高中物理 第2章 第3+4節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用課后知能檢測 魯科版選修3-4

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1、高中物理 第2章 第3+4節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用課后知能檢測 魯科版選修3-4 1.(多選)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 【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

2、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. 【答案】 BCD 2.圖2-3-13分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(甲、乙圖)或障礙物(丙、丁圖),其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有(  ) 圖2-3-13 A.只有甲、乙、丁    B.只有甲、丁 C.只有乙、丙 D.只有甲、丙 【解析】 由發(fā)生明顯衍射的條件知,當(dāng)孔和障礙物的尺寸跟波長相差不多或者更小時,能發(fā)生明顯衍射,由圖知甲、乙、丁可發(fā)生,故選A. 【答案】 A 3.(多選)上課時老師將一蜂鳴器固定在教鞭一端后迅速水平旋轉(zhuǎn),蜂鳴器音調(diào)竟然忽高忽低變化,下列判斷正確的是(  ) A.旋

3、轉(zhuǎn)時蜂鳴器發(fā)出的頻率變化了 B.由于旋轉(zhuǎn),改變了同學(xué)們聽到的聲音頻率 C.蜂鳴器音調(diào)變高時,一定是向靠近觀察者的方向運(yùn)動 D.音調(diào)的忽高忽低是由波的干涉造成的 【解析】 蜂鳴器發(fā)出的聲音頻率沒變,只是在旋轉(zhuǎn)過程中與觀察者之間相對位置改變了. 【答案】 BC 圖2-3-14 4.(xx·廈門高二檢測)如圖2-3-14表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動的情況,圖中的圓表示波峰.該圖表示的是(  ) A.干涉現(xiàn)象 B.衍射現(xiàn)象 C.反射現(xiàn)象 D.多普勒效應(yīng) 【解析】 多普勒效應(yīng)是在波源和觀察者之間有相對運(yùn)動時產(chǎn)生的現(xiàn)象,故知該圖表示的是多普勒效應(yīng). 【答案】 D 5

4、.分析下列物理現(xiàn)象: (1)夏天,在一次閃電過后,有時雷聲轟鳴不絕 (2)“聞其聲而不見其人” (3)學(xué)生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音 (4)當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時,我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高 這些物理現(xiàn)象分別屬于波的(  ) A.反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng) B.折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng) D.衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng) 【解析】 夏天,在一次閃電過后,有時雷聲轟鳴不絕是雷聲在云層里多次反射造成的;聞其聲而不見其人是聲波的衍射造成的;振動的音叉會產(chǎn)生聲波的干涉現(xiàn)象,故聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音;我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高是

5、由多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象,故A正確. 【答案】 A 圖2-3-15 6.(xx·上海高考)兩列波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖2-3-15所示,其中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,則(  ) A.在兩波相遇的區(qū)域中會產(chǎn)生干涉 B.在兩波相遇的區(qū)域中不會產(chǎn)生干涉 C.a(chǎn)點(diǎn)的振動始終加強(qiáng) D.a(chǎn)點(diǎn)的振動始終減弱 【解析】 由圖知,兩列波的波長不相等,不滿足波的干涉條件,故B正確,A、C、D錯誤. 【答案】 B 7.(多選)當(dāng)兩列振動情況完全相同的水波發(fā)生干涉時,如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇,下列說法正確的是(  ) A.質(zhì)點(diǎn)P的振動始終是加強(qiáng)的 B.質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大

6、C.質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大 D.質(zhì)點(diǎn)P的位移有時為零 【解析】 干涉現(xiàn)象中,振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大,但位移是變化的. 【答案】 ABD 8.(多選)下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)(  ) A.利用在地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動速率 B.交通警察向行駛中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波,波被運(yùn)動的汽車反射回來,根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就知道汽車的速度,以便于進(jìn)行交通管理 C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動情況 D.有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲可判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去 【解析】 凡是波都具有多普勒效應(yīng),因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可

