高中物理第章机械波波衍射和干涉课后提升作业新人教选修

高中物理第章机械波.波的衍射和干预课后提升作业新人教版选修高中物理第章机械波.波的衍射和干预课后提升作业新人教版选修PAGE高中物理第章机械波.波的衍射和干预课后提升作业新人教版选修12.4波的衍射和干预课后提升作业【基础达标练】1.(2018·南京高二检测)在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频次是5Hz,水波在水波槽中的流传速度是0.05m/s,为察看到显然的衍射现象,小孔直径d应为()A.10cmB.5mC.d>1cmD.d<1cm【分析】选D。此题察看波发生显然衍射的条件,一般直接比较孔的直径d与水波波长λ的关系即可,当d<λ时必定发生显然的衍射,由题知水波的波长λ==m=0.01m=1cm,即孔径d应与1cm相当或比它还小。2.(多项选择)对于干预和衍射现象的正确说法是()A.两列波在介质中叠加必定产生干预现象B.因衍射是波独有的特点,因此波碰到阻拦物时必定能发生显然衍射现象C.叠加规律运用于全部波D.只有频次同样的两列波叠加才能产生坚固的干预现象【分析】选C、D。频次同样是产生干预的必需条件,故A错误、D正确;全部波在任何条件下都会发生衍射现象,但只有阻拦物的尺寸与波长相差不多或比波长小,衍射现象才能显然,故B错误;波的叠加,没有条件限制,故C正确。3.(2018·长沙高二检测)已知空气中的声速为340m/s,现有几种声波:(1)周期为s;(2)频次为104Hz;(3)波长为10m。它们流传时若碰到宽度约为13m的阻拦物,发生显然衍射现象的是()A.(1)和(2)B.(2)和(3)C.(1)和(3)D.都能够【分析】选C。此题察看发生显然衍射现象的条件。第一由v=λ·f=计算各样波的波长。题中三种声波的波长分别为λ1=vT=340×m=17m;λ2==0.034m;λ3=10m。因为λ1大于阻拦物的宽度,因此能发生显然衍射现象;λ2远小于阻拦物的宽度,因此不可以够发生显然的衍射现象;λ3与阻拦物的宽度相差不多,也能发生显然衍射现象,因此C正确。4.(多项选择)(2018·武汉高二检测)以以下图,沿一条直线相向流传的两列波的振幅和波长均相等,当它们相遇时可能出现的波形是以以下图中的()【分析】选B、C。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)重叠的地区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,因此选项B正确。当两列波完满相遇时(即重叠在一同),由波的叠加原理可知,全部质点振动的位移均等于每列波独自流传时惹起的位移的矢量和,使得全部的质点振动的位移加倍,因此选项C也是正确的。5.(多项选择)以以下图为两列相关水波的叠加情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,两列波的振幅均为5cm,且图示范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和1m,则以下说法正确的选项是()A.C、D点是振动增强点B.C、D点是振动减弊端C.A、B两点的竖直高度差为10cmD.A、B两点的竖直高度差为20cm【分析】选B、D。图示时辰,C、D两点是波峰和波谷的相遇点,是振动的减弊端,A错、B对。A、B两点分别是波峰与波峰的交点和波谷与波谷的交点,是振动的增强点,它们的振幅均为10cm,故A、B两质点的竖直高度差为20cm,C错、D对。【赔偿训练】(多项选择)以以下图是水波干预表示图,S1、S2是两波源,A、D、B三点在一条直线上,两波源频次同样,振幅相等,以下说法正确的选项是()A.质点A一会儿在波峰,一会儿在波谷B.质点B一会儿在波峰,一会儿在波谷C.质点C一会儿在波峰,一会儿在波谷D.质点D一会儿在波峰,一会儿在波谷【分析】选A、B、D。