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第3节 波的干涉和衍射 第4节 多普勒效应及其应用 (建议用时：45分钟)学业达标1下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是()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E两列波相遇叠加后，各波的周期和频率都发生变化【解析】两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而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，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故D正确两列波叠加周期和频率各自保持不变，E错误【答案】BCD2关于波的衍射现象，下列说法正确的是()A水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象B衍射现象是波特有的现象C一切波都能发生明显的衍射现象D要发生明显的衍射现象，必须满足一定的条件E当障碍物的尺寸远大于波长时，能发生明显的衍射现象【解析】水波绕过障碍物继续传播的现象，是波的衍射现象，衍射现象是波特有的现象，一切波都能发生衍射，但发生明显的衍射现象需满足一定的条件，故A、B、D对当障碍物的尺寸小于或等于波长时能发生明显衍射现象，E错误【答案】ABD3关于两列波的稳定的干涉现象，下列说法正确的是() 【导学号：78510025】A任意两列波都能产生稳定的干涉现象B发生稳定的干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D在振动加强的区域，有时质点的位移等于零E波峰与波谷相遇的位置振动减弱【解析】两列波叠加产生的稳定干涉现象是有条件的，不是任意两列波都能产生稳定的干涉现象一个必要条件是两列波的频率相同，所以选项A错误，选项B正确；在振动减弱的区域里，只是两列波引起质点振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零也可能各质点不处于波谷，所以选项C错误；在振动加强的区域里，两列波引起质点的振动始终是加强的，质点振动得最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和但这些点始终是振动着的，因而有时质点的位移等于零，所以选项D正确波峰与波谷相遇的位置振动一定减弱，E正确【答案】BDE4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，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】BCE5如图237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，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()图237AP点到两波源的距离差等于1.5BP点始终不振动CP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EP点应是两列波波谷与波谷相遇的位置【解析】振动减弱点到两波源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1.5，A对；两波源振动情况相同，故P点振幅为零，B对、C错；在P点合位移为零，故其中一列波的波峰传播到P点时，另一列波的波谷传播到P点，D对；波谷与波谷相遇的位置振动加强，E错误【答案】ABD6.如图238所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示，则下列说法中正确的是()图238A两列波在相遇区域内发生干涉B两列波在相遇区域内发生叠加C此时各点的位移是：xA0，xB2A，xC2ADA处振动始终减弱，B、C处振动始终加强E两列波频率不同，不能形成稳定的干涉图样【解析】两列波发生干涉的条件是频率相同，相位差恒定，从图上可知122，则2f1f2，这两列波不是相干波，故不能发生干涉现象A错误两列机械波在相遇区域发生叠加，这是波的基本现象之一其结果是：任何一个质点的总位移都等于这两列波分别引起的位移的矢量和，所以B、C两项都正确由于频率不同，不能形成稳定的干涉图样，故D错误，E正确【答案】BCE7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： 【导学号：78510026】(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8如图239所示，S是水面波的波源，x，y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题图239(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？【解析】(1)闭上S1，打开S2，由波的衍射条件可知，这时会发生明显衍射现象(2)S1、S2都打开，由波的干涉条件可知，这时会发生干涉现象(3)在题图中，波源S形成的波，通过S1、S2形成新波源，这两个新波源发出的波相遇时会发生干涉现象，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大，波峰与波谷相遇的点，振幅最小，则B、D是振动最强的点，A、C是振动最弱的点【答案】(1)明显衍射(2)干涉(3)B、DA、C能力提升9如图2310所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5 cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 mC点是BE连线的中点，下列说法正确的是()图2310AC、E两点都保持静止不动B图示时刻A、B两点的竖直高度差为20 cmC图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动D从图示的时刻起经0.25 s后，B点通过的路程为20 cmEA点为振动加强点，B点为振动减弱的点【解析】加强区是质点A、B、E的连线处，减弱区是过D、F的连线处和过P、Q的连线处，C、E为振动加强点，不可能静止不动图示时刻，A在波峰，B在波谷，它们的振动是加强的，故振幅均为两列波振幅之和，此时两点的高度差为20 cm.波是由E向A处传播的，在图示时刻，A、B、C、E等质点的波形图如图所示，由图可知，C点向上运动，波的周期T0.5 s，t0.25 s，B点通过的路程为s2A210 cm20 cm，故B、C、D正确A、B均为振动加强的点，E错误【答案】BCD10如图2311所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是() 【导学号：78510027】图2311A女同学从A向B运动过程中，她感受哨声音调变高B女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低E女同学摆动过程中，从A向E感到音调变高，从E向A感到音调变低【解析】女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低选项A、D、E正确，B、C错误【答案】ADE11.两列波在x轴上沿相反方向传播，如图2312所示两列波的传播速度都是v6 m/s，频率都是f30 Hz，在t0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处，使S1和S2都开始向上做简谐运动，S1的振幅为2 cm，S2的振幅为1 cm，已知质点A与S1、S2的距离分别为S1A2.95 m、S2A4.25 m，当两列波都到达A点后，A点的振幅为多大？图2312【解析】两列波的波长均为 m0.2 mS1A2.95 m14，S2A4.25 m21.当振源S2产生的波传到A点时，A点向上振动，这时振源S1早已使A振动，且使A点已振动的时间为t s sT6T，因此振源S1此时使A回到平衡位置且向下振动；根据波的叠加原理，知A为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即AA1A2(21) cm1 cm.【答案】1 cm12.波源S1和S2的振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质x轴上的O、A两点处，OA2 m，如图2313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：图2313(1)简谐横波的波长(2)OA间合振动振幅最小的点的位置【解析】(1)设简谐横波波长为，频率为f，则vf，代入已知数据，得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lx(2x)，0x2.其中x、l以m为单位合振动振幅最小的点的位置满足l(k)，k为整数，所以xk，可得k，故k2、1、0、1.解得：x0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m【答案】(1)1 m(2)x0.25 m,0.75 m，1.25 m，1.75 m
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