2024-2025年新教材高中物理第三章機(jī)械波4波的干涉練習(xí)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE5-波的干涉eq\f(基礎(chǔ)鞏固練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共6小題，每題8分，共48分)1.2024年央視春晚深圳分會場首次勝利實(shí)現(xiàn)4K超高清內(nèi)容的5G網(wǎng)絡(luò)傳輸。2024年我國將全面進(jìn)入5G萬物互聯(lián)的商用網(wǎng)絡(luò)新時代。所謂5G是指第五代通信技術(shù)，采納3300～5000MHz頻段的無線電波。現(xiàn)行的第四代移動通信技術(shù)4G，其頻段范圍是1880～2635MHz。5G相比4G技術(shù)而言，其數(shù)據(jù)傳輸速度提升了數(shù)十倍，容量更大，延時大幅度縮短到1毫秒以內(nèi)，為產(chǎn)業(yè)革命供應(yīng)技術(shù)支撐。依據(jù)以上內(nèi)容結(jié)合所學(xué)學(xué)問，推斷下列說法正確的是(C)A．4G信號是縱波，5G信號是橫波B．4G信號和5G信號相遇能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．4G信號比5G信號更簡潔發(fā)生衍射現(xiàn)象D．4G信號比5G信號在真空中的傳播速度更小解析：電磁波均為橫波，故A錯誤；兩種不同頻率的波不能發(fā)生干涉，故B錯誤；因5G信號的頻率更高，則波長小，故4G信號更簡潔發(fā)生衍射現(xiàn)象，故C正確；任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，故D錯誤。2．關(guān)于波的干涉和衍射現(xiàn)象，下列說法中正確的是(A)A．一切種類的波只要滿意肯定條件都能產(chǎn)生干涉和明顯的衍射現(xiàn)象B．波只要遇到障礙物就能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．只要是兩列波疊加，都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣D．對于發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的振幅肯定相同解析：干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，一切種類的波只要滿中肯定條件都能產(chǎn)生干涉和明顯的衍射現(xiàn)象，故A正確；明顯的衍射現(xiàn)象必需是波的波長比障礙物尺寸大得多或相差不大，故B錯誤；要產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一，就是兩列波的頻率相等，故C錯誤；產(chǎn)生干涉的條件是兩列波的頻率相同，與振幅無關(guān)，故D錯誤。3．波源甲、乙分別在一根水平放置的繩的左右兩端，兩波源發(fā)出的波在繩中的傳播速度均是1m/s。在t＝0時刻繩上的波形如圖(a)所示。則依據(jù)波的疊加原理，以下敘述正確的是(D)A．當(dāng)t＝2s時，波形如圖①所示；當(dāng)t＝4s時，波形如圖②所示B．當(dāng)t＝2s時，波形如圖①所示；當(dāng)t＝4s時，波形如圖③所示C．當(dāng)t＝2s時，波形如圖②所示；當(dāng)t＝4s時，波形如圖①所示D．當(dāng)t＝2s時，波形如圖②所示；當(dāng)t＝4s時，波形如圖③所示解析：當(dāng)t＝2s時，兩列波各自傳播了2m，它們相互重疊，由于振動方向相反，則振動減弱，波形如圖②所示；當(dāng)t＝4s時，各自傳播了4m，由于互不干擾，所以波形如圖③所示，故選項(xiàng)D正確。4．(多選)(2024·遼寧省大連市高二下學(xué)期期中)圖甲為一列橫波在t＝0時的波動圖像，圖乙為該波中x＝2m處質(zhì)點(diǎn)P的振動圖像，下列說法正確的是(CD)A．若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則所遇到的波的頻率為0.25HzB．若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物尺寸肯定比4m大許多C．再過0.5s，P點(diǎn)的動能最大D．波沿x軸正方向傳播解析：由圖乙可知該波的頻率為1Hz，由波的干涉條件可知選項(xiàng)A錯誤；由圖甲可知該波的波長λ＝4m，所以選項(xiàng)B錯誤；再過0.5sP點(diǎn)處于平衡位置動能最大，選項(xiàng)C正確；由甲、乙圖像可判選項(xiàng)D正確。5．