在波的干预中,振动增强地区里的质点总在自己的均衡地点双侧做简谐振动,但是质点的振幅较大,为A1+A2。此题中因为A1=A2,故振动减弱区的质点其实不振动,即质点C不振动,而此时A点是波峰与波峰相遇,是增强点,B点是波谷与波谷相遇,是增强点。又A、D、B三点在同一条振动增强线上,这条线上任一点的振动都是增强的,故此三点都为增强点,这样,此三点都是一会儿在波峰,一会儿在波谷,故A、B、D正确,C错误。【易错提示】解答此题的两个易错点:(1)对增强区、减弱区不理解,认为两个增强点A、B之间是减弊端。(2)对叠加原理不清楚,误认为C点也是振动的。6.(2018·衡水高二检测)两个不等幅的脉冲波在平均介质中均以1.0m/s的速度沿同向来线相向流传,t=0时辰的图形以以下图,图中小方格的边长为0.1m,则以下不同样时辰,波形错误的选项是()【分析】选C。依据波的叠加原理可知,叠加后任一点位移为两列波分别惹起位移的矢量和,经0.3s、0.4s、0.5s、0.6s后,每列波形往前平移的距离分别为0.3m、0.4m、0.5m、0.6m,由叠加原理可知A、B、D正确。7.以以下图,实线和虚线表示振幅、周期同样,沿同一条直线向相反方向流传的两列正弦波刚相遇的情况,分析相遇后时辰,各质点a、b、c、d、e的位移大小和速度方向的情况,并说明哪些点是振动增强的,哪些点是振动减弱的?【分析】依据波的独立流传原理,相遇后时辰,两列波应按以以下图叠加,又由波的叠加原理,叠加地区内a、b、c、d、e各质点的位移都是零,但速度各不同样,此中a、c、e三质点速度最大,方向以以下图,而b、d两质点速度为零。这说明在叠加地区内,a、c、e三质点的振动是增强的,b、d两质点的振动是减弱的。答案:看法析【赔偿训练】如图甲所示,两列波的振幅和波长都同样,流传方向相反,在相遇的某一时辰,两列波“消逝”,如图乙所示,此时x、y两质点的运动方向是()A.x向下,y向上B.x向上,y向下C.x和y都向上D.x和y都向下【分析】选A。由带动法可判断两列波在x点惹起的振动均向下,在y点惹起的振动均向上,由波的叠加可知,x、y的振动为合运动,因此x向下运动,y向上运动。8.甲、乙两人分乘两只小船在湖中垂钓,两船相距24m。有一列水波在湖面上流传,使每只船每分钟上下浮动20次,当甲船位于波峰时,乙船位于波谷,这时两船之间还有5个波峰。(1)此水波的波长为多少?波速为多少?(2)若此波在流传过程中碰到一根直立的电线杆,能否会发生显然的衍射现象?(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞,桥墩直径为3m,桥墩处能否看到显然衍射?(4)若该桥为一3m宽的涵洞,洞后能否发生显然衍射?【分析】(1)由题意知:周期T=s=3s。设波长为λ,则5λ+=24m,λ=m。由v=得,v=m/s=m/s。(2)因为λ=m,大于直立电线杆的直径,因此此波经过直立的电线杆时会发生显然的衍射现象。(3)、(4)因为λ=m>3m,因此此波不论是经过直径为3m的桥墩,仍是经过宽为3m的涵洞,都能发生显然的衍射现象。答案:(1)mm/s(2)会(3)能(4)能【能力提升练】1.(2018·青岛高二检测)以以下图,MN是水池的边沿,S1和S2是水池中水面上两个振动情况完满同样的相关波源,它们激起的水波波长为2m。S1和S2连线垂直于MN,且它们与MN的距离分别是8m和3m。设MN足够长,则在水池界限MN上共有几处水面是安静的()A.1处B.3处C.5处D.无数处【分析】选C。在MN上任取一点P,连结PS1、PS2,由几何知识可知PS1-PS2≤S1S2=5m因此(PS1-PS2)能够取1m、3m、5m,取5m时即对应图中的P0点,取1m、3m时左右可分别取点,因此合计有5处水面是安静的。2.以以下图,正中O是水面上一波源,实、虚线分别表示该时辰的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的波形将散布于()A.整个地区B.暗影Ⅰ之外处域C.暗影Ⅱ之外处域D.暗影Ⅲ之外处域【分析】选B。由题图中可直观看出,半波长为实虚两圆半径之差,且可看出挡板A的尺寸比波长大得多,而小孔B与波长长度差不多。据波发生显然衍射的条件知道,该波在挡板A处的衍射现象很不显然,即能够为波沿直线流传,故Ⅰ区内水面无波形,故A、C、D选项不正确;该波的波长与小孔B差不多,能够产生显然的衍射,故在暗影区Ⅲ、Ⅱ以内,显然存在衍射波的波形,故B选项正确。

