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2019-2020年高中物理第十二章机械波
12.4波的衍射和干涉检测新人教版选修1.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率是5Hz,水波在水波槽中的传播速度是
0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d应为 A.10cmB.5mC.d1cmD.d1cm【解析】 本题考查波发生明显衍射的条件,一般直接比较孔的直径d与水波波长λ的关系即可,当dλ时肯定发生明显的衍射,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.【答案】 D2.两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以
1.0m/s的速度沿同一直线相向传播,t=0时刻的图形如图所示,图中小方格的边长为
0.1m,则以下不同时刻,波形错误的是 【解析】 根据波的叠加原理可知,叠加后任一点位移为两列波分别引起位移的矢量和,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.【答案】 C3.在同一介质中两列频率相同,振动步调一致的横波互相叠加,则下列说法错误的是 A.波峰与波谷叠加的点振动一定是减弱的B.振动最强的点经过T后恰好回到平衡位置,因而该点的振动是先加强,后减弱C.振动加强区和减弱区相间隔分布,且加强区和减弱区不随时间变化D.加强区的质点某时刻位移可能是零【解析】 当频率相同、步调一致的两列波叠加时,若波峰与波谷叠加必为减弱点,A正确;振动加强点并不是指其位移就最大,有时可能为零,所以B错,C、D对.【答案】 B4.下列关于两列波相遇时叠加的说法不正确的是 A.相遇后,振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强B.相遇后,两列波的振动情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】 两列波相遇后,每一列波引起的振动情况都保持不变,而在相遇的区域里质点的振动则是两列波共同作用的结果,故A选项错误,B、C选项正确.几个人在同一房间说话,声带振动发出的声波在空间中相互叠加后,不改变每列波的振幅、频率,所以声波到人的耳朵后,仍能分辨出不同的人所说的话,故D正确.【答案】 A5.如下图所示,S
1、S2为水波槽中的两个波源,它们分别激起两列水波,图中实线表示波峰,虚线表示波谷.已知两列波的波长分别为λ
1、λ2,且λ1λ2,该时刻在P点为两列波波峰与波峰相遇,则以下叙述中正确的是 A.P点有时在波峰有时在波谷,振动始终加强B.P点始终在波峰,不可能在波谷C.因为λ1λ2,所以P点的振动不遵守波的叠加原理D.P点的振动遵守波的叠加原理,但并不始终振动加强【解析】 由波面图可知该时刻P点的振动为两列波的波峰与波峰相遇,振动加强.由于两列波是在同种介质中传播,两列波的波速相同,但两列波的波长关系为λ1λ2,所以两列波的下一个波峰到达P点的时间不相同,即P点的振动并不是始终加强的.而波的叠加原理对于不是始终加强的点仍能适用,故正确答案为D.【答案】 D6.多选波长为60m和17m的两列声波在空气中传播时,下列叙述中正确的是 A.波长60m的声波比波长17m的声波传播速度慢B.波长60m的声波比波长17m的声波频率小C.波长60m的声波比波长17m的声波易发生衍射D.波长60m的声波不能被反射【解析】 两列声波在同种介质中波速相同,选项A错误;由v=λf得f=,波长越大,频率越小,选项B正确;波长越大越容易发生衍射,选项C正确;一切波都能发生反射,选项D错误.【答案】 BC7.已知空气中的声速为340m/s.现有几种声波
①周期为1/20s,
②频率为104Hz,
③波长为10m.它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物,能产生显著的衍射现象的是 A.
①和
②D.
②和
③C.
