2019-2020学年高中物理 第二章 机械波 第5节 波的干涉、衍射 第6节 多普勒效应课时作业（含解析）教科版选修3-4

第5节波的干涉和衍射第6节多普勒效应课堂作业i .选择题1.内燃机和通风机在排出各种高速气流的过程中会伴随有噪声。消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。如图所示为干扰消声器的结构和气流运行图。有一排波长为的声波沿水平管道从左向右传播。当入射波到达a时，它被分成两个相干波，分别通过r1和r2，在b相遇。如果r=| r2-r1 |，r应等于()波长 b的整数倍半波长的奇数倍c.波长 d的奇数倍，半波长的偶数倍分析：选择b。为了使两个波在b相遇并减少振动， r=| r2-r1 |=n =(2n 1) (n=0，1，2.)是半波长的奇数倍，所以b对，a，c，d是错的。2.坐标原点处的波源产生一系列沿x轴正方向传播的简谐剪切波，波速v=200 m/s。已知当t=0时，波仅传播至x=40 m，如图所示。在x=400米处有一个接收器(图中未显示)，那么下面的陈述是正确的()a.当波源开始振动时，方向是沿着y轴的正方向b.从t=0开始，粒子移动通过0.15秒和x=40米的距离是0.6米c.接收器只能在t=2s时接收该波如果波源在x轴的正方向移动，接收器接收的波的频率可以是9 hz分析：选择b。从问题图中，如果x=40米处粒子的起始方向是向下的，波源的起始方向也是向下的(y轴是负的)，a是错误的；从图中可知，=20 m，a=10 cm，t=0.1 s，t1=0.15 s=t，所以粒子x=40 m的0.15s运动路径是s=4a=6a=60 cm=0.6 m，b对；波浪从x=40米传播到x=400米所需的时间t=s=1.8秒是错误的。当波源向前移动到x轴时，波源将接近接收器。从多普勒效应来看，接收机接收到的频率将大于波源的频率，而波源的频率是f=10 hz，d是错误的。3.水波穿过小孔并在一定程度上衍射。为了使衍射现象更加明显，它可以()a.增加小孔的尺寸，同时增加水波的频率b.增加小孔的尺寸，同时降低水波的频率c.减小小孔的尺寸，同时增加水波的频率d .减小小孔的尺寸，同时降低水波的频率分析：选择d。根据观察到明显衍射的情况，狭缝、小洞或障碍物的大小可以与波长相当或小于波长，因此小洞的大小应减小或增加波长。选项a和b是错误的。根据公式v= f，水波的波速由介质决定，即水波的波速是常数，有=。可以看出，降低频率可以增加波长。因此，选项c是错误的，选项d是正确的。4.两列波速为20米/秒的简谐剪切波显示为某一时刻两列波的波像。一列波沿x轴向右传播(用实线表示)，另一列波沿x轴向左传播(用虚线表示)。以下陈述不正确()a.两列火车的频率都是2.5赫兹b.两列火车的振动在b点和d点加强，在a点和c点减弱。c.此时b点和d点的粒子速度为0，a点和c点的粒子速度最大。0.1 s后，a处的粒子在波峰，c处的粒子在波谷分析：选择b。从主题图可以看出，两个波的波长=8 m，所以两个波的频率f=hz=2.5 hz，a是正确的。两点b和d是速度为0的振动衰减点，而两点a和c使粒子向同一个方向振动，相互加强并具有最高的振动速度。因此，a和c是振动加强点，b是错误的，c是正确的。由于0.1 s=，图表中a点的振动方向是向上的，pas分析：选择a。因为v2 v1，汽车和a之间的相对距离减小，a听到的频率增加，即f1 f0由于b是静止的，汽车和b之间的相对距离增加，b的听觉频率变低，即f2 f3 f2。6.一系列简谐剪切波以1米/秒的速度从a向b传播，颗粒a和b之间的水平距离x=3米，如图所示。如果当t=0时，粒子a刚开始从平衡位置向上振动，它的振动方程是y=2 s int cm。那么点b的振动图像是()分析：选择b t=4s，=vt=4m，从a到b需要3 s，b点的起始方向是向上，b对。