【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第十一章 第3讲 波的干涉和衍射 多普勒效应课时提能演练 新人教版(1).doc

波的干涉和衍射多普勒效应(20分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。每小题只有一个选项正确)1.(2014厦门模拟)如图所示,橡皮绳上甲波峰向右传播,乙波谷向左传播,若它们的振幅和波长都相同,则它们相遇时互相叠加如图所示。此时图中的m、n、x、y等质点的振动情况是()a.m向上、n向下b.m向下、n向上c.m向右、n向左d.x、y均静止【解题指南】解答本题应明确以下两点:(1)利用叠加原理和波形图分析叠加区域质点的位移。(2)据波的传播方向判断质点的振动方向并结合叠加原理分析叠加区域质点的速度方向。【解析】选b。橡皮绳的甲、乙脉冲半波在传播过程中波形保持不变,一直向前平移。在相遇处互相叠加,据波的叠加原理可判断出下一时刻m、x点位移为负,n、y点位移为正,因此m点振动方向向下,n点振动方向向上,x点速度方向向下,y点速度方向向上。但各质点此时位移矢量和均为零,b对。2.(2014龙岩模拟)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 hz,在汽车向你驶来又擦身而过的过程中,下列说法正确的是()a.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率等于300 hzb.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率小于300 hzc.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率大于300 hzd.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率小于300 hz【解析】选d。由多普勒效应可知,声源与观察者靠近过程中,观察者接收到的波的频率增大,a、b错;相互远离过程中,观察者接收到的波的频率减小,c错d对。【总结提升】多普勒效应问题的判断(1)对于生产生活中所遇到的有关波的物理现象是否属于多普勒效应问题,应从题中获取相关信息,是否属于由于波源与观察者相对运动造成观察者接收到的频率变化问题,从而判断是否属于多普勒效应的应用。(2)多普勒效应中判断波源或观察者的运动方向及速度时,只需比较波源频率f源和观察者感受到的频率f观间的大小关系,当f源f观时,二者间距在增大,f源f观时,二者间距在减小。3.如图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5cm,且图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和0.5 m。c点是be连线的中点,下列说法中不正确的是()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20cmc.图示时刻c点正处于平衡位置且向水面以上运动d.从图示的时刻起经0.25s,b点通过的路程为20cm【解题指南】稳定的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳定,但加强区和减弱区的质点仍然在振动,本题需明确,根据波峰及波谷可判断波的传播方向,进而判断出振动加强区及减弱区。【解析】选a。由波的干涉知识可知题图中的质点a、b、e的连线处波峰和波峰或波谷和波谷叠加,是加强区,过d、f的连线处和过p、q的连线处波峰和波谷叠加,是减弱区。c、e两点是振动的加强点,不可能静止不动,所以a选项错误。在图示时刻,a在波峰,b在波谷,它们的振动是加强的,振幅均为两列波的振幅之和,均为10cm,此时的高度差为20 cm,所以b选项正确。a、b、c、e均在振动加强区,且在同一条直线上,由题图可知波是由e处向a处传播,在图示时刻的波形图线如图所示,由图可知c点向水面以上运动,所以c选项正确。波的周期t=v=0.5s,经过0.25s,即经过半个周期,质点通过的路程为振幅的2倍,所以振动加强点b通过的路程为20cm,d选项正确,故选a。4.沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示,其波速为200m/s,下列说法中正确的是()a.图示时刻质点b的速度方向沿y轴正方向b.图示时刻质点a的加速度为零c.若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为50hzd.若该波发生明显的衍射现象,该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多【解析】选c。因波向x轴正方向传播,故图示时刻质点b向y轴负方向振动,a错;图示时刻质点a的加速度最大,b错;因该波的频率f=v=2004hz=50 hz,故c对;因该波的波长为4 m,所以障碍物或孔的尺寸应小于4 m或接近4 m,故d错。【变式备选】在同一地点有两个静止的声源,发出声波1和声波2在同一空间的空气中沿同一方向传播,如图所示为某时刻这两列波的图像,则下列说法中正确的是()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.这两列波传播的方向上,可能会产生稳定的干涉现象d.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【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正确;由f=v,可知声波1的频率小,所以在这两列波的传播方向上,不会产生稳定的干涉现象,c、d错。5. (2014乐山模拟)如图所示,s1、s2为水面上相距2m的两个波源,振动频率均为f=5hz,并且相位总是相同,水波的速度v=2m/s,s1、s2的连线与河岸mn平行。则靠近mn的水面上的振动加强的点有()a.3个b.6个c.9个d.12个【解析】选c。由波速公式v=f得,水波波长=vf=0.4m。过s1、s2的连线作垂直平分线,交mn于p0点,如图所示,因路程差s=p0s1-p0s2=0,故p0为振动加强点。在p0的右侧任意一点p,路程差s=ps1-ps2,因ps1-ps2s1s2,故0s2m=5,满足s=n的点为振动加强点,故n=1、2、3、4,即p0点右侧有4个振动加强点。由对称性知p0点左侧也有4个振动加强点,故靠近mn的水面上共有9个振动加强的点。二、非选择题(本大题20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)6.(能力挑战题)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=2.5s时,m点的位移为多少?n点的位移为多少?【解析】由题图可知,两列波的波长分别为a=0.2m,b=0.4m,(2分)波源的起振方向都沿y轴负方向,两波的周期分别为ta=av=0.5s,tb=bv=1s。(2分)由于t=0时m点距a波波前0.5m,距b波波前0.3m,故两波传播到m点时经历的时间分别为ta=1.25s,tb=0.75s。(3分)当t=2.5s时,a波使m点已振动的时间为t-ta=1.25s=