波的干涉課堂同步檢測題版含解析

1、互動(dòng)課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)1 .波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉(1)穩(wěn)定干涉的條件：兩列頻率相同的同性質(zhì)的波.這樣的波稱為相干波.(2)干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣注意：振動(dòng)加強(qiáng)(減弱)的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大 (小),而不是指振動(dòng)的位移大 (小), 因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的.一切波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉是波特有的現(xiàn)象疊加原理：幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里， 介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和.波的疊加具有兩個(gè)

2、特點(diǎn)：一是振動(dòng)的合位移是兩列波分別引起位移的矢量和；二是相 遇以后各自獨(dú)立傳播.波的疊加是解釋波的一些特殊現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)干涉和疊加的關(guān)系是：干涉一定是波相遇疊加的結(jié)果，而波發(fā)生疊加時(shí)不一定能發(fā)生干涉 .2 .加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的判斷及性質(zhì)(1)兩列頻率相同的波在空間疊加，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于兩個(gè)相干波源到該 質(zhì)點(diǎn)的距離之差 .當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致，即同相時(shí)：A r=k入=(k,1,2)則該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng).A r= (2k+1) ,(kR/Z)則該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)減弱.當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反，即反相時(shí)：A r=k入(r=0,1,2)則該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)減弱.、九_(tái)A r= (2k+1),(k=0,1,2)則該

3、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng).注意：判斷質(zhì)點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)還是減弱時(shí)，首先要明確兩波源的振動(dòng)是同相還是反相.振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)始終加強(qiáng)，減弱的始終減弱在干涉圖樣上波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇處一定是加強(qiáng)的，并且用一條直線將以上加強(qiáng)點(diǎn)連接起來，這條直線上的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；而波峰與波谷相遇處一定減弱，把以上減弱點(diǎn)用直線連接起來，直線上的點(diǎn)都是減弱的.加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)振幅之間.(2)如果頻率相同的發(fā)生干涉的兩列波振幅分別為Ai和A2,對(duì)于振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，其振幅A=A 1+A2,對(duì)于振動(dòng)減弱點(diǎn)，其振幅 A= I A1-A2 | ,因位移是變量，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)位移大 小關(guān)系無法比較.活學(xué)巧用1 .兩

4、列振幅和波長都相同而傳播方向相反的波(如圖12-6-1甲所示)，在相遇的某一時(shí)刻(如圖12-6-1乙所示)，兩列波 消失”，此時(shí)介質(zhì)中x、y兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是()甲乙圖 12-6-1A.x向下，y向上B.x向上，y向下 C.x、y都向上D.x、y都靜止圖 12-6-2思路解析：用 微平移法”判斷x、y兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，在圖乙時(shí)刻，兩列波疊加， x、y點(diǎn) 的位移都為零，我們可假設(shè)再經(jīng)過一段非常短的時(shí)間A,畫出兩列波的新波形，則在 x、y兩點(diǎn)的合位移方向就是 x、y兩點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向.如圖12-6-2虛線所示，由圖象可判定此時(shí) 刻x質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，y質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上.答案：A2 .圖12-6-3表

5、示兩列相干水波的疊加情況， 圖中實(shí)線表示波峰， 虛線表示波谷，設(shè)兩列波的 振幅均為5 cm,且在圖中所示范圍內(nèi)傳播的振幅不變，波速和波長分別為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 12-6-3A.C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動(dòng)B.圖示時(shí)刻A、B兩質(zhì)點(diǎn)豎直高度差為 20 cmC.圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)D.從此時(shí)刻起經(jīng)0.25 s B質(zhì)點(diǎn)通過的路程為 20 cm思路解析：點(diǎn)A、B、C、E均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，它們的振幅均為兩列波振幅之和，等于10 cm,它們的位移均做周期性變化，變化范圍：-10 cm10 cm,故A錯(cuò)；A點(diǎn)此時(shí)在波峰，B點(diǎn)在波谷，故豎直高度差為