7.在水平弹性弦上，两个形状相同的正弦半波一个接一个地向对方传播，在某个时刻它们完全重合，如图所示。a，b和c是弦上的三个粒子，b是此刻波的中心点，然后()此时，三个粒子a、b和c都处于各自的平衡位置，振动速度为零。b.此时，粒子a组合运动的速度方向是向下的。此时粒子c.b具有最大的振动加速度。d.此时粒子c闭合运动的速度方向是向右上方。分析：选择b。当两个正弦半波完全叠加时，弹性弦上各点的总位移为零，因此此时各点的加速度为零。由于此时点a处的两个波的振动方向是向下的，点a的组合运动方向也是向下的，点c的组合运动方向也是向上的。第二，选择题8.如图所示，一个男同学受不了吹口哨，而一个女同学在秋千上来回摇摆。以下关于女同学感受的陈述是真实的()a.在从a到b的移动过程中，女同学感觉到哨声变得更高了。b.在从e调到d调的过程中，女同学觉得哨声变得更高了。当女同学在c点向右移动时，她觉得哨声不会改变。当女同学在c点向左移动时，她感觉哨声变低了。分析：在选择广告的过程中。女同学挥杆时，只要她有向右的速度，她就倾向于靠近声源。根据多普勒效应，她觉得哨声变得更高了。另一方面，当女同学向左移动时，她感觉自己的语气变得低沉。选项a和d是正确的，选项b和c是错误的。9.如图所示，s1和s2是振幅为a的两个水波源，它们在某一时刻形成的波峰和波谷分别用实线和虚线表示。以下陈述是正确的()a.会议区内两列波的干扰b.两个波在会议区的叠加此时每个点的位移是xa=0，xb=-2a，xc=2ad.a .的振动总是减弱，而b和c .的振动总是增强。分析：选择业务连续性。两列波之间的干扰条件是相同的频率和恒定的相位差。从图中可以看出， 1=2 2，2f1=f2。这两列波不是相干波，所以不会发生干涉。出现故障。两列机械波的叠加发生在相遇区域，这是波的基本现象之一。结果是，任何粒子的总位移等于这两列波引起的位移矢量之和。因此，选项b和c是正确的。由于频率不同，叠加情况会发生变化。例如，两个峰在此时在c相遇，但是在s2之后，两个峰在c相遇。10.在均匀介质中，两种不同振幅的脉冲波以1.0 m/s的速度在同一条直线上传播。时间t=0时的波形如图所示。图中小方块的边长为0.1 m。波形在以下不同时间是正确的()分析：选择abd.当t=0.3 s时，a项中的波形出现。这时，从s=vt=0.3 m可以看出，两个波刚刚相遇，所以a是正确的，b和d也是正确的。三。非选择题11.公路巡逻车以100公里/小时的恒定速度沿着公路行驶。在同一车道上，巡逻车分析：(1)巡逻车接收到的电磁波频率低于发射电磁波的频率，这就是多普勒效应。(2)当巡逻车接收到的频率变低时，从多普勒效应可知巡逻车和巡逻车相距较远，巡逻车的速度是恒定的并且在后面，因此可以判断巡逻车的速度高于巡逻车的速度，所以巡逻车在超速行驶。(3)如果汽车以20米/秒的速度行驶，此时巡逻车和汽车正在相互靠近，多普勒效应反映的频率应变高。答：(1)c (2)汽车超速(3)频率变高12.一系列谐波剪切波在某一时刻的波形图如图a所示。从此时开始，波上粒子a的振动图像如图b所示(1)如果这个波遇到另一个简谐切变波，并且出现一个稳定的干涉现象，这个波遇到的波的频率是多少？(2)如果波浪能产生明显的绕射现象，波浪遇到的障碍物的大小应满足什么条件？(3)从此刻开始，在t=0.4s之后，粒子p和波分别行进的距离是多少？(4)如果当t=0时振动刚刚到达点a，从那一刻起，图a中横坐标为45米的粒子(未显示)需要多长时间才能第二次位于峰值？分析：(1)从振动图像可以看出，该波的周期为0.8秒，因此频率为1.25赫兹。因为稳定干扰的条件是两个波的频率相等，所以另一个波的频率是1.25赫兹。(2)从波像可以看出，该波的波长为20 m。当障碍物的尺寸小于或等于20 m时，会出现明显的衍射现象。(3)因为t=0.4s=因此，粒子p行进