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(cè) 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(cè) 魯科版選修3-4 1．(多選)下列關(guān)于兩列波相遇時(shí)疊加的說(shuō)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(shuō)話，相互間聽(tīng)得清楚，這說(shuō)明聲波在相遇時(shí)互不干擾 【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(shuō)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

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(shuō)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(guò)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(zhǎng)相差不多或者更小時(shí)，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(shí)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(shí)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(tīng)到的聲音頻率 C．蜂鳴器音調(diào)變高時(shí)，一定是向靠近觀察者的方向運(yùn)動(dòng) 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(méi)變，只是在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中與觀察者之間相對(duì)位置改變了． 【答案】　BC 圖2－3－14 4．(xx·廈門(mén)高二檢測(cè))如圖2－3－14表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕 (2)“聞其聲而不見(jiàn)其人” (3)學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音 (4)當(dāng)正在鳴笛的火車(chē)向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)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(guò)后，有時(shí)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(jiàn)其人是聲波的衍射造成的；振動(dòng)的音叉會(huì)產(chǎn)生聲波的干涉現(xiàn)象，故聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音；我們聽(tīng)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(huì)產(chǎn)生干涉 B．在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)產(chǎn)生干涉 C．a(chǎn)點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng) D．a(chǎn)點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱 【解析】　由圖知，兩列波的波長(zhǎng)不相等，不滿足波的干涉條件，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　B 7．(多選)當(dāng)兩列振動(dòng)情況完全相同的水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)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(shí)為零 【解析】　干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)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(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速率 B．交通警察向行駛中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車(chē)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(chē)的運(yùn)動(dòng)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(cè)定遙遠(yuǎn)星體相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)的速率，故A選項(xiàng)正確；被反射的電磁波，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)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(jì)算公式可以求出運(yùn)動(dòng)物體的速度，故B選項(xiàng)正確；鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車(chē)的運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(cè))在水面上有S1和S2兩個(gè)振幅和頻率相同的波源，開(kāi)始起振時(shí)兩波源的振動(dòng)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(guò)一段時(shí)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(shuō)法中正確的

8、是(　　) A．a(chǎn)點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，c點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn) B．a(chǎn)、c點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，b點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn) C．a(chǎn)、c點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)加強(qiáng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后變?yōu)檎駝?dòng)減弱點(diǎn)，而b點(diǎn)可能變?yōu)檎駝?dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)都是振動(dòng)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(dòng)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(dòng)點(diǎn)總是大小相同、方向相反，相互疊加，使振動(dòng)減弱．所以a、b、c三點(diǎn)都是振動(dòng)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(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(shuō)法正確的是(　　) 圖2－3－17 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(guò)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(guò)D、F的連線處和過(guò)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，

10、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(guò)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(gè)“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(méi)有振動(dòng)起來(lái)，現(xiàn)要使擋板左邊的振動(dòng)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(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小

11、，所以要使P點(diǎn)振動(dòng)起來(lái)，有兩種方法，一是減小孔的尺寸，二是增大水波的波長(zhǎng)．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(zhǎng)． 【答案】　N板上移或減小波源振動(dòng)的頻率 12．(xx·濟(jì)南高二檢測(cè))如圖2－3－19所示，兩列簡(jiǎn)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(shí)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(kāi)始振動(dòng)，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(shí)刻起，兩列波經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間相遇？ (2)質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)的振幅多大？ (3)t＝1 s時(shí)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(shí)傳到M點(diǎn)時(shí)，振動(dòng)方向相同，所以振動(dòng)加強(qiáng)，質(zhì)點(diǎn)M的振幅為兩列波在該點(diǎn)振動(dòng)的振幅之和，即為4 cm. (3)由題圖可知兩列波的波長(zhǎng)λ＝0.4 m， 周期T＝＝ s＝1.0 s，M點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)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(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M的位移為－4 cm. 【答案】　(1)0.75 s　(2)4 cm　(3)－4 cm