物理选择性必修 第一册4 波的干涉课时练习

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题组一 波的叠加和干涉
1.(多选)(2024福建南平高二月考)如图甲所示,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图乙中的( )

甲
乙
2.(2024山东济南高二月考)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,则( )
A.在两波相遇的区域中会产生稳定干涉
B.在两波相遇的区域中不会产生稳定干涉
C.a点的振动始终加强
D.a点的振动始终减弱
3.(多选)(2024浙江杭州高二月考)水槽中步调相反的波源S1、S2发出两列波长相等的水波,设某一时刻P点恰好是两波谷相遇,则( )
A.这两列波能发生干涉
B.P点始终在波谷
C.P点是振动加强点
D.P点的位移有时可为零
题组二 多普勒效应
4.(2024湖北武汉高二月考)上课时老师将一蜂鸣器固定在直杆一端,然后使蜂鸣器迅速水平旋转,同学们听到蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化,下列判断正确的是( )
A.旋转时蜂鸣器发声的频率变化了
B.由于旋转,改变了同学们听到的声音频率
C.蜂鸣器音调变低时,一定是向学生的方向运动
D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
5.(多选)(2024河南许昌高二月考)如图所示,将上下振动的振针水平移动,移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形,下列说法正确的是( )
A.振针在向右移动
B.振针在向左移动
C.在A处的观察者,接收到的水波频率变小
D.在A处的观察者,接收到的水波频率变大
6.(2024湖南长沙高二月考)某地在进行飞行航模表演,下列说法正确的是( )
A.当观众听到的声音频率变高时,可以判断飞机正在飞来
B.当观众听到的声音频率变高时,可以判断飞机正在飞离
C.当飞机向观众飞来时,飞机发动机发出的声音频率变高
D.当飞机飞离观众时,飞机发动机发出的声音频率变低
7.(多选)(2024广东韶关高二月考)关于多普勒效应的叙述,下列说法正确的是( )
A.多普勒效应说明波源的频率发生了变化
B.多普勒效应是由波的干涉引起的
C.多普勒效应是波共有的特征
D.科学家通过哈勃太空望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱,与地球上同种原子的光谱相比较,波长均变长,说明该星系正在远离地球而去
B组关键能力提升练
8.(2024浙江杭州高二期末)将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳,它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端,同时用相同频率和振幅上下持续振动,产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同,分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是( )
A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同
B.甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置
C.乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形
D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形
9.(2024河南郑州高二月考)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减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所示,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,即可达到减弱噪声的目的。若Δr=r2-r1,则Δr等于( )
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
10.(多选)(2024山东烟台高二月考)如图所示,S1、S2为两个振动情况完全一样的波源,两列波的波长都为λ,它们在介质中产生干涉现象,S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处),P是振动减弱区域中的一点。从图中可看出( )
A.P点到两波源的距离差等于1.5λ
B.P点始终不振动
C.P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动变为最强
D.当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一定传到P点
11.(2024山东青岛高二月考)如图甲所示,两列横波沿同一水平面传播,两列横波的波源沿竖直方向振动。横波1的波源B点的振动图像如图乙所示;横波2的波源C点的振动图像如图丙所示。两列波的波速都为20 cm/s,两列波在P点相遇,P与B、C两点的距离均为40 cm,则P点振幅为( )
A.70 cmB.-10 cm
C.0D.10 cm
C组核心素养拔高练
12.(2024山东日照高二月考)如图所示,在直线PQ的垂线OM上有A、B两个声源,A、B分别距O点6 m和1 m,两个声源同时不断向外发出波长都为2 m的完全相同的声波,在直线PQ上从-∞到+∞的范围内听不到声音的区域共有多少个?
参考答案
分层作业22 波的干涉 多普勒效应
1.BC 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,所以C正确。
2.B 解析 由图可知,两列波的波长不相等,由v=λf,知f不相等,不满足波产生稳定干涉的条件,故B正确。
3.ACD 解析 由两波的波长相等、波速相等可知两波的频率相同,所以两列波能发生干涉,A正确;因某时刻P点是两波谷相遇,故P点是振动加强点,C正确;再过T,P点就是两平衡位置相遇,B错误,D正确。
4.B 解析 旋转过程中,声源(蜂鸣器)与同学们的距离有时近,有时远,发生多普勒效应,故D错误;蜂鸣器发出声波的频率不变,只是同学们听到的声音频率变化了,故A错误,B正确;当蜂鸣器远离学生时,听到声音的频率变小,即音调变低,故C错误。
5.AC 解析 振针前进方向上的水波变得密集,在其移动反方向的水波变得稀疏,因此振针在向右移动;波源远离观察者时,观察者接收到的频率变小,故A、C正确。
6.A 解析 无论飞机是向观众飞来还是飞离观众,飞机发动机发出的声音频率不变,故C、D错误;飞机向观众飞来时,观众听到的声音频率变高,飞机飞离观众时,观众听到的声音频率变低,故A正确,B错误。
7.CD 解析 产生多普勒效应的原因是波源和观察者之间有相对运动,波源发出的波的个数与观察者接收到的波的个数不相同,波源本身的频率并没有变化,一切波都能产生多普勒效应,A、B错误,C正确;当某一个星系远离地球时,在地球上接收到的该星系发出的光波,会发生多普勒效应,接收到的频率变低,即波长变长,D正确。
8.C 解析 甲图中两手开始振动时的方向相同,则甲图中分叉点是振动加强的位置,故A、B错误;乙图中两手开始振动时的方向恰好相反,乙图中分叉点是振动减弱的位置,因两手振动幅度相同,故在分叉点的右侧始终见不到明显的波形,故C正确,D错误。
9.C 解析 根据干涉特点知,距离差为波长的整数倍时,此点为振动加强点,故A、B、D错误;距离差为半波长的奇数倍时,此点为振动减弱点,故C正确。
10.ABD 解析 振动减弱点到两波源的距离差等于半波长的奇数倍,根据P点所处虚线的位置可知,P点到S1、S2的距离之差为1.5λ,A正确;P点为振动减弱点,且两波源振动情况相同,故P点振幅为零,B正确,C错误;在P点合位移为零,故其中一列波的波峰传播到P点时,另一列波的波谷也一定传播到P点,D正确。
11.D 解析 由题图知,两列波的周期都是T=1s,由v=得,波长λ=vT=0.2×1m=0.2m。因PC=PB=40cm,而t=0时刻两波的振动方向相反,则两列波的波峰和波谷同时传到P点,P点是振动减弱点,振幅等于两波振幅之差,即A=40cm-30cm=10cm,故A、B、C错误,D正确。
12.解析 经数学归纳,若某点到两波源的路程差为波长的整数倍,即Δx=nλ(n=0,1,2,…),则该点振动加强,若某点到两波源的路程差为半波长的奇数倍,即Δx=(2n+1)(n=0,1,2,…),则该点振动减弱。
直线PQ上的O点距两波源A、B的路程差最大,即AO-BO=(6-1)m=5m=λ,故O点为振动减弱点。由O向-∞或由O向+∞,直线PQ上各点到两波源A、B的路程差逐渐减小,其中Δx=λ的点有两个,Δx=λ的点有两个,所以在直线PQ上从-∞到+∞的范围内听不到声音的区域共有5个。
答案 5个