遇時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．幾個人在同一房間說話，相互間聽得清楚，這說明聲波在相遇時互不干擾 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】　兩列波相遇時，每一列波引起的振動情況都保持不變，而質(zhì)點(diǎn)的振動則是兩列波共同作用的結(jié)果，故A選項(xiàng)錯誤，B、C選項(xiàng)正確．幾個人在同一房間說話，聲帶振動發(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錯誤． 【答案】　BCD 2．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)大于波長時，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．當(dāng)障礙物的尺寸小于或等于波長時能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，E錯誤． 【答案】　ABD 3．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：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．在振動減弱的區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷 D．在振動加強(qiáng)的區(qū)域，有時質(zhì)點(diǎn)的位移等于零 E．波峰與波谷相遇的位置振動減弱 【解析】　兩列波疊加產(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．一個必要條件是兩列波的頻率相同，所以選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B正確；在振動減弱的區(qū)域里，只是兩列波引起質(zhì)點(diǎn)振動始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動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錯誤；在振動加強(qiáng)的區(qū)域里，兩列波引起質(zhì)點(diǎn)的振動始終是加強(qiáng)的，質(zhì)點(diǎn)振動得最劇烈，振動的振幅等于兩列波的振幅之和．但這些點(diǎn)始終是振動著的，因而有時質(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一定減弱，E正確． 【答案】　BDE 4．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)處的人說話聲時強(qiáng)時弱 E．當(dāng)聲源相對于觀察者運(yùn)動時，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，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，聲調(diào)會變高，聲源遠(yuǎn)離觀察者時，聲調(diào)會變低，E正確． 【答案】　BCE 5．如圖237所示，S1、S2為兩個振動情況完全一樣的波源，兩列波的波長都為λ，它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個振動減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動減弱區(qū)域中的一點(diǎn)，從圖中可看出(　　) 圖237 A．P點(diǎn)到兩波源的距離差等于1.5λ B．P點(diǎn)始終不振動 C．P點(diǎn)此時刻振動最弱，過半個周期后，振動變?yōu)樽顝?qiáng) D．當(dāng)一列波的波峰傳到P點(diǎn)時，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】　振動減弱點(diǎn)到兩波源距離差等于半波長的奇數(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1.5λ，A對；兩波源振動情況相同，故P點(diǎn)振幅為零，B對、C錯；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，另一列波的波谷傳播到P點(diǎn)，D對；波谷與波谷相遇的位置振動加強(qiáng)，E錯誤． 【答案】　ABD 6.如圖238所示，S1、S2是振幅均為A的兩個水波波源，某時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238 A．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．此時各點(diǎn)的位移是：xA＝0，xB＝－2A，xC＝2A D．A處振動始終減弱，B、C處振動始終加強(qiáng) E．兩列波頻率不同，不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣 【解析】　兩列波發(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錯誤，E正確． 【答案】　BCE 7．新型列車動車組速度可達(dá)300 km/h，與該車汽笛聲的音調(diào)相比： 【導(dǎo)學(xué)號：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？此時列車汽笛發(fā)出的音調(diào)變化了嗎？ (3)坐在新型列車動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239所示，S是水面波的波源，x，y是擋板，S1、S2是兩個狹縫(SS1＝SS2，狹縫的尺寸比波長小得多)，試回答以下問題． 圖239 (1)若閉上S1，只打開S2，會看到什么現(xiàn)象？ (2)若S1、S2都打開，會發(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)振動最強(qiáng)，哪些點(diǎn)振動最弱？ 【解析】　(1)閉上S1，打開S2，由波的衍射條件可知，這時會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象． (2)S1、S2都打開，由波的干涉條件可知，這時會發(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，這兩個新波源發(fā)出的波相遇時會發(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是振動最強(qiáng)的點(diǎn)，A、C是振動最弱的點(diǎn)． 【答案】　(1)明顯衍射　(2)干涉　(3)B、D　A、C [能力提升] 9．如圖2310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5 cm，且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m．C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法正確的是(　　) 圖2310 A．C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動 B．圖示時刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20 cm C．圖示時刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向上運(yùn)動 D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s后，B點(diǎn)通過的路程為20 cm E．A點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)，B點(diǎn)為振動減弱的點(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為振動加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動．圖示時刻，A在波峰，B在波谷，它們的振動是加強(qiáng)的，故振幅均為兩列波振幅之和，此時兩點(diǎn)的高度差為20 cm.波是由E向A處傳播的，在圖示時刻，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，波的周期T＝＝0.5 s，t＝0.25 s＝，B點(diǎn)通過的路程為s＝2A＝210 cm＝20 cm，故B、C、D正確．A、B均為振動加強(qiáng)的點(diǎn)，E錯誤． 【答案】　BCD 10．如圖2311所示，男同學(xué)站立不動吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回擺動，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78510027】 圖2311 A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動過程中，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)動時，她感覺哨聲音調(diào)不變 D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動時，她感覺哨聲音調(diào)變低 E．女同學(xué)擺動過程中，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，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)動時，她感到音調(diào)變低．選項(xiàng)A、D、E正確，B、C錯誤． 【答案】　ADE 11.兩列波在x軸上沿相反方向傳播，如圖2312所示．兩列波的傳播速度都是v＝6 m/s，頻率都是f＝30 Hz，在t＝0時，這兩列波分別從左和右剛剛傳到S1和S2處，使S1和S2都開始向上做簡諧運(yùn)動，S1的振幅為2 cm，S2的振幅為1 cm，已知質(zhì)點(diǎn)A與S1、S2的距離分別為S1A＝2.95 m、S2A＝4.25 m，當(dāng)兩列波都到達(dá)A點(diǎn)后，A點(diǎn)的振幅為多大？ 圖2312 【解析】　兩列波的波長均為λ＝＝ m＝0.2 m．S1A＝2.95 m＝λ＝14λ，S2A＝4.25 m＝λ＝21λ. 當(dāng)振源S2產(chǎn)生的波傳到A點(diǎn)時，A點(diǎn)向上振動，這時振源S1早已使A振動，且使A點(diǎn)已振動的時間為t＝ s＝ s＝T＝6T，因此振源S1此時使A回到平衡位置且向下振動；根據(jù)波的疊加原理，知A為振動減弱區(qū)，振幅為兩列波的振幅之差，即A＝A1－A2＝(2－1) cm＝1 cm. 【答案】　1 cm 12.波源S1和S2的振動方向相同，頻率均為4 Hz，分別置于均勻介質(zhì)x軸上的O、A兩點(diǎn)處，OA＝2 m，如圖2313所示．兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4 m/s.已知兩波源振動的初始相位相同．求： 圖2313 (1)簡諧橫波的波長． (2)OA間合振動振幅最小的點(diǎn)的位置． 【解析】　(1)設(shè)簡諧橫波波長為λ，頻率為f，則v＝λf，代入已知數(shù)據(jù)，得λ＝1 m (2)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)P為OA間的任意一點(diǎn)，其坐標(biāo)為x，則兩波源到P點(diǎn)的波程差Δl＝x－(2－x)，0≤x≤2.其中x、Δl以m為單位． 合振動振幅最小的點(diǎn)的位置滿足Δl＝(k＋)λ，k為整數(shù)，所以x＝k＋， 可得－≤k≤，故k＝－2、－1、0、1. 解得：x＝0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m 【答案】　(1)1 m　(2)x＝0.25 m,0.75 m，1.25 m，1.75 m