高中物理课时跟踪检测(七)波的干涉和衍射多普勒效应及其应用鲁科选修3-4

课时跟踪检测七 波的干涉和衍射 多普勒效应及其应用 时间30分钟 满分50分 一、选择题共6小题,每小题5分,共30分,每小题只有一个选项正确。

1.“闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸 A.跟声波波长相差不多,声波发生明显衍射 B.比声波波长大得多,声波不能发生衍射 C.跟光波波长相差不多,光波也发生明显衍射 D.比光波波长大得多,光波不能发生衍射 2.利用水波发生仪得到的水面波形如图1中a、b所示,则 图1 A.图a、b均显示了波的干涉现象 B.图a、b均显示了波的衍射现象 C.图a显示了波的干涉现象,图b显示了波的衍射现象 D.图a显示了波的衍射现象,图b显示了波的干涉现象 3.有一障碍物的尺寸为10 m,下列哪些波在遇到它时衍射现象最明显 A.波长为4 m的机械波 B.波长为10 m的机械波 C.频率为40 Hz的声波 D.频率为5 000 MHz的电磁波波速为3108 m/s 4.如图2所示,MN是足够长的水池边,S1和S2是池中水面上两个振动情况完全相同的波源,它们激起的水波的波长均为2 m,S1、S2连线垂直MN于O,O处与S1、S2分别相距8 m和5 m,则O处的振动情况是 图2 A.振动始终加强 B.振动始终减弱 C.振动时强时弱 D.无法判断 5.如图3所示表示两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷,设两列波的振幅均为5 cm,且在图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1 m/s和0.5 m。C点是BE连线的中点,下列说法错误的是 图3 A.C、E两点都保持静止不动 B.图示时刻A、B两点的竖直高度差为20 cm C.图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动 D.从图示的时刻起经0.25 s后,B点通过的路程为20 cm 6.在同一地点有两个静止的声源,发出的声波1和声波2在同一空间的空气中沿同一方向传播,如图4所示为某时刻这两列波的图像,则下列说法中正确的是 图4 A.声波1的速度比声波2的速度大 B.相对于同一障碍物,声波1比声波2更容易发生衍射现象 C.在这两列波传播的方向上,会产生稳定的干涉现象 D.在这两列波传播方向上运动的观察者,听到这两列波的频率可以相同 二、非选择题共2小题,共20分 7.8分如图5所示,两列简谐横波均沿x轴传播,传播速度的大小相等。其中一列沿x轴正方向传播如图中实线所示,另一列沿x轴负方向传播如图中虚线所示。这两列波的频率相等,振动方向均沿y轴方向。则图中x=1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x=________处的点,振幅最小的是x=________处的点。

图5 8.12分如图6所示,S是水面波的波源,x、y是挡板,S1、S2是两个狭缝,且SS1=SS2,狭缝的尺寸比波长小得多,试回答以下问题 图6 1若闭上S1,只打开S2会看到什么现象 2若S1、S2都打开,会发生什么现象 3若实线和虚线分别表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D各点中,哪些点向上振动最强,哪些点向下振动最强,哪些点振动最弱 答 案 1.解析选A 发生明显衍射现象的条件为障碍物或孔的尺寸比波长小,或与波长相差不多,故C错误;
任何波都能发生衍射,衍射是波特有的现象,与障碍物大小无关,故B、D错误。

2.解析选D 由波的干涉和衍射概念知,图a是一列波的传播,显示了波的衍射现象,图b是两列波的传播,显示了波的干涉现象。

3.解析选B 空气中声波波速大约为340 m/s,由λ=v/f可算出声波的波长为8.5 m;
频率为5 000 MHz的电磁波的波长为0.06 m。所以选项B中波长与障碍物尺寸接近,衍射现象最明显。

4.解析选B O点距两个波源S1、S2的距离差Δr=8-5 m=3 m,由于水波的波长为2 m,故Δr=λ,由此可知O点是振动减弱点,且始终振动减弱,故选项B正确。

5.解析选A 加强区是质点A、B、E的连线处,减弱区是过D、F的连线处和过P、Q的连线处,C、E为振动加强点,不可能静止不动。图示时刻,A在波峰,B在波谷,它们的振动是加强的,故振幅均为两列波振幅之和,此时两点的高度差为20 cm。波是由E向A处传播的,在图示时刻,A、B、C、E等质点的波形图如图所示,由图可知,C点向上运动,波的周期T==0.5 s,t=0.25 s=,B点通过的路程为s=2A=210 cm=20 cm,故B、C、D正确。A错误。

6.解析选B 不同频率的声波在同种介质中传播速率相同,A错;
由于声波1的波长长,相对同一障碍物,声波1比声波2更容易发生衍射现象,B对;
由f=可知,声波 1 的频率小,所以在这两列波的传播方向上,不会产生干涉现象,C错;
由于两列波频率不同且沿同一方向传播,据多普勒效应可知沿波传播方向上运动的观察者,听到这两列波的频率不同,D错。

7.解析由波的叠加原理可知,x轴上任一质点的位移等于两列波单独引起的位移的矢量和。

对于x=4,8两点,两列波单独引起的两个分振动相差为0,故这两点振动加强。

对于x=2,6两点,两列波单独引起的两个分振动相差为π,故这两点振动减弱。

答案4,8 2,6 8.解析1只打开S2时,波源S产生的波传播到狭缝S2时,由于狭缝的尺寸比波长小得多,于是水面波在狭缝S2处发生明显的衍射现象,水面波以狭缝S2为波源向挡板另一侧传播开来。

2由于SS1=SS2,所以从波源发出的水面波传播到S1、S2处时,它们的振动情况完全相同,当S1、S2都打开时产生相干波,它们在空间相遇时产生干涉现象,一些地方振动加强,一些地方振动减弱,加强区与减弱区相互间隔开,发生明显的干涉现象。

3质点D是波峰与波峰相遇处,是振动最强点;
质点B是波谷与波谷相遇处,也是振动最强点;
质点A、C是波峰与波谷相遇的地方,这两点振动最弱。

答案1水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来。

2发生明显的干涉现象。

3见解析 4