【赔偿训练】以以下图,相邻实线间的距离等于一个波长,试大概画出波经过孔A和B以及碰到阻拦物C和D今后的流传情况。【分析】由题图可知,孔A和阻拦物D跟波长相差不多,因此,从孔A传出的波和遇阻拦物D今后的波均有显然的衍射现象;孔B和阻拦物C跟波长比较相差较大,因此,从孔B传出的波和遇阻拦物C今后的波无显然的衍射现象。在画经过孔A的衍射波时要重申画出的齐心半圆都是以孔A为圆心的;遇阻拦物D今后波的流传并无受影响;而从孔B传出的波和遇阻拦物C今后的波只沿直线流传。因此从孔A、B传出的波和遇阻拦物C、D今后的波以以下图。答案:看法析图3.以以下图,空间同一平面上有A、B、C三点,AB=5m,BC=4m,AC=3m,A、C两点处有完满同样的两个波源,振动频次为1360Hz,波速为340m/s,则BC连线上振动减弱的地点有几处?【分析】由题意可得该波的波长为:λ==m=0.25mBC上的点到A处和C处的距离之差知足:1m≤Δx≤3m而振动减弱的点知足:Δx=(2n+1)联立解得:3.5≤n≤11.5,故n可取4、5、6、7、8、9、10、11等8个值,对应BC上有8个振动减弱的点。答案:8处【赔偿训练】(2018·郑州高二检测)以以下图,在半径为R=45m的圆的圆心O处和圆周上A处,有两个功率差不多的喇叭,同时发出两列完满同样的声波,且波长λ=10m。若人站在B处,正好听不到声音;若沿逆时针方向从B走到A,则时而能听到声音,时而听不到声音。试问在抵达A点以前,还有几处听不到声音?【分析】因为波源A、O到B点的波程差为Δs=s1-s2=R=45m=4λ,因此在B点发生干预相消现象。在圆周上任一点C处听不到声音的条件为Δs=s1-s2=±(2k+1)=±5(2k+1)m将s2=R=45m代入上式得s1=±5(2k+1)m+45m因此有s1=(10k+50)m或s1=(-10k+40)m又0<s1<2R=90m因此0<(10k+50)m<90m或0<(-10k+40)m<90m解得-5<k<4即k可取-4、-3、-2、-1、0、1、2、3,因此在抵达A点以前还有8处听不到声音。答案:8处4.以以下图,S是水面波的波源,x、y是挡板,S1、S2是两个狭缝(SS1=SS2,狭缝的尺寸比波长小得多),试回答以下问题:(1)若闭上S1,只翻开S2,会看到什么现象?(2)若S1、S2都翻开,会发生什么现象?(3)从两个狭缝S1、S2流传的两列波在某一时辰的图形以以下图,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,哪些点振动最强,哪些点振动最弱?【分析】(1)只翻开S2,波源S产生的波流传到狭缝S2时,因为狭缝的尺寸比波长小,则水波在狭缝S2处发生显然的衍射现象,水面波以狭缝S2处为中心向挡板另一侧流传开来。(2)因为SS1=SS2,从波源发出的水波流传到S1、S2处时它们的振动情况完满同样,当S1、S2都翻开时产生两列相关波源,它们在空间相遇时产生坚固的干预现象,出现一些地方振动增强,一些地方振动减弱的现象,增强区与减弱区互相间隔,发生显然的干预现象,出现坚固的干预图样。(3)由题图可知,点D是波峰与波峰相遇处,是振动最强点;点B是波谷与波谷相遇处,也是振动最强点;点A、C是波峰与波谷相遇的地方,这两点振动最弱。答案:(1)在S2处发生显然的衍射现象(2)在挡板后发生坚固的干