《波的干涉、衍射》同步練習(xí)1

《波的干涉、衍射》同步練習(xí)知識點(diǎn)一波的干涉1．兩列波在某區(qū)域相遇，下列說法中正確的是()．A．兩列波相遇前后能夠保持各自的狀態(tài)而不互相干擾B．由于一切波都能發(fā)生干涉，故這兩列波相遇一定能產(chǎn)生干涉圖樣C．若這兩列波疊加后，出現(xiàn)某些區(qū)域振動加強(qiáng)，某些區(qū)域振動減弱，這兩列波發(fā)生了干涉D．在兩列波重疊區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移都是由這兩列波引起的位移的矢量和解析根據(jù)波的獨(dú)立傳播原理，選項(xiàng)A正確；一切波都能發(fā)生疊加，但是要產(chǎn)生干涉圖樣則兩列波必須具備頻率相同、相位差固定的條件，選項(xiàng)B錯；若兩列波疊加，出現(xiàn)某些區(qū)域振動加強(qiáng)、某些區(qū)域振動減弱的現(xiàn)象，這就是波的干涉，選項(xiàng)C正確；根據(jù)波的疊加原理，選項(xiàng)D正確．答案ACD2．如圖2-5、6-9所示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是下圖中的()．圖2-5、6-9解析當(dāng)兩列波的前半個(gè)波(或后半個(gè)波)相遇時(shí)，根據(jù)波的疊加原理，在前半個(gè)波(或后半個(gè)波)重疊的區(qū)域內(nèi)所有的質(zhì)點(diǎn)振動的合位移為零，而兩列波的后半個(gè)波(或前半個(gè)波)的波形保持不變，所以選項(xiàng)B正確．當(dāng)兩列波完全相遇時(shí)(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點(diǎn)振動的位移加倍，所以選項(xiàng)C也是正確的．答案BC3．如圖2-5、6-10所示為聲波干涉演示儀的原理圖，兩個(gè)U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔．聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率________的波．當(dāng)聲波分別通過A、B傳播到右側(cè)小孔時(shí)，若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長，則此處聲波的振幅________；若傳播的路程相差一個(gè)波長，則此處聲波的振幅________．圖2-5、6-10解析聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率相同的波且相位差固定．若波程相差為半波長的偶數(shù)倍，則干涉相長；若波程相差為半波長的奇數(shù)倍，則干涉相消．所以若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長，則此處聲波的振幅減??；若傳播的路程相差一個(gè)波長，則此處聲波的振幅增大．答案相同減小增大知識點(diǎn)二波的衍射4．如圖2-5、6-11所示，圓形實(shí)線是波源O在水槽里產(chǎn)生的水波的波峰，下列說法正確的是 ()．圖2-5、6-11A．水波只要進(jìn)入∠CAE和∠DBF區(qū)域就叫波的衍射B．水波只要進(jìn)入∠CAA′和∠DBB′區(qū)域就叫波的衍射C．水波必須充滿∠CAE和∠DBF區(qū)域才叫波的衍射D．水波必須充滿∠CAA′和∠DBB′區(qū)域才叫波的衍射解析衍射現(xiàn)象是相對直線傳播而言的，由于波源在O點(diǎn)，如果沒有波的衍射現(xiàn)象而沿直線傳播的話，它能傳播到CABD所圍的范圍，所以選項(xiàng)A、C錯；衍射現(xiàn)象主要體現(xiàn)一個(gè)“繞”字，所以只要進(jìn)入∠CAA′和∠DBB′區(qū)域就叫波的衍射，不一定非得繞到障礙物后面的每一點(diǎn)，所以選項(xiàng)B對、D錯．答案B5．關(guān)于波的衍射，下列說法正確的是()．A．衍射是機(jī)械波特有的現(xiàn)象B．對同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是由于聲波的波長較長解析衍射是一切波特有的現(xiàn)象，選項(xiàng)A、C錯誤；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯誤；聲波的波長1.7cm到17m之間，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比，由于聲波的波長較長，所以聲波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確．答案D6．下列事實(shí)屬于明顯的衍射現(xiàn)象的是()．A．池塘里的水波，遇到突出水面的小石塊，小石塊對波的傳播沒有影響B(tài)．水波前進(jìn)方向上有一障礙物，其后面沒有水波傳播過去C．水波前進(jìn)方向上有一帶孔的屏，水波通過小孔傳播到屏后的區(qū)域D．板胡的聲音比弦聲更響解析波繞過障礙物(或小孔)的現(xiàn)象叫衍射現(xiàn)象，故A、C正確；又因?yàn)樗]有繞過障礙物，所以B錯；聲音的響亮與否不是衍射現(xiàn)象所決定的，故D錯．答案AC知識點(diǎn)三多普勒效應(yīng)7．