6、20 cm,因此B正確.C為BE中點(diǎn)，B在波谷而E在波峰，C應(yīng)在 平衡位置，根據(jù)傳播方向與振動(dòng)方向的關(guān)系，C應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)，故 C正確.根據(jù)題意，由v=入f1'0.5t,一可知：T = = 一 = s =0.5 s, 0.25 s時(shí)間內(nèi)，B質(zhì)點(diǎn)通過的路程：s = 4A =4父10 Mfv1T0.250.5cm =20 cm,因而D正確.答案：BCD互動(dòng)課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)1 .對(duì)單擺的理解(1)用一根不可伸長且沒有質(zhì)量的細(xì)線懸掛一質(zhì)點(diǎn)所組成的裝置，叫做單擺，它是實(shí)際擺 的理想化模型.實(shí)際擺可看成單擺的條件：擺線的形變量與擺線長度相比小得多，懸線的質(zhì)量與擺球質(zhì)量相比小得多，此時(shí)可看作擺線不可伸長，質(zhì)

7、量忽略.圖 11-4-1擺球大小相對(duì)擺線長度小得多，可忽略.(2)單擺的回復(fù)力如圖11-4-1所示.擺球受重力 mg和繩子拉力F兩個(gè)力作用，將重力按切線方向和徑向 正交分解，則繩子的拉力 F'與重力的徑向分量的合力提供了擺球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力， 而重力的切向分力 F提供了擺球振動(dòng)所需的回復(fù)力F=mgsinO .在最大擺角小于10°時(shí)，sin的方向可認(rèn)為與位移 x平行，但方向與位移相反， 所以回復(fù)力可表示為 F=_mgx. l令k =mg ,則F=-kx,由此可見，單擺在偏角較小的情況下的振動(dòng)可視為簡諧運(yùn)動(dòng).l擺球所受的回復(fù)力是合力沿圓弧切線方向的分量(等于重力沿圓弧切線方

8、向的分量)，而不是合力，因此擺球經(jīng)平衡位置時(shí)，只是回復(fù)力為零，而不是合力為零(合力不為零) 2.單擺的振動(dòng)周期(1)用控制變量法進(jìn)行探究.擺長l相同，而擺球質(zhì)量 m不同的兩單擺，結(jié)論：周期相同，單擺的振動(dòng)周期與擺球質(zhì) 量無關(guān).擺球質(zhì)量m相同，而擺長l不同的兩單擺，結(jié)論：擺長較長的單擺振動(dòng)周期大相同的兩單擺，以大小不同的最大偏角(都小于10。)運(yùn)動(dòng)，結(jié)論：周期相同，單擺的振動(dòng)周期與振幅大小無關(guān).(2)伽利略發(fā)現(xiàn)了單擺運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性，惠更斯得出了單擺的周期公式，并發(fā)明了擺鐘.II(3)單擺的周期公式：T =2兀1-.g槨為單擺的固有頻率.1單擺的周期T =2n為單擺的固有周期，相應(yīng)地 , g單擺的周

9、期公式在最大偏角小于10。時(shí)成立.單擺周期公式中的 g是單擺所在地的重力加速度.g值還與單擺所處的物理環(huán)境有關(guān)，如在均勻場中，其等效重力加速度g等于擺球在平衡位置不擺動(dòng)時(shí)擺線的張力與擺球質(zhì)量的比值l為單擺的擺長：因?yàn)閷?shí)際的單擺擺球不可能是質(zhì)點(diǎn)，所以擺長是指從懸點(diǎn)到擺球重心的 長度，對(duì)于不規(guī)則的擺動(dòng)物體或復(fù)合物體，擺長均為從懸點(diǎn)到擺動(dòng)物體重心的長度，而從懸點(diǎn)到擺線與擺球連接點(diǎn)的長度通常叫擺線長.周期為2s的單擺叫做秒擺.3.用單擺測重力加速度(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?加深對(duì)單擺振動(dòng)周期公式的理解.學(xué)會(huì)使用秒表.(2)實(shí)驗(yàn)原理單擺在擺角很小(小于10。)時(shí)，其擺動(dòng)可以看作簡諧運(yùn)

