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(cè)評(píng) 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(cè)評(píng) 魯科版選修3-4》由會(huì)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(cè)評(píng) 魯科版選修3-4（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?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(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】　兩列波相遇時(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】　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(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】　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(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】　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(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】　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(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】　BCE 5．如圖237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(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1.5λ，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】　ABD 6.如圖238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(shí)各點(diǎn)的位移是：xA＝0，xB＝－2A，xC＝2A 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】　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(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】　BCE 7．新型列車動(dòng)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(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239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239 (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、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(zhǎng)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(dòng) B．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20 cm C．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)0.25 s后，B點(diǎn)通過的路程為20 cm E．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20 cm.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＝＝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(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，E錯(cuò)誤． 【答案】　BCD 10．如圖2311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2311 A．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】　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(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(zhǎng)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(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＝ s＝ s＝T＝6T，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＝1 cm. 【答案】　1 cm 12.波源S1和S2的振動(dòng)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(jiǎn)諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4 m/s.已知兩波源振動(dòng)的初始相位相同．求： 圖2313 (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＝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(dòng)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