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(教师用书)2021年高中物理(人教版)选修3-4-12-4-波的衍射和干涉-课时作业.docx

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资源描述
一、选择题 1.下列关于波的衍射的说法正确的是(  ) A.衍射是一切波特有的现象 B.对同一列波,缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时,衍射现象明显 C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象 D.声波简洁发生衍射现象是由于声波波长较大 解析:选ABD.衍射是一切波特有的现象,所以选项A正确,C错误;发生明显的衍射现象是有条件的,只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,才能观看到明显的衍射现象,所以选项B是正确的;声波的波长在1.7 cm到17 m之间,一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比,正是由于声波波长较大,声波简洁发生衍射现象,所以选项D也是正确的. 2.波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时,下列叙述正确的是(  ) A.波长60 m的声波比17 m的声波传播速度慢 B.波长60 m的声波比17 m的声波频率小[来源:Zxxk.Com] C.波长60 m的声波比17 m的声波易发生衍射 D.波长60 m的声波不能被反射 解析:选BC.不管波长长度为多少,声波在空气中的传播速度都约为340 m/s,由波长、声速、频率关系可知f=,波长越长,频率越小,所以A错误,B正确.由发生明显衍射的条件可知,波长较长,发生衍射较简洁,C正确.任何波都可以发生反射,D错误. 3.下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是(  ) A.相遇之后,振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强 B.相遇之后,两列波的振动状况与相遇前完全相同 C.在相遇区域,任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和 D.几个人在同一房间说话,相互间听得清楚,这说明声波在相遇时互不干扰 解析:选BCD.两列波相遇时,每一列波引起的振动状况都保持不变,而质点的振动则是两列波共同作用的结果,故选项A错误,选项B、C正确;几个人在同一房间说话,发出的声波在空间中相互叠加后,并不转变每列波的振幅、频率,所以声波传到人的耳朵后,仍能辨别出不同的人所说的话,故选项D正确. 4.(2022·南通高二检测)如图所示,沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等,当它们相遇时可能毁灭的波形是下图中的哪个(  ) 解析:选BC.当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时,依据波的叠加原理,在前半个波(或后半个波)重叠的区域里全部的质点振动的合位移为零,而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变,所以当它们相遇时可能毁灭的波形是图中B.当两列波完全相遇(即重叠在一起)时,由波的叠加原理可知,全部质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和,使得全部质点振动的位移加倍,所以当它们相遇时可能毁灭的波形是图中C.故选B、C.[来源:学科网] 5. (2022·南昌八一中学高二检测)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,则(  ) A.在两波相遇的区域中会产生干涉 B.在两波相遇的区域中不会产生干涉 C.a点的振动始终加强 D.a点的振动始终减弱 解析:选B.由题图知,两列波的波长不相等,不满足波的干涉条件,故B正确,A、C、D错误. 6.(2022·洛阳一中高二期中)如图所示,沿x轴正方向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线,其波速为200 m/s,则以下结论正确的是(  ) A.质点b的速度正在增大,加速度正在增大 B.质点b的速度正在减小,加速度正在增大 C.这列波遇到尺寸为4.1 m的障碍物会发生明显的衍射现象 D.这列波遇到频率为100 Hz的波会发生稳定的干涉现象 解析:选BC.由于波沿x轴正方向传播,依据“上下坡”法,可知b质点正向下振动,速度正在减小,加速度正在增大,故A错误,B正确.当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时,就会发生明显的衍射.由图知该波的波长为λ=4 m,所以这列波遇到尺寸为4.1 m的障碍物会发生明显的衍射现象,故C正确.