10、動(dòng)，其振動(dòng)周期為T =2.-g g其中l(wèi)為擺長，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋纱丝傻?二21皿 升g =.據(jù)此，只要測出擺長1和周期t ,就可計(jì)算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的數(shù)值.(3)注意事項(xiàng)線要細(xì)且彈性要小，擺球用密度大體積小的小球，懸點(diǎn)要固定擺角要適當(dāng)，一般取 5。一10°.擺角太小不便于測量，擺角太大就不是簡諧運(yùn)動(dòng)單擺應(yīng)在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，防止做圓錐擺運(yùn)動(dòng)擺長應(yīng)是懸點(diǎn)到球心的距離，即擺線長加上擺球的半徑從擺球經(jīng)過平衡位置開始計(jì)時(shí).活學(xué)巧用1 .對(duì)于單擺的振動(dòng)，以下說法中正確的是()A.單擺振動(dòng)時(shí)，擺球受到的向心力大小處處相等B.單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力就是擺球受到的合力C.擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)所受回復(fù)

11、力為零D.擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)所受合外力為零思路解析：單擺振動(dòng)過程中受到重力和繩子拉力的作用，把重力沿切向和徑向分解， 其切向分力提供回復(fù)力，繩子拉力與重力的徑向分力的合力提供向心力，向心力大小為mv2/1,可見最大偏角處向心力為零， 平衡位置處向心力最大； 而回復(fù)力在最大偏角處最大， 平衡位置處 為零.故應(yīng)選C.答案：C2 .如圖11-4-2所示是單擺振動(dòng)示意圖，正確的說法是()圖 11-4-2A.在平衡位置擺球的動(dòng)能和勢能均達(dá)到最大值B.在最大位移處勢能最大，而動(dòng)能最小C.在平衡位置繩子的拉力最大，擺球速度最大D.擺球由A向C運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能變大，勢能變小思路解析：單擺的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守

12、恒，遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)， 位移變大，勢能變大,而動(dòng)能減??；反之，向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能變大而勢能變小，故 BD正確，A錯(cuò).2小球在平衡位置只受重力和繩子拉力，拉力F=mg+mv_ ,由上述分析知，平衡位置時(shí)動(dòng)能r最大，即v最大，故F也最大，故C正確.答案：BCD3.將一水平木板從一沙擺（可視為做簡諧運(yùn)動(dòng)的單擺）下面以a=0.2 m/s2的加速度勻加速地水平抽出，板上留下的沙跡如圖11-4-3所不，量得O1O2 =4 cm, O2O3=9 cm, O3O4 =14 cm.試求沙擺的振動(dòng)周期和擺長.（取g=10 m/s2）圖 11-4-3思路解析：根據(jù)單擺振動(dòng)的等時(shí)性得到O1O2、O2O3、O3O4

13、三段位移所用的時(shí)間相同,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律As=aT2得T竺=V5O0 s=0.5s振動(dòng)周期T' =2T=1 s由單擺公式T:2二l ,得, gl=-25 m4 二 答案：1 s 0.25 m4.在 用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，用刻度尺量懸點(diǎn)到小球的距離為96.60 cm,用卡盡量得小球直徑是 5.260 cm,測量周期3次，每次是在擺球通過最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表開始計(jì)時(shí)，同時(shí)將此次通過最低點(diǎn)作為第一次，接著一直數(shù)到計(jì)時(shí)終止，結(jié)果如下表：123數(shù)的次數(shù)618171時(shí)間（s）60.4079.8070.60這個(gè)單擺振動(dòng)周期的測定值是 s,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹凳?m/s2 （取三 位有效數(shù)字）思路解析：由題可知單擺的周期60.4