①和
③D.都可以【解析】
①、
②、
③三种声波的波长分别为λ1=340×m=17m,λ2=m=
0.034m,λ3=10m,根据发生明显衍射现象的条件可知,
①、
③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多,能产生明显的衍射现象,故C正确.【答案】 C
8.两列横波在x轴上沿相反的方向传播,如图所示,传播速度都是v=6m/s,两列波的频率都是f=30Hz.在t=0时,这两列波分别从左右两侧恰好传到S1和S2处,使S1和S2都开始向上运动且做简谐运动,S1的振幅为2cm,S2的振幅为1cm,已知质点A到S1,S2的距离=
2.95m,=
4.25m,当两列波到达A点时,A点振幅多大?【解析】 由题可知,两列波的波长λ==m=
0.2m,又Δs=-=
1.30m,由此可知Δs=λ,故A点振动减弱,振幅A=A1-A2=2-1cm=1cm.【答案】 1cm能力提升1.如下图甲所示,两列相同的波沿一直线相向传播,当它们相遇时,下图乙所示的波形中可能的是 A.a和bB.b和cC.c和dD.a和d【解析】 当两列波的前半个波或后半个波相遇时,根据波的叠加原理,前半个波或后半个波重叠区域内所有质点此刻的振动合位移为零,而两列波的后半个波形或前半个波形不变,b图正确.当两列波完全相遇时,所有质点振动的位移等于两列波单独传播时引起的位移的矢量和,故C正确.【答案】 B2.如图所示,MN是水池的边缘,S1和S2是水池中水面上两个振动情况完全相同的相干波源,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,则在水池边界MN上共有几处水面是平静的 A.1处B.3处C.5处D.无数处【解析】 在MN上任取一点P,连接PS
1、PS2,由几何知识可知PS1-PS2≤S1S2=5m所以PS1-PS2可以取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,所以共计有5处水面是平静的.【答案】 C3.多选如图所示,在一条直线上两个振源A、B相距6m,振动频率相等.t0=0时刻,A、B开始振动,且都只振动一个周期,振幅相等,振动图象如图A为甲,B为乙.A向右发出一个脉冲波,B向左发出一个脉冲波,t1=
0.3s时刻两列波在A、B间的C点开始相遇,则 A.波在A、B间传播速度为10m/sB.两列波在波长都是4mC.在两列波相遇过程中,C点为振动减弱点D.t2=
0.7s时刻B点在平衡位置且速度方向向下【解析】 波速为v==m/s=10m/s,A正确.由振动图象知T=
0.2s,则波长为λ=vT=10×
0.2m=2m,选项B错.两列波相向运动,振动完全反相,故C点是减弱点,C正确.经
0.7s,波A向右传播7m,刚好是B点在平衡位置且向下振,D正确.【答案】 ACD4.音箱装置布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部,但是它又有不利的一面,对于音箱发出的声音来说,布网就成了障碍物,它阻碍了声音的传播,造成了声音的失真.有的生产厂家就把布网安装上子母扣,这样听音乐时就可以将布网卸下来,从而获得真实的听觉效果,听同样的音乐时,不卸下布网跟卸下布网相比较,你认为声音损失掉的主要是 A.高频成分B.低频成分C.中频成分D.不能确定【解析】 当声音从音箱发出遇到布网这一障碍物时,若声波的波长比布网的直径大或者和它差不多时,就可以发生明显的衍射现象,这样布网就不能阻挡这部分声波,布网可以阻挡波长比它的直径小得多的声波,即声音的高频成分,所以选A.【答案】 A5.如图所示,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,同时发出两列完全相同的声波,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.试问在到达A点之前,还有几处听不到声音?【解析】 因为波源A、O到B点的波程差为Δs=s1-s2=R=45m=4λ,所以在B点发生干涉相消现象.在圆周上任一点C处听不到声音的条件为Δs=s1-s2=±2k+1=±52k+1m将s2=R=45m代入上式得s1=±52k+1m+45m所以有s1=10k+50m或s1=-10k+40m又0s12R=90m所以010k+50m90m或0-10k+40m90m解得-5k4即k可取-
4、-
3、-
2、-
1、
0、
1、
2、3,所以在到达A点之前还有8处听不到声音.【答案】 8处。