由v=λf得:该波的频率为f== Hz=50 Hz,则这列波遇到频率为50 Hz的波会发生稳定的干涉现象,故D错误. 7.水槽中步调相反的波源S1、S2发出两列波长相等的水波,设某一时刻P点恰好是两波谷相遇,则(  ) A.这两列波能发生干涉 B.P点始终在波谷 C.P是振动加强点 D.P的位移有时可为零 解析:选ACD.由两波波长相等可知两波频率相同,所以两列波能发生干涉,选项A正确.因某时刻P点是两波谷相遇,故P点是振动加强点,选项C正确.再过T,P点就是两平衡位置相遇,选项B错误,D正确. 8. 如图所示,水面上有A、B两个振动状况完全相同的振源,在AB连线的中垂线上有a、b、c三个质点,已知某时刻,a点是两列波的波峰相遇点,c点是与a点相邻的两列波的波谷相遇点,b为a、c的中点,则以下说法正确的是(  ) A.a点是振动加强点,c点是振动减弱点[来源:Zxxk.Com] B.a点与c点都是振动加强点,b点是振动减弱点 C.a点与c点此时刻是振动加强点,经过一段时间后变成振动减弱点,而b点可能变成振动加强点 D.a、b、c都是振动加强点[来源:Zxxk.Com] 解析:选D.在A、B的垂直平分线上的全部的点到A、B的路程差都等于0,因此都是振动加强点,故D选项正确. 9. 如图所示,在均匀介质中S1和S2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源,它们发出的简谐波相向传播.在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点,已知S1a=ab=bc=cS2=(λ为波长),则下列说法中正确的是(  ) A.b点的振动总是最强,a、c两点的振动总是最弱 B.b点的振动总是最弱,a、c两点的振动总是最强 C.a、b、c三点的振动都总是最强 D.a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱 解析:选C.依据加强点的条件当某点到两波源距离Δx=2n(n=0,1,2…)时,该点加强,当Δx=(2n+1)(n=0,1,2…)时,该点减弱.Δxa=λ,Δxb=0,Δxc=λ.所以a、b、c三点都加强. ☆10. 如图所示,甲、乙两平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿y轴正方向传播,图中实线表示某一时刻的波峰位置,虚线表示波谷位置,对图中正方形中心的a、b、c、d四点的振动状况,正确的推断是(  ) A.a、b点振动加强,c、d点振动减弱 B.a、c点振动加强,b、d点振动减弱 C.a、d点振动加强,b、c点振动减弱 D.a、b、c、d点的振动都加强 解析: 选B.当两列波毁灭干涉现象时,要产生干涉图样,形成加强线、减弱线,即加强线、减弱线彼此相间的稳定的干涉图样,在图中设定A、B、C、D四点为实线相交点,即波峰与波峰相遇,都是振动加强点,可知B、D打算的直线 为加强线,过A、C两点且平行于BD直线的两条直线也是加强线,a、c两点在BD直线上,故a、c点是振动加强点,分别过b、d点且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间,应为减弱线,故b、d两点的振动是减弱的. 二、非选择题[来源:学|科|网Z|X|X|K] 11.两列简谐波沿x轴相向而行,波速均为v=0.4 m/s,两波源分别位于A、B处,t=0时的波形如图所示.当t=2.5 s时,M点的位移为________cm,N点的位移为________cm. 解析:由题图可知,两列波的波长分别为λA=0.2 m,λB=0.4 m,波源的起振方向都沿y轴负方向,可知两波的周期分别为TA==0.5 s,TB==1 s.由于t=0时M点距A波波前0.5 m,距B波波前0.3 m,故两波传播到M点时经受的时间分别为ΔtA=1.25 s,ΔtB=0.75 s.当t=2.5 s 时,A波使M点已振动的时间为t-ΔtA=1.25 s=TA,引起质点M的位移xA=0;B波使M点已振动的时间为t-ΔtB=1.75 s=TB,引起质点M的位移xB=2.0 cm,由波的叠加可知此时质点M的位移x=xA+xB=2.0 cm.N点位移可用同样方法判定. 答案:2.0 0 12. 如图所示,在直线PQ的垂线OM上有A、B两个声源,A、B分别距O点6 m和1 m,两个声源同时不断向外发出波长都为2 m的完全相同的声波,在直线PQ上从-∞到+∞的范围内听不到声音的区域共有多少个? 解析:经数学归纳,若某点到两波源的路程差为波长的整数倍,即Δx=nλ(n=0,1,2,…),则该点振动加强,若某点到两波源的路程差为半波长的奇数倍,即Δx=(2n+1)(n=0,1,2,…),则该点振动减弱. 直线PQ上的O点距两波源A、B的路程差最大,即AO-BO=(6-1)m=5 m=λ,故O点为减弱点.由O向-∞或由O向+∞,直线PQ上各点到两波源A、B的路程差渐渐减小,其中Δx=λ的点有两个,Δx=λ的点有两个,所以在直线PQ上从-∞到+∞的范围内听不到声音的区域共有5个. 答案:5个
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