7、以測定遙遠(yuǎn)星體相對地球運(yùn)動的速率,故A選項(xiàng)正確;被反射的電磁波,相當(dāng)于一個運(yùn)動的物體發(fā)出的電磁波,其頻率發(fā)生變化,由多普勒效應(yīng)的計算公式可以求出運(yùn)動物體的速度,故B選項(xiàng)正確;鐵路工人是根據(jù)振動的強(qiáng)弱而對列車的運(yùn)動做出判斷的,故C不正確;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(yùn)動方向有關(guān),故D選項(xiàng)正確. 【答案】 ABD 圖2-3-16 9.(xx·赤水高二檢測)在水面上有S1和S2兩個振幅和頻率相同的波源,開始起振時兩波源的振動方向相反.在兩波源連線的中垂線上有a、b、c三點(diǎn),經(jīng)過一段時間這三點(diǎn)都處于兩列波的疊加區(qū)域內(nèi).如圖2-3-16所示,則下列說法中正確的

8、是(  ) A.a(chǎn)點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn),c點(diǎn)是振動減弱點(diǎn) B.a(chǎn)、c點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn),b點(diǎn)是振動減弱點(diǎn) C.a(chǎn)、c點(diǎn)此時刻振動加強(qiáng),經(jīng)過一段時間后變?yōu)檎駝訙p弱點(diǎn),而b點(diǎn)可能變?yōu)檎駝蛹訌?qiáng)點(diǎn) D.a(chǎn)、b、c三點(diǎn)都是振動減弱點(diǎn) 【解析】 由S1和S2兩列頻率相同的波源所發(fā)出的機(jī)械波,相遇后滿足相干條件,在它們重疊區(qū)域?qū)l(fā)生干涉. 由于S1和S2兩波源振動方向相反,所以在S1S2的垂直平分線上,任一點(diǎn)由兩列波所引起的振動點(diǎn)總是大小相同、方向相反,相互疊加,使振動減弱.所以a、b、c三點(diǎn)都是振動減弱的點(diǎn),因此只有選項(xiàng)D是正確的. 【答案】 D 10.(多選)如圖2-3-17所示表示兩列相干水波的

9、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2-3-17 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 【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,

10、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=2×10 cm=20 cm,故B、C、D正確. 【答案】 BCD 圖2-3-18 11.把M、N兩塊擋板中的空隙當(dāng)成一個“小孔”做水波的衍射實(shí)驗(yàn),出現(xiàn)了如圖2-3-18所示的圖樣,位置P處的水沒有振動起來,現(xiàn)要使擋板左邊的振動傳到P處,在不改變擋板M的位置和P點(diǎn)位置的情況下,可以采用哪些辦法? 【解析】 波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或狹縫的尺寸與波長相差不多,或者比波長更小

11、,所以要使P點(diǎn)振動起來,有兩種方法,一是減小孔的尺寸,二是增大水波的波長.N板向上移,可以減小孔的尺寸;水波的波速一定,由v=λf可知,減小波源的頻率可以增大水波的波長. 【答案】 N板上移或減小波源振動的頻率 12.(xx·濟(jì)南高二檢測)如圖2-3-19所示,兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,兩波源分別位于x=-2×10-1 m和x=12×10-1 m處,兩列波的波速均為v=0.4 m/s,兩波源的振幅均為A=2 cm.圖 示為t=0時刻兩列波的圖象(傳播方向如圖),此刻平衡位置處于x=0.2 m和x=0.8 m的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動,質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x=0.5 m處.

12、 圖2-3-19 (1)從t=0時刻起,兩列波經(jīng)多長時間相遇? (2)質(zhì)點(diǎn)M振動的振幅多大? (3)t=1 s時刻,質(zhì)點(diǎn)M的位移多大? 【解析】 (1)由v=得Δt== s=0.75 s 即兩列波經(jīng)0.75 s相遇. (2)兩列波同時傳到M點(diǎn)時,振動方向相同,所以振動加強(qiáng),質(zhì)點(diǎn)M的振幅為兩列波在該點(diǎn)振動的振幅之和,即為4 cm. (3)由題圖可知兩列波的波長λ=0.4 m, 周期T== s=1.0 s,M點(diǎn)開始振動的方向沿y軸負(fù)方向,再經(jīng)=0.25 s到達(dá)負(fù)向最大位移處,所以t=0.75 s+0.25 s=1 s時刻質(zhì)點(diǎn)M的位移為-4 cm. 【答案】 (1)0.75 s (2)4 cm (3)-4 cm

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