教科版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波5 波的干涉与衍射精练

课时素养评价16　波的干涉与衍射　多普勒效应

　A组　合格性考试练

1．(多选)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，但闻人语响”

C．“余音绕梁，三日不绝”D．夏日雷声轰鸣不绝

2．(多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　　)

A．科学家用激光测量月球与地球间的距离

B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速

C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡

D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度

3．关于波的叠加和干涉，下列说法正确的是(　　)

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．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

C．两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零

D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大

4.小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静．现在S处以某一频率拍打水面，要使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是(　　)

A．提高拍打水面的频率

B．降低拍打水面的频率

C．无论怎样拍打，A都不会振动起来

D．不需要拍打，A也会振动起来

5．利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则(　　)

A．图a、b均显示了波的干涉现象

B．图a、b均显示了波的衍射现象

C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象

D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象

6．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用的超声脉冲导航非常有效．这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射脉冲波，且每秒重复发射几次．假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑期间，下列判断正确的是(　　)

A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz

B．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率

C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率

D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz

7.一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点(图中未画出)，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是(　　)

A．两列波将同时到达中点M

B．两列波波速之比为1∶2

C．中点M的振动总是加强的

D．M点的位移大小不可能为零

8．(多选)如图所示，两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)

A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱

B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间

C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换

D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰

9．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

10．如图所示是水波干涉示意图，实线表示波峰，虚线表示波谷，S1、S2是两波源，A、B、D三点在一条直线上，两波源频率相同，振幅相等，则下列说法正确的是(　　)

A．A处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷

B．B处质点一直在波谷

C．C处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷

D．D处质点一直在平衡位置

B组　选择性考试练

11.(多选)一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2 Hz，现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动了一段时间，某时刻两个振源在长绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动现象，则(　　)

A．由P振源产生的波先到达弹簧处

B．两列波可能形成稳定的干涉现象

C．由Q振源产生的波的波速接近 4 m/s，由P振源产生的波的波速接近2 m/s

D．绳上会出现振动位移大小为2A的点

[答题区]

12.两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿x轴正方向传播(如图中实线所示)，另一列沿x轴负方向传播(如图中虚线所示)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴方向，则图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点．

13．波源S1和S2振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2 m，如图所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：

(1)简谐横波的波长；

(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置．

14．如图甲所示，均匀介质中有三角形PQR，(PR)̅＝2.0 m，(QR)̅＝3.8 m，P处有一个波源，从t＝0时刻开始按图乙所示规律做简谐运动，产生的简谐横波在三角形平面内传播，经过时间Δt＝4.0 s，R处的介质开始振动．求：

(1)从t1＝1.1 s到t2＝6.0 s波源的位移大小和路程；

(2)简谐横波的波长；

(3)若Q处也有一个与P处完全相同的振源，则达到稳定后，R处介质的振幅是多少？已知波传播时无衰减．

课时素养评价16　波的干涉与衍射　多普勒效应

1．解析：“余音绕梁，三日不绝”和夏日雷声轰鸣不绝主要是声音的反射现象引起的，而“隔墙有耳”和“空山不见人，但闻人语响”均属于波的衍射现象．综上所述，A、B正确．

答案：AB

2．解析：当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应，A、C错误；当观察者与测量对象相对运动时，发生多普勒效应，根据接收频率的变化可以进行测速，B、D正确．

答案：BD

3．解析：两列波相遇时一定叠加，没有条件，A错误；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇，B错误；加强点的振幅增大，质点仍然在自己的平衡位置两侧振动，故某时刻的位移可以是振幅范围内的任何值，C正确，D错误．

答案：C

4．解析：使形成的水波能带动树叶A振动起来，必须使水面形成的水波波长足够长，衍射现象明显，根据v＝λf知，v一定，减小f可以增大λ，B正确．

答案：B

5．解析：由波的干涉和衍射概念知，图a是一列波的传播，显示了波的衍射现象，图b是两列波的传播，显示了波的干涉现象，D正确．

答案：D

6．解析：蝙蝠在靠近墙壁运动，所以相当于波源在靠近接收器，故墙壁接收到的超声脉冲频率大于39 000 Hz，A错误；蝙蝠相对墙壁的运动与墙壁反射回来的超声波是相向运动的关系，所以蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率，B错误，C正确；蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于39 000 Hz，D错误．

答案：C

7．解析：根据题意，由于波在同种介质中传播，波速相同，又有M为绳子中点，则两波同时到达M点，B错误，A正确；由于波长不同，则两列波并不能发生稳定的干涉现象，因此两波在M点相遇时，M点的振动并不总是加强或减弱，C错误；当两波刚传到M点时，此时刻位移为零，所以M点的位移大小在某时刻可能为零，D错误．

答案：A

8．解析：波的干涉示意图表示的是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱区域的空间位置是不变的．此时a点是波谷和波谷相遇的点，c是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点，而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；e位于加强点的连线上，为加强点，f位于减弱点的连线上，为减弱点，B错误；相干波叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的质点不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确．

答案：AD

9．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，A、B错误；乙图中两手开始振动时的方向恰好相反，则乙图中分叉点是振动减弱的位置，则在分叉点的右侧终见不到明显的波形，C正确，D错误．

答案：C

10．解析：A、B、D三点都在振动加强区，三处质点均做简谐运动，质点一会儿在波峰，一会儿在波谷，A正确，B、D错误；点C是振动减弱点，又因两波振幅相等，故C处质点一直在平衡位置不动，C错误．

答案：A

11．解析：在同一介质中波的传播速度相等，C错误；由题图知P振源距离振动系统较近，故由P振源产生的波先到达弹簧处，A正确；两列波的波速相同，波长不同，故频率不同，不会产生稳定的干涉现象，B错误；根据波的叠加原理，两列波相遇时，绳上会出现振动位移大小为2A的点，D正确．

答案：AD

12．解析：在图示时刻，两列波引起各质点振动的位移和都为零，但其中一些点是在振动过程中恰好经过平衡位置，而另外一些点是振动减弱，振幅为零，对x＝4处的质点，实、虚两列波均使质点从平衡位置向上运动，是同向叠加的，即振幅为两列波分别引起的振幅之和．同理对x＝8处的质点，两列波都使该质点向下振动，也是同向叠加，即是振动加强的点．而x＝2与x＝6处的质点则均为反向叠加，即均为振幅最小的点．

答案：4、8　2、6

13．解析：(1)设波长为λ，频率为f，则v＝λf，代入已知数据解得λ＝1 m.

(2)以O为坐标原点，设P为OA间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的波程差为Δs＝|x－(2－x)|，0≤x≤2.其中x、Δs以m为单位．

合振动振幅最小的点的位置满足Δs＝(k＋)λ，k为整数，解得x＝0.25 m、0.75 m、1.25 m、1.75 m.

答案：(1)1 m　(2)O、A间离O点的距离为0.25 m、0.75 m、1.25 m、1.75 m的点为合振动振幅最小的点

14．解析：(1)由图乙得振动周期T＝1.2 s

波源P的位移—时间关系为y＝2sin (t) cm

分别代入t1＝1.1 s、t2＝6.0 s得y1＝－1 cm，y2＝0 cm

所求位移大小为Δy＝y2－y1＝1 cm

所求路程为l＝(0－y1)＋16A＝33 cm

(2)由题意得波速v＝＝0.5 m/s

所求波长λ＝vT＝0.6 m

(3)由题意得-＝3λ

且P、Q波源完全相同，故R处介质振动为加强点，振动的振幅为2×2 cm＝4 cm.

答案：(1)1 cm　33 cm　(2)0.6m　(3)4 cm