《波的干涉衍射》同步练习1.docx
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《波的干涉衍射》同步练习1.docx
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《波的干涉衍射》同步练习1
《波的干涉、衍射》同步练习
知识点一 波的干涉
1.两列波在某区域相遇,下列说法中正确的是
( ).
A.两列波相遇前后能够保持各自的状态而不互相干扰
B.由于一切波都能发生干涉,故这两列波相遇一定能产生干涉图样
C.若这两列波叠加后,出现某些区域振动加强,某些区域振动减弱,这两列波发生了干涉
D.在两列波重叠区域里,任何一个质点的位移都是由这两列波引起的位移的矢量和
解析 根据波的独立传播原理,选项A正确;一切波都能发生叠加,但是要产生干涉图样则两列波必须具备频率相同、相位差固定的条件,选项B错;若两列波叠加,出现某些区域振动加强、某些区域振动减弱的现象,这就是波的干涉,选项C正确;根据波的叠加原理,选项D正确.
答案 ACD
2.如图2-5、6-9所示,沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等,当它们相遇时可能出现的波形是下图中的
( ).
图2-5、6-9
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,在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有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,所以选项B正确.当两列波完全相遇时(即重叠在一起),由波的叠加原理可知,所有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,使得所有的质点振动的位移加倍,所以选项C也是正确的.
答案 BC
3.如图2-5、6-10所示为声波干涉演示仪的原理图,两个U形管A和B套在一起,A管两侧各有一小孔.声波从左侧小孔传入管内,被分成两列频率________的波.当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时,若两列波传播的路程相差半个波长,则此处声波的振幅________;若传播的路程相差一个波长,则此处声波的振幅________.
图2-5、6-10
解析 声波从左侧小孔传入管内,被分成两列频率相同的波且相位差固定.若波程相差为半波长的偶数倍,则干涉相长;若波程相差为半波长的奇数倍,则干涉相消.所以若两列波传播的路程相差半个波长,则此处声波的振幅减小;若传播的路程相差一个波长,则此处声波的振幅增大.
答案 相同 减小 增大
知识点二 波的衍射
4.如图2-5、6-11所示,圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰,下列说法正确的是
( ).
图2-5、6-11
A.水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射
B.水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射
C.水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射
D.水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射
解析 衍射现象是相对直线传播而言的,由于波源在O点,如果没有波的衍射现象而沿直线传播的话,它能传播到CABD所围的范围,所以选项A、C错;衍射现象主要体现一个“绕”字,所以只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射,不一定非得绕到障碍物后面的每一点,所以选项B对、D错.
答案 B
5.关于波的衍射,下列说法正确的是
( ).
A.衍射是机械波特有的现象
B.对同一列波,缝、孔或障碍物越大衍射现象越明显
C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
D.声波容易发生明显的衍射现象是由于声波的波长较长
解析 衍射是一切波特有的现象,选项A、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差不多或比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象,选项B错误;声波的波长1.7cm到17m之间,一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比,由于声波的波长较长,所以声波容易发生明显的衍射现象,选项D正确.
答案 D
6.下列事实属于明显的衍射现象的是
( ).
A.池塘里的水波,遇到突出水面的小石块,小石块对波的传播没有影响
B.水波前进方向上有一障碍物,其后面没有水波传播过去
C.水波前进方向上有一带孔的屏,水波通过小孔传播到屏后的区域
D.板胡的声音比弦声更响
解析 波绕过障碍物(或小孔)的现象叫衍射现象,故A、C正确;又因为水波没有绕过障碍物,所以B错;声音的响亮与否不是衍射现象所决定的,故D错.
答案 AC
知识点三 多普勒效应
7.关于多普勒效应,下列说法正确的是
( ).
A.只要波源在运动,就一定能观测到多普勒效应
B.只要观测者在运动,就一定能观测到多普勒效应
C.只要波源与观测者之间有相对运动,就一定能观测到多普勒效应
D.当发生多普勒效应时,观测者感觉到的频率可能在增大,也可能在减小
解析 若波源与观测者一起同方向、同速度运动,则观测者观察不到多普勒效应.
答案 CD
8.图2-5、6-12中,在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播,波速v=400m/s.为了接收信号,在x=400m处设有一接收器A(图中未标出).已知t=0时,波已经传播到x=40m,则下列说法中不正确的是( ).
图2-5、6-12
A.波源振动的周期为0.05s
B.x=40m处的质点在t=0.5s时位移最大
C.接收器在t=1.0s时才能接收到此波
D.若波源向x轴负方向移动,则接收器接收到的波的频率将小于20Hz
解析 波源振动的周期T=
=
s=0.05s,A正确;x=40m处的质点在t=0.5s时仍在平衡位置,B错误;接收器接收到此波的时间t=
s=0.9s,C错误;由多普勒效应的知识,可知D正确.
答案 BC
9.关于多普勒效应,以下说法正确的有
( ).
A.只有机械波才能产生多普勒效应
B.当波源和观测者都运动时就产生多普勒效应
C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化
D.产生多普勒效应的原因是观测者接收到的频率发生了变化
解析 多普勒效应是波动过程共有的特征,无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应.产生多普勒效应的原因是波源和观测者有相对运动,导致观测者接收到波的频率发生了变化,而波源的频率不变,故选项D正确,A、B、C错误.
答案 D
10.火车上有一个声源发出一定的乐音.当火车静止、观测者也静止时,观测者听到并记住了这个乐音的音调.以下情况中,观测者听到这个乐音的音调比原来降低的是
( ).