(多選)如圖所示是水波干涉的示意圖，S1，S2是兩波源，A、D、B三點(diǎn)在一條直線上，兩波源的頻率相同，振幅相等，則下列說法正確的是(ABD)A．A點(diǎn)一會兒在波峰，一會兒在波谷B．B點(diǎn)一會兒在波峰，一會兒在波谷C．C點(diǎn)一會兒在波峰，一會兒在波谷D．D點(diǎn)一會兒在波峰，一會兒在波谷解析：本題中由于A1＝A2，故振動減弱區(qū)的質(zhì)點(diǎn)并不振動，而此時A點(diǎn)是波峰與波峰相遇，B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，都是加強(qiáng)點(diǎn)，又因?yàn)锳、D、B三點(diǎn)在一條振動加強(qiáng)線上，這條線上任一點(diǎn)的振動都是加強(qiáng)的，故此三點(diǎn)都為加強(qiáng)點(diǎn)，且都是一會兒在波峰，一會兒在波谷。而C點(diǎn)是波峰與波谷相遇點(diǎn)，是減弱點(diǎn)，不振動。6．(多選)一條彈性繩子呈水平狀態(tài)，M為繩子中點(diǎn)，兩端點(diǎn)P、Q同時起先上下振動，一段時間后的波形如圖所示。對于以后繩上各點(diǎn)的振動狀況，以下推斷正確的是(AD)A．兩列波將同時到達(dá)中點(diǎn)MB．兩列波波速之比為1∶2C．中點(diǎn)M的振動點(diǎn)總是加強(qiáng)的D．繩的兩端點(diǎn)P、Q起先振動的方向相同解析：A對、B錯：兩列波在同一介質(zhì)中的傳播速度相同，同時到達(dá)M點(diǎn)；C錯：由于兩列波波長(頻率)不同，不能產(chǎn)生干涉，故M點(diǎn)的振動不穩(wěn)定，有時峰峰相遇振動加強(qiáng)，有時峰谷相遇振動減弱；D對：由圖知，兩列波剛傳到的點(diǎn)都是向上振動，而波中各點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同(波傳遞的是波源的振動形式，包括起振方向、頻率等)，故兩端點(diǎn)P、Q起先振動方向相同。二、非選擇題(共12分)7．(12分)如圖所示，S是水面波的波源，x、y是擋板，S1、S2是兩個狹縫(SS1＝SS2，狹縫的尺寸比波長小得多)，試回答以下問題：(1)若閉上S1，只打開S2會看到什么現(xiàn)象？(2)若S1、S2都打開，會發(fā)生什么現(xiàn)象？(3)上圖中若實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點(diǎn)中，哪些點(diǎn)向上振動最高，哪些點(diǎn)向下振動最低，哪些點(diǎn)振動最弱？解析：(1)只打開S2時，波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時，由于狹縫的尺寸比波長小，于是水面波在狹縫S2處發(fā)生衍射現(xiàn)象，水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側(cè)傳播開來。(2)由于SS1＝SS2，從波源發(fā)出的水波傳播到S1、S2處時它們的振動狀況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開時產(chǎn)生相干波，它們在空間相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，一些地方振動加強(qiáng)，一些地方振動減弱，加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互隔開，發(fā)生穩(wěn)定的干涉。(3)質(zhì)點(diǎn)D是波峰與波峰相遇處，是該時刻向上振動最高點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)B是波谷與波谷相遇處，是該時刻向下振動最低點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)A、C是波峰與波谷相遇的地方，這兩點(diǎn)振動最弱。eq\f(素能等級練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題7分，共21分)1．(2024·上海交大附中高二檢測)甲、乙兩列完全相同的橫波，分別從波源A、B兩點(diǎn)沿直線Ox相向傳播，t＝0時的圖像如圖所示，若兩列波的波速均為1m/s，則(C)A．t＝0.2s時，F(xiàn)點(diǎn)的位移最大B．t＝0.2s時，E、F、G三點(diǎn)的位移最大C．t＝0.5s時，F(xiàn)點(diǎn)的位移最大D．t＝0.5s時，F(xiàn)點(diǎn)的位移最小解析：A、B錯：t＝0.2s時，波傳播的距離x＝vt＝0.2m，兩列波都傳到F點(diǎn)，此時兩列波單獨(dú)引起F點(diǎn)的振動方向均向下，但位移為0，E、G兩點(diǎn)位移最大。