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是()．A．只要波源在運(yùn)動，就一定能觀測到多普勒效應(yīng)B．只要觀測者在運(yùn)動，就一定能觀測到多普勒效應(yīng)C．只要波源與觀測者之間有相對運(yùn)動，就一定能觀測到多普勒效應(yīng)D．當(dāng)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀測者感覺到的頻率可能在增大，也可能在減小解析若波源與觀測者一起同方向、同速度運(yùn)動，則觀測者觀察不到多普勒效應(yīng)．答案CD8．圖2-5、6-12中，在原點(diǎn)處做簡諧運(yùn)動的波源產(chǎn)生的機(jī)械波沿x軸正方向傳播，波速v＝400m/s.為了接收信號，在x＝400m處設(shè)有一接收器A(圖中未標(biāo)出)．已知t＝0時(shí)，波已經(jīng)傳播到x＝40m，則下列說法中不正確的是()．圖2-5、6-12A．波源振動的周期為0.05sB．x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.5s時(shí)位移最大C．接收器在t＝1.0s時(shí)才能接收到此波D．若波源向x軸負(fù)方向移動，則接收器接收到的波的頻率將小于20Hz解析波源振動的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,400)s＝0.05s，A正確；x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.5s時(shí)仍在平衡位置，B錯誤；接收器接收到此波的時(shí)間t＝eq\f(400－40,400)s＝0.9s，C錯誤；由多普勒效應(yīng)的知識，可知D正確．答案BC9．關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法正確的有()．A．只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)B．當(dāng)波源和觀測者都運(yùn)動時(shí)就產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化D．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀測者接收到的頻率發(fā)生了變化解析多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征，無論是機(jī)械波、電磁波還是光波都會發(fā)生多普勒效應(yīng)．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源和觀測者有相對運(yùn)動，導(dǎo)致觀測者接收到波的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率不變，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯誤．答案D10．火車上有一個(gè)聲源發(fā)出一定的樂音．當(dāng)火車靜止、觀測者也靜止時(shí)，觀測者聽到并記住了這個(gè)樂音的音調(diào)．以下情況中，觀測者聽到這個(gè)樂音的音調(diào)比原來降低的是()．A．觀測者靜止，火車向他駛來B．觀測者靜止，火車離他駛?cè)．火車靜止，觀測者乘汽車向著火車運(yùn)動D．火車靜止，觀測者乘汽車遠(yuǎn)離火車運(yùn)動解析觀測者與聲源相向運(yùn)動時(shí)，觀測者接收到的聲波的頻率變大，聽到的樂音音調(diào)比原來要高；觀測者與聲源背離運(yùn)動時(shí)，觀測者接收到的聲波的頻率變小，聽到的樂音音調(diào)比原來要低，故選項(xiàng)B、D正確．答案BD11．波源振動的頻率為f0，波源在介質(zhì)中運(yùn)動時(shí)，波源的前方介質(zhì)振動的頻率為f1，波源后方介質(zhì)振動的頻率為f2，則三者的關(guān)系為()．A．f1＝f2＝f0 B．f1＝f2＞f0C．f1＝f2＜f0 D．f2＜f0＜f1解析f0由波源每秒鐘所振動的次數(shù)決定，介質(zhì)振動的頻率由波源頻率及波源相對介質(zhì)是否移動來決定．波源運(yùn)動時(shí)，在波源的正前方介質(zhì)振動的頻率高于波源振動的頻率．答案D12．兩相干聲源A、B相距35m，發(fā)出振動情況完全相同的聲波，聲波的波長為10m，分析在A、B連線之間有幾處聽不到聲音？解析在AB連線上任取一點(diǎn)P，設(shè)P到A、B的距離之差為Δs，由幾何關(guān)系可知：－35m＜Δs＜35m若P點(diǎn)聽不到聲音則滿足：Δs＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k為整數(shù))由以上兩式可解得：－4＜k＜3，即k可?。?、－2、－1、0、1、2，可見在AB連線之間共有6處聽不到聲音．答案6處13．如圖2-5、6-13所示，在同一均勻介質(zhì)中有S1和S2兩個(gè)波源，這兩個(gè)波源的頻率、振動方向均相同，且振動的步調(diào)完全一致，S1與S2之間相距為4m，若S1、S2振動頻率均為5Hz，兩列波的波速均為10m/s，B點(diǎn)為S1和S2連線的中點(diǎn)，今以B點(diǎn)為圓心，以R＝BS1為半徑畫圓．