A.观测者静止,火车向他驶来
B.观测者静止,火车离他驶去
C.火车静止,观测者乘汽车向着火车运动
D.火车静止,观测者乘汽车远离火车运动
解析 观测者与声源相向运动时,观测者接收到的声波的频率变大,听到的乐音音调比原来要高;观测者与声源背离运动时,观测者接收到的声波的频率变小,听到的乐音音调比原来要低,故选项B、D正确.
答案 BD
11.波源振动的频率为f0,波源在介质中运动时,波源的前方介质振动的频率为f1,波源后方介质振动的频率为f2,则三者的关系为
( ).
A.f1=f2=f0B.f1=f2>f0
C.f1=f2<f0D.f2<f0<f1
解析 f0由波源每秒钟所振动的次数决定,介质振动的频率由波源频率及波源相对介质是否移动来决定.波源运动时,在波源的正前方介质振动的频率高于波源振动的频率.
答案 D
12.两相干声源A、B相距35m,发出振动情况完全相同的声波,声波的波长为10m,分析在A、B连线之间有几处听不到声音?
解析 在AB连线上任取一点P,设P到A、B的距离之差为Δs,由几何关系可知:
-35m<Δs<35m
若P点听不到声音则满足:
Δs=(2k+1)
(k为整数)
由以上两式可解得:
-4<k<3,
即k可取-3、-2、-1、0、1、2,
可见在AB连线之间共有6处听不到声音.
答案 6处
13.如图2-5、6-13所示,在同一均匀介质中有S1和S2两个波源,这两个波源的频率、振动方向均相同,且振动的步调完全一致,S1与S2之间相距为4m,若S1、S2振动频率均为5Hz,两列波的波速均为10m/s,B点为S1和S2连线的中点,今以B点为圆心,以R=BS1为半径画圆.
图2-5、6-13
(1)该波的波长为多少?
(2)在S1、S2连线上振动加强的点有几个,它们距S1的距离为多少?
(3)在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点?
解析
(1)由公式λ=
,
得λ=
=2m.
(2)S1、S2之间恰好有2个波长,由对称性可直接判断B点为加强点,A、B、C三点分别为S1、S2连线的等分点,由图形可知,AS2-AS1=λ,CS1-CS2=λ,故A与C两点也为加强点,故在S1、S2连线上有3个加强点分别为:
AS1=
=1m,BS1=λ=2m,CS1=
λ=3m.
(3)A、B、C三点为振动加强的点,过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点,显然这六个点也为加强点,故圆周上共有六个加强点.
答案
(1)2m
(2)3个 1m 2m 3m (3)6个
14.如图2-5、6-14所示为某一报告厅主席台的平面图,AB是讲台,S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭,它们之间的相互位置和尺寸如图所示.报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫.为了避免啸叫,话筒最好摆放在讲台上适当的位置,在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消.已知空气中声速为340m/s,若报告人声音的频率为136Hz,问讲台上这样的位置有多少个?
图2-5、6-14
解析 相应于声频f=136Hz的声波的波长是λ=
=2.5m①
式中v=340m/s是空气中的声速.在下图中,O是AB的中点,P是OB上任一点.将
-
表示为
-
=k
②
式中k为实数,当k=0,2,4,…时,
从两个喇叭来的声波因干涉而加强;
当k=1,3,5,…时,
从两个喇叭来的声波因干涉而相消.由此可知,O是干涉加强点;对于B点,
-
=20m-15m=4
③
所以,B点也是干涉加强点.因而O、B之间有两个干涉相消点,由对称性可知,AB上有4个干涉相消点.
答案 4个
对波的干涉现象的理解
1.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题.内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声,干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声.干涉型消声器的结构及气流运行如图2-5、6-5所示,产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播.当声波到达a处时,分成两束相干波,它们分别通过r1和r2的路程,再在b处相遇,即可达到消弱噪声的目的.若Δr=r2-r1,则Δr等于
( ).
图2-5、6-5
A.波长λ的整数倍B.波长λ的奇数倍
C.半波长
的奇数倍D.半波长
的偶数倍
解析 根据波的干涉,两列波的路程差等于半波长奇数倍时,叠加后减弱,从而达到消弱噪音的目的,C正确.
答案 C
2.在开展研究性学习活动中,某校同学进行了如下实验:
如图2-5、6-6所示,从入口S处送入某一频率的声音,通过左右两条管道SAT和SBT传到了出口T处,并可以从T处监听声音,左侧B管可以拉出或推入以改变B管的长度,开始时左右两侧管道关于S、T对称,从S处送入某一频率的声音后,将B管逐渐拉出,当拉出的长度为l时,第一次听到最小的声音,设声速为v,则该声音的频率为
( ).
图2-5、6-6
A.
B.
C.
D.
解析 当第1次听到最小的声音,说明SBT和SAT的路程差是这一频率声波的半个波,从而相互消弱,则2l=
,而λ=
,故f=
,C选项正确.
答案 C
对波的衍射现象的理解
3.如图2-5、6-7所示,波长相同的水波通过宽度不同的孔,在甲图中发生了明显的衍射现象,这是因为________的缘故.在乙图,孔后面的水波是在连接波源和孔边的两条直线所限制的区域里传播,这是因为________的缘故.
图2-5、6-7
答案 小孔的尺寸与水波波长差不多 孔的尺寸比波长大
4.下列现象属于波的衍射现象的是
( ).
A.“隔墙有耳”
B.“空山不见人,但闻人语声”
C.“余音绕梁,三日而不绝”
D.夏日雷声轰鸣不绝
解析 “余音绕梁,三日而不绝”和夏日雷声轰鸣不绝主要是声音的反射现象所引起的.
答案 AB
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- 波的干涉衍射 干涉 衍射 同步 练习
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