C對，D錯：t＝0.5s時，波傳播的距離x＝vt＝0.5m，兩列波的波峰同時傳到F點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)的位移最大。2．(多選)(2024·河北省曲周縣第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖表示兩列同頻率相干水波在t＝0時刻的疊加狀況，圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm(且在圖中所示范圍內(nèi)振幅不變)，波速為2m/s，波長為0.4m，E點(diǎn)為BD連線和AC連線的交點(diǎn)。下列敘述正確的是(AC)A．A、C兩點(diǎn)都是振動減弱點(diǎn)B．振動加強(qiáng)的點(diǎn)只有B、E、DC．直線BD上的全部點(diǎn)都是振動加強(qiáng)的D．B、D兩點(diǎn)在該時刻的豎直高度差為4cm解析：A、C兩點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)，A正確；直線BD上的全部點(diǎn)都是振動加強(qiáng)點(diǎn)，B錯，C對；B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，D點(diǎn)是波峰與波峰相遇，所以B、D兩點(diǎn)該時刻豎直高度相差8cm，D錯誤。3．(多選)(2024·山東新泰一中期中)如圖所示，S1、S2是振動狀況完全相同的兩個機(jī)械波波源，a、b、c三點(diǎn)位于S1、S2連線的中垂線上，且ab＝bc。某時刻a是兩列波波峰的相遇點(diǎn)，c是兩列波波谷的相遇點(diǎn)，則(CD)A．a(chǎn)處質(zhì)點(diǎn)始終處于波峰 B．c處質(zhì)點(diǎn)始終處于波谷C．b處質(zhì)點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn) D．c處質(zhì)點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)解析：A、B錯，D對：由于a是兩波峰相遇點(diǎn)，c是兩波谷相遇點(diǎn)，故a、c都是振動加強(qiáng)點(diǎn)。但是，只要a、c在振動，位移就有改變，故不能說a、c始終處于波峰、波谷。C對：S1、S2傳到b點(diǎn)的波振動同步，所以b點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)。二、非選擇題(共19分)4．(9分)干涉型消聲器能有效地消退低頻噪聲，發(fā)動機(jī)(正常工作期間)周期性排氣噪聲，就是一種典型的低頻噪聲。一臺四缸四沖程發(fā)動機(jī)，當(dāng)它以2000r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時，其峰值頻率在200Hz以下的噪聲較大。所以常用干涉型消聲器來消退這類低速轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)所發(fā)出的低頻噪聲，一臺帶有干涉消聲器的柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)消聲處理后，其排氣噪聲可以降低10dB以上，干涉型消聲器以其結(jié)構(gòu)簡潔，價格低廉，消聲效果好，得到了很好的應(yīng)用，如圖是其結(jié)構(gòu)原理圖，試分析其工作原理。解析：設(shè)一列波長為λ的聲波，沿水平管道自左向右傳播。當(dāng)入射波到達(dá)a處時，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2，再到b處相遇。若Δr＝r1－r2恰好等于聲波半波長eq\f(λ,2)的奇數(shù)倍，即Δr＝eq\f(2k＋1λ,2)時，聲波的振幅A＝0。這就是說該頻率的聲波被減弱。利用這一原理，可以達(dá)到限制噪聲的目的。5．(10分)如圖所示，在同一勻稱介質(zhì)中有S1和S2兩個波原，這兩個波源的頻率、振動方向均相同，且振動的步調(diào)完全一樣，S1與S2之間相距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。求：(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？(3)在該圓周上(S1和S2兩波源除外)共有幾個振動加強(qiáng)的點(diǎn)？答案：(1)2m(2)3個(3)6個解析：(1)由公式λ