高中物理鲁科版4第二章机械波第3节波的干涉和衍射 学业分层测评7

学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是()A．相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B．相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰E．两列波相遇叠加后，各波的周期和频率都发生变化【解析】两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故A选项错误，B、C选项正确．几个人在同一房间说话，声带振动发出的声波在空间中相互叠加后，不改变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故D正确．两列波叠加周期和频率各自保持不变，E错误．【答案】BCD2．关于波的衍射现象，下列说法正确的是()A．水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象B．衍射现象是波特有的现象C．一切波都能发生明显的衍射现象D．要发生明显的衍射现象，必须满足一定的条件E．当障碍物的尺寸远大于波长时，能发生明显的衍射现象【解析】水波绕过障碍物继续传播的现象，是波的衍射现象，衍射现象是波特有的现象，一切波都能发生衍射，但发生明显的衍射现象需满足一定的条件，故A、B、D对．当障碍物的尺寸小于或等于波长时能发生明显衍射现象，E错误．【答案】ABD3．关于两列波的稳定的干涉现象，下列说法正确的是()【导学号：78510025】A．任意两列波都能产生稳定的干涉现象B．发生稳定的干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D．在振动加强的区域，有时质点的位移等于零E．波峰与波谷相遇的位置振动减弱【解析】两列波叠加产生的稳定干涉现象是有条件的，不是任意两列波都能产生稳定的干涉现象．一个必要条件是两列波的频率相同，所以选项A错误，选项B正确；在振动减弱的区域里，只是两列波引起质点振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差．如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零．也可能各质点不处于波谷，所以选项C错误；在振动加强的区域里，两列波引起质点的振动始终是加强的，质点振动得最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．但这些点始终是振动着的，因而有时质点的位移等于零，所以选项D正确．波峰与波谷相遇的位置振动一定减弱，E正确．【答案】BDE4．下列哪些现象是多普勒效应()A．远去的汽车声音越来越小B．炮弹迎面飞来，声音刺耳C．火车向你驶来，声调变高，离你驶去，声调变低D．大风中，远处的人说话声时强时弱E．当声源相对于观察者运动时，声调可能变高，也可能变低【解析】多普勒效应是观察者所接收到的波的频率发生变化的现象．炮弹迎面飞来时，炮弹和空气摩擦所发出声音，传到人耳中，频率不断升高，即声音刺耳，故B选项正确；同理C选项正确．声源靠近观察者时，声调会变高，声源远离观察者时，声调会变低，E正确．【答案】BCE5．如图2­3­7所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处)，P是振动减弱区域中的一点，从图中可看出()图2­3­7A．P点到两波源的距离差等于λB．P点始终不振动C．P点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强D．当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波谷也一定传到P点E．P点应是两列波波谷与波谷相遇的位置【解析】振动减弱点到两波源距离差等于半波长的奇数倍，根据P点所处虚线的位置可知，P点到S1、S2的距离之差为λ，A对；两波源振动情况相同，故P点振幅为零，B对、C错；在P点合位移为零，故其中一列波的波峰传播到P点时，另一列波的波谷传播到P点，D对；波谷与波谷相遇的位置振动加强，E错误．【答案】ABD6.如图2­3­8所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示，则下列说法中正确的是()图2­3­8A．两列波在相遇区域内发生干涉B．两列波在相遇区域内发生叠加C．此时各点的位移是：xA＝0，xB＝－2A，xC＝D．A处振动始终减弱，B、C处振动始终加强E．两列波频率不同，不能形成稳定的干涉图样【解析】两列波发生干涉的条件是频率相同，相位差恒定，从图上可知λ1＝2λ2，则2f1＝f2，这两列波不是相干波，故不能发生干涉现象．A错误．两列机械波在相遇区域发生叠加，这是波的基本现象之一．其结果是：任何一个质点的总位移都等于这两列波分别引起的位移的矢量和，所以B、C两项都正确．由于频率不同，不能形成稳定的干涉图样，故D错误，E正确．【答案】BCE7．新型列车动车组速度可达300km/h，与该车汽笛声的音调相比：【导学号：78510026】(1)站在车前方路旁的人听起来音调__________(选填“偏高”或“偏低”)．站在车后方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)．(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？【解析】(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低．(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变．(3)坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变．【答案】(1)偏高偏低(2)偏高没变(3)音调不变8．如图2­3­9所示，S是水面波的波源，x，y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题．图2­3­9(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？【解析】(1)闭上S1，打开S2，由波的衍射条件可知，这时会发生明显衍射现象．(2)S1、S2都打开，由波的干涉条件可知，这时会发生干涉现象．(3)在题图中，波源S形成的波，通过S1、S2形成新波源，这两个新波源发出的波相遇时会发生干涉现象，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大，波峰与波谷相遇的点，振幅最小，则B、D是振动最强的点，A、C是振动最弱的点．【答案】(1)明显衍射(2)干涉(3)B、DA、C[能力提升]9．如图2­3­10所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m．C点是BE连线的中点，下列说法正确的是()图2­3­10A．C、E两点都保持静止不动B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cmC．图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动D．从图示的时刻起经s后，B点通过的路程为20cmE．A点为振动加强点，B点为振动减弱的点【解析】加强区是质点A、B、E的连线处，减弱区是过D、F的连线处和过P、Q的连线处，C、E为振动加强点，不可能静止不动．图示时刻，A在波峰，B在波谷，它们的振动是加强的，故振幅均为两列波振幅之和，此时两点的高度差为20cm.波是由E向A处传播的，在图示时刻，A、B、C、E等质点的波形图如图所示，由图可知，C点向上运动，波的周期T＝eq\f(λ,v)＝s，t＝s＝eq\f(T,2)，B点通过的路程为s＝2A＝2×10cm＝20cm，故B、C、D正确．A、B均为振动加强的点，E错误．【答案】BCD10．如图2­3­11所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()【导学号：78510027】图2­3­11A．女同学从A向B运动过程中，她感受哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低E．女同学摆动过程中，从A向E感到音调变高，从E向A感到音调变低【解析】女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低．选项A、D、E正确，B、C错误．【答案】ADE11.两列波在x轴上沿相反方向传播，如图2­3­12所示．两列波的传播速度都是v＝6m/s，频率都是f＝30Hz，在t＝0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处，使S1和S2都开始向上做简谐运动，S1的振幅为2cm，S2的振幅为1cm，已知质点A与S1、S2的距离分别为S1A＝2.95m、S2A＝4.25m，当两列波都到达A点后，图2­3­12【解析】两列波的波长均为λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(6,30)m＝m．S1A＝m＝eq\f,λ＝14eq\f(3,4)λ，S2A＝m＝eq\f,λ＝21eq\f(1,4)λ.当振源S2产生的波传到A点时，A点向上振动，这时振源S1早已使A振动，且使A点已振动的时间为t＝eq\f－,6)s＝eq\f(13,60)s＝eq\f(\f(13,60),\f(1,30))T＝6eq\f(1,2)T，因此振源S1此时使A回到平衡位置且向下振动；根据波的叠加原理，知A为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即A＝A1－A2＝(2－1)cm＝1cm.【答案】1cm12.波源S1和S2的振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质x轴上的O、A两点处，OA＝2m，如图2­3­13所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：图2­3­13(1)简谐横波的波长．(2)OA间合振动振幅最小的点的位置．【解析】(1)设简谐横波波长为λ，频率为f，则v＝λf，代入已知数据，得λ＝1m