高中物理第2章机械波5波的干涉、衍射6多普勒效应学业分层测评教科版选修3-4.pdf

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1、精品教案可编辑5 波的干涉、衍射 6 多普勒效应(建议用时：45 分钟)学业达标 1关于波的衍射现象，下列说法正确的是()A当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象C只有波才有衍射现象D衍射是波特有的现象E以上说法均不正确【解析】当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，切不可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象【答案】BCD2如图 2-4-15所示，表示两列同频率相干水波在t0 时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷已知

2、两列波的振幅均为2 cm，波速均为2 m/s，波长均为0.4 m，E点为B、D连线和A、C连线的交点，下列说法正确的是()图 2-4-15AA，C两点是振动减弱点BA，C，E点是振动加强点CB，D两点在该时刻的竖直高度差为8 cmDt0.05 s 时，E点离平衡位置的位移大小为4 cmEt0.05 s 时，D点离平衡位置的位移大小为4 cm精品教案可编辑【解析】图中B，D均为振动加强点，E位于B，D的中线上，故E也是振动加强点，而A，C两点为波峰与波谷相遇，故是振动减弱点 图中所示时刻，B点偏离平衡位置4 cm，而D点偏离平衡位置4 cm，故二者竖直高度差为8 cm，再过 0.05 s，两列波

3、的波峰恰在E点相遇，故E点偏离平衡位置的距离将达到4 cm，而D在平衡位置故正确答案为A、C、D.【答案】ACD3关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()A两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B任何两列波相遇都会叠加C两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点D两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零E两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移可能比振动减弱的质点的位移小【解析】根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以A 错误，B 正

4、确；发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，所以C 错误；因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以D、E正确【答案】BDE4有一障碍物的尺寸为10 m，下列哪些波在遇到它时能产生明显衍射现象()A波长为1 m 的机械波B波长为10 m 的机械波C波长为20 m 的机械波D频率为40 Hz 的声波E频率为5 000 MHz的电磁波(波速为 3 108 m/s)【解析】空气中声波波速大约为340 m/s，由vf可算出频率为40 Hz 的声波的波精品教案可编辑长为 8.5 m；同理可算出频率为5 000 MHz的电磁波的波长为0.06 m 选项 B、C、D 中

5、波长接近或大于障碍物尺寸【答案】BCD5一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况可以使衍射现象更明显()【导学号：18640020】A增大障碍物的尺寸B减小波的频率C缩小障碍物的尺寸D增大波的频率E缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率【解析】波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由vf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，要使衍射现象变得明显，可以通过缩小障碍物的尺寸，同时增大波长即减小波的频率来实现，BCE 选项正确【答案】BCE6当两列水波发生干涉时，如果两

6、列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是()A质点P的振动有时是减弱的B质点P的振动始终是加强的C质点P的振幅最大D质点P的位移始终最大E某时刻质点P的位移可能为零【解析】P点是两列波的波峰的相遇点，故其振动始终是加强的，A 错误，B 正确；质点P处于振动加强区，振幅最大，C 正确；对于某一个振动的质点，位移是会随时间变化的，D 错误；质点振动到平衡位置时，位移为零，E正确【答案】BCE精品教案可编辑7如图 2-4-16所示是水波干涉的示意图，S1、S2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源的频率相同，振幅相等，则下列说法正确的是()图 2-4-16AA点一会儿在波峰，一会儿在波谷BB点一

7、会儿在波峰，一会儿在波谷CC点一会儿在波峰，一会儿在波谷DD点一会儿在波峰，一会儿在波谷EA点与B点一直在波峰【解析】在波的干涉中，振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐振动，只是质点的振幅较大，为A1A2.本题中由于A1A2，故振动减弱区的质点并不振动，而此时A点是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，都是加强点，又A、D、B三点在一条振动加强线上，这条线上任一点的振动都是加强的，故此三点都为加强点，且都是一会儿在波峰，一会儿在波谷而C点是波峰与波谷相遇点，是减弱点，不振动【答案】ABD8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当波源和观察者有相对运动时

8、就产生多普勒效应C声波可以产生多普勒效应D产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化E产生多普勒效应的原因是观察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察者有相对运动，导致观察者接收到的波精品教案可编辑的频率发生了变化，而波源的频率不变，故选项B、C、E正确，A、D 错【答案】BCE9如图 2-4-17所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则()图 2-4-17A该波源正在移向a点B该波源正在移向b点C在a处观察，波的频率变高D在b处观察，波的频率变低E在b处观察，波的频

9、率变高【解析】此题考查的是多普勒效应的模型及原理波源在某一位置产生一列波面后，该波面以该位置为球心，以波速作为传播速度向外传播，反之，由波面可确定出该波面的产生位置，即波源波面半径大，表示产生时间早，传播时间长对照图示，可确定出波源由右向左运动，故A 正确，B 错误由于观察者不动，故波面经过观察者的速度等于波速，而在a处观察时，相邻波面间距比波源不动时的间距小，因而经过观察者的时间间隔短，频率大；同理在b处的时间间隔长，频率小，故选项E 错误，C、D 正确【答案】ACD10 下列哪些现象是多普勒效应()A远去的汽车声音越来越小B炮弹迎面飞来，声音刺耳C火车向你驶来，声调变高，离你驶去，声调变低

10、D大风中，远处的人说话声时强时弱E当声源相对于观察者运动时，声调可能变高，也可能变低【解析】多普勒效应是观察者所接收到的波的频率发生变化的现象炮弹迎面飞来时，精品教案可编辑炮弹和空气摩擦所发出声音，传到人耳中，频率不断升高，即声音刺耳，故B 选项正确；同理C 选项正确声源靠近观察者时，声调会变高，声源远离观察者时，声调会变低，E正确【答案】BCE能力提升 11.如图 2-4-18所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约 60 m，在防波堤后A，B两处有两个小船进港躲避风浪某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有()图 2-4-18A假设波浪的波长约为10 m，则A、

11、B两处小船基本上不受波浪影响B假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响C假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响D假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响E波浪的波长越长，则A、B两处的小船受到波浪的影响越明显【解析】A、B两处小船明显受到影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处的结果，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象【答案】ADE12.如图 2-4-19所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1，振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2，振幅为A2的半个波形b，

12、且f1f2，P为两个波源连线的中点 已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定下列说法正确的是()精品教案可编辑图 2-4-19A两列波比较，a波将先到达P点B两列波同时到达P点C两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1A2Db的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点E两列波相遇时，绳上位移可达A1A2的点只有一个，此点在P点的左侧【解析】因两波波速相等，故两列波能同时到达P点，A 错误，B 正确；因f1f2，由vf可知，12，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为A1A2，位

13、移最大，综上所述，C 错误，D、E 正确【答案】BDE13 下面哪些应用是利用了多普勒效应()A利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况D有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去E我们可以通过摩托车的声音不能判定摩托车是远去还是接近我们【解析】凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可测定遥远星体相对地球运动的速度，故A 选项正确被反射的电磁波，相当于一

14、个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故 B 选项正确 铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断的，故C 选项不正确炮弹飞行，精品教案可编辑与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故D 选项正确同样可知 E错【答案】ABD14 一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比()A波速变大B波速不变C频率变高D频率不变E音调变高【解析】渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高音调也变高，故选项B、C、E正确【答案

15、】BCE15 新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比：(1)站在车前方路旁的人听起来音调_(选填“偏高”或“偏低”)站在车后方路旁的人听起来音调_(选填“偏高”或“偏低”)(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？【解析】(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变(3)坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变【答案】(1)偏高偏低(2)偏高没变(3)音调不变