圖2-5、6-13(1)該波的波長為多少？(2)在S1、S2連線上振動加強(qiáng)的點(diǎn)有幾個(gè)，它們距S1的距離為多少？(3)在該圓周上(S1和S2兩波源除外)共有幾個(gè)振動加強(qiáng)的點(diǎn)？解析(1)由公式λ＝eq\f(v,f)，得λ＝eq\f(10m/s,5Hz)＝2m.(2)S1、S2之間恰好有2個(gè)波長，由對稱性可直接判斷B點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，A、B、C三點(diǎn)分別為S1、S2連線的等分點(diǎn)，由圖形可知，AS2－AS1＝λ，CS1－CS2＝λ，故A與C兩點(diǎn)也為加強(qiáng)點(diǎn)，故在S1、S2連線上有3個(gè)加強(qiáng)點(diǎn)分別為：AS1＝eq\f(λ,2)＝1m，BS1＝λ＝2m，CS1＝eq\f(3,2)λ＝3m.(3)A、B、C三點(diǎn)為振動加強(qiáng)的點(diǎn)，過A、B、C三點(diǎn)作三條加強(qiáng)線(表示三個(gè)加強(qiáng)區(qū)域)交于圓周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六個(gè)點(diǎn)，顯然這六個(gè)點(diǎn)也為加強(qiáng)點(diǎn)，故圓周上共有六個(gè)加強(qiáng)點(diǎn)．答案(1)2m(2)3個(gè)1m2m3m(3)6個(gè)14．如圖2-5、6-14所示為某一報(bào)告廳主席臺的平面圖，AB是講臺，S1、S2是與講臺上話筒等高的喇叭，它們之間的相互位置和尺寸如圖所示．報(bào)告者的聲音放大后經(jīng)喇叭傳回話筒再次放大時(shí)可能會產(chǎn)生嘯叫．為了避免嘯叫，話筒最好擺放在講臺上適當(dāng)?shù)奈恢?，在這些位置上兩個(gè)喇叭傳來的聲音因干涉而相消．已知空氣中聲速為340m/s，若報(bào)告人聲音的頻率為136Hz，問講臺上這樣的位置有多少個(gè)？圖2-5、6-14解析相應(yīng)于聲頻f＝136Hz的聲波的波長是λ＝eq\f(v,f)＝2.5m①式中v＝340m/s是空氣中的聲速．在下圖中，O是AB的中點(diǎn)，P是OB上任一點(diǎn)．將eq\x\to(S1P)－eq\x\to(S2P)表示為eq\x\to(S1P)－eq\x\to(S2P)＝keq\f(λ,2) ②式中k為實(shí)數(shù)，當(dāng)k＝0，2，4，…時(shí)，從兩個(gè)喇叭來的聲波因干涉而加強(qiáng)；當(dāng)k＝1，3，5，…時(shí)，從兩個(gè)喇叭來的聲波因干涉而相消．由此可知，O是干涉加強(qiáng)點(diǎn)；對于B點(diǎn)，eq\x\to(S1B)－eq\x\to(S2B)＝20m－15m＝4eq\f(λ,2) ③所以，B點(diǎn)也是干涉加強(qiáng)點(diǎn)．因而O、B之間有兩個(gè)干涉相消點(diǎn)，由對稱性可知，AB上有4個(gè)干涉相消點(diǎn)．答案4個(gè)對波的干涉現(xiàn)象的理解1．消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題．內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來消弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲．干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行如圖2-5、6-5所示，產(chǎn)生波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播．當(dāng)聲波到達(dá)a處時(shí)，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達(dá)到消弱噪聲的目的．若Δr＝r2－r1，則Δr等于 ()．圖2-5、6-5A．波長λ的整數(shù)倍 B．波長λ的奇數(shù)倍C．半波長eq\f(λ,2)的奇數(shù)倍 D．半波長eq\f(λ,2)的偶數(shù)倍解析根據(jù)波的干涉，兩列波的路程差等于半波長奇數(shù)倍時(shí)，疊加后減弱，從而達(dá)到消弱噪音的目的，C正確．答案C2．在開展研究性學(xué)習(xí)活動中，某校同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：如圖2-5、6-6所示，從入口S處送入某一頻率的聲音，通過左右兩條管道SAT和SBT傳到了出口T處，并可以從T處監(jiān)聽聲音，左側(cè)B管可以拉出或推入以改變B管的長度，開始時(shí)左右兩側(cè)管道關(guān)于S、T對稱，從S處送入某一頻率的聲音后，將B管逐漸拉出，當(dāng)拉出的長度為l時(shí)，第一次聽到最小的聲音，設(shè)聲速為v，則該聲音的頻率為 ()．圖2-5、6-6A.eq\f(v,2) B.eq\f(v,2l)C.eq\f(v,4l) D.eq\f(v,8l)解析當(dāng)?shù)?次聽到最小的聲音，說明SBT和SAT的路程差是這一頻率聲波的半個(gè)波，從而相互消弱，則2l＝eq\f(λ,2)，而λ＝eq\f(v,f)，故f＝eq\f(v,4l)，C選項(xiàng)正確．答案C對波的衍射現(xiàn)象