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2019年高中物理 第2章 第3+4節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應及其應用課后知能檢測 魯科版選修3-4 1．(多選)下列關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 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，而質點的振動則是兩列波共同作用的結果，故A選項錯誤，B、C選項正確；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，蜂鳴器音調竟然忽高忽低變化，下列判斷正確的是(　　) A．旋轉時蜂鳴器發(fā)出的頻率變化了 B．由于旋轉，改變了同學們聽到的聲音頻率 C．蜂鳴器音調變高時，一定是向靠近觀察者的方向運動 D．音調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)生機械波的波源O做勻速運動的情況，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 【解析】　多普勒效應是在波源和觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象，故知該圖表示的是多普勒效應． 【答案】　D 5．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)學生圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音 (4)當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 B．折射、衍射、多普勒效應、干涉 C．反射、折射、干涉、多普勒效應 D．衍射、折射、干涉、多普勒效應 【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，故聽到忽強忽弱的聲音；我們聽到汽笛聲的音調變高是由多普勒效應產(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)點的振動始終加強 D．a(chǎn)點的振動始終減弱 【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點相遇，下列說法正確的是(　　) A．質點P的振動始終是加強的 B．質點P的振幅最大 C．質點P的位移始終最大 D．質點P的位移有時為零 【解析】　干涉現(xiàn)象中，振動加強點的振幅大，但位移是變化的． 【答案】　ABD 8．(多選)下面哪些應用是利用了多普勒效應(　　) A．利用在地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速率 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，以便于進行交通管理 C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況 D．有經(jīng)驗的戰(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去 【解析】　凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應便可以測定遙遠星體相對地球運動的速率，故A選項正確；被反射的電磁波，相當于一個運動的物體發(fā)出的電磁波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應的計算公式可以求出運動物體的速度，故B選項正確；鐵路工人是根據(jù)振動的強弱而對列車的運動做出判斷的，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動方向有關，故D選項正確． 【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，經(jīng)過一段時間這三點都處于兩列波的疊加區(qū)域內．如圖2－3－16所示，則下列說法中正確的是(　　) A．a(chǎn)點是振動加強點，c點是振動減弱點 B．a(chǎn)、c點是振動加強點，b點是振動減弱點 C．a(chǎn)、c點此時刻振動加強，經(jīng)過一段時間后變?yōu)檎駝訙p弱點，而b點可能變?yōu)檎駝蛹訌婞c D．a(chǎn)、b、c三點都是振動減弱點 【解析】　由S1和S2兩列頻率相同的波源所發(fā)出的機械波，相遇后滿足相干條件，在它們重疊區(qū)域將發(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，任一點由兩列波所引起的振動點總是大小相同、方向相反，相互疊加，使振動減弱．所以a、b、c三點都是振動減弱的點，因此只有選項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疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷，設兩列波的振幅均為5 cm，且在圖示的范圍內振幅不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m．C點是BE連線的中點，下列說法正確的是(　　) 圖2－3－17 A．C、E兩點都保持靜止不動 B．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20 cm C．圖示時刻C點正處在平衡位置且向上運動 D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s后，B點通過的路程為20 cm 【解析】　加強區(qū)是質點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為振動加強點，不可能靜止不動．圖示時刻，A在波峰，B在波谷，它們的振動是加強的，故振幅均為兩列波振幅之和，此時兩點的高度差為20 cm.波是由E向A處傳播的，在圖示時刻，A、B、C、E等質點的波形圖如圖所示，由圖可知，C點向上運動，波的周期T＝＝0.5 s，t＝0.25 s＝，B點通過的路程為s＝2A＝210 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成一個“小孔”做水波的衍射實驗，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，所以要使P點振動起來，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軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x＝－210－1 m和x＝1210－1 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兩質點剛開始振動，質點M的平衡位置處于x＝0.5 m處． 圖2－3－19 (1)從t＝0時刻起，兩列波經(jīng)多長時間相遇？ (2)質點M振動的振幅多大？ (3)t＝1 s時刻，質點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點時，振動方向相同，所以振動加強，質點M的振幅為兩列波在該點振動的振幅之和，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點開始振動的方向沿y軸負方向，再經(jīng)＝0.25 s到達負向最大位移處，所以t＝0.75 s＋0.25 s＝1 s時刻質點M的位移為－4 cm. 【答案】　(1)0.75 s　(2)4 cm　(3)－4 cm