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第Ⅱ课时 波的衍射_干涉_多普勒效应.doc

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第Ⅱ课时 波的衍射_干涉_多普勒效应.doc

第Ⅱ课时 波的衍射干涉多普勒效应1.如图 7-4-12 是观察水面波衍射的实验装置,AC 和 BD 是两块挡板,AB 是一个孔,O 是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻的波纹图中曲线之间的距离表示一个波长.则关于波经孔之后的传播情况,下面描述中错误的是 A.此时能观察到明显的衍射现象B.如果将孔 AB 扩大,有可能观察不到明显的衍射现象C.挡板前后波纹间距离相等D.如果孔的大小不变,使波源的频率增大,能更明显地观察到衍射现象【解析】 图示表明孔的尺寸略小于波长,所以能够明显地观察到衍射现象,并且衍射波继续在原介质中传播,波速和波长均不会改变,所以选项A、C 都正确.若 AB 孔扩大,如果增大到比波长大得多,则衍射现象将可能观察不到,故选项 B 正确.若孔的大小不变,增大波的频率,由 可知,波长将减小,则衍射现象fv将越来越不明显.故选项 D 错误.【答案】D 2.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动频率是 5Hz,水波在水槽中的传播速度为 0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径 d 应为 A.10cm B.5cm C.d>1cm D.d<1cm【解析】 因为 ,若要在小孔后产生明显的衍射现象应取小孔cmfv10.的尺寸小于波长,故选项 D 正确.【答案】D3.关于波的衍射现象,下列说法正确的是 A.某些波在一定的条件下才有衍射现象 B.某些波在任何的情况下都有衍射现象C.一切波在一定条件下都有衍射现象 D.一切波在任何情况下都有衍射现象【解析】衍 射 是 波 特 有 的 现象 , 一 切 波 都 会 发 生 衍 射 , 只 有明 显 和 不 明 显 的 差 异 , 故 选 项 D 正确 .【答案】D4.如图 7-4-13 所示,两列简谐波分别沿 x 轴正方向和负方向传播,两波源 S1、 S2 分别位于x-210 -1m 和 x1210-1m 处,两列波的波速均为 v0.4m/s,两波源的振幅均为A2cm.图示为某时刻两列波的图象,此刻平衡位置分别处于 0.2m 和 0.8m 的 P、Q 两质点刚开始振动.质点 M 的平衡位置处于 x0.5m 处,关于各质点运动情况判断正确的是( )A.质点 P、Q 开始振动时均沿 y 轴正向运动P1 x/10-1my/cm2 3 4 5 6 7 9 10 11 12-2 -1-22M QS1 S2v v图 7-4-13图 7-4-12A B DCOB.t0.75s 时刻,质点 P、Q 都运动到 M 点C.t1s 时刻,质点 M 的位移为4cmD.t1s 时刻,质点 M 的位移为-4cm【解析】由波的图象及两列波的传播方向可知,此时质点 P、Q 的振动方向均向 y 轴负向运动,故选项 A 错误.波传播时各质点并不随波迁移,故选项 B 错误.在 1s 内波传播的距离 ,由波的平移法可知,在 t1s 时都是两列波的波谷传vtm.01.播到 M 处,故此时质点 M 的位移为-4m,故选项 C 错、D 正确.【答案】D5.如图 7-4-14 甲所示,两列相同的波沿一直线相向传播,当它们相遇时,图 7-4-14 乙所示的波形可能是 A.a 和 b B.b 和 c C.c 和 d D.a 和 d【解析】解法一可参照例 1 后的类题演练的解析方法,用纸来辅助求解.解法二可在 1、2 两列波中各取一些特殊点来方便解题 如图 7-4-14-1.两列波相向运动,根据波的叠加原理,当波形 mno 与 MNO 相遇叠加时,绳上波形应如图 b;当两列波完全相遇时,波形图如 C 图;无论两列波怎样叠加,都不会出现a、d 的波形情况,故选 B.【答案】B6.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.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位移大【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,所以选项 A 错;发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点,所以选项 B 错;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,所以选项 C 正确,选项 D 错误.【答案】C7.如图 7-4-15 甲所示,一根长绳上波峰 A 向右传播,波谷 B 向左传播,它们的振幅和波长都相同,当它们完全叠加时(如图 7-4-15 乙所示) ,质点 a、b、c、d 的运动方向是 ( )A.a、b 向下,c、d 向上B.a、d 静止,b 向下, c 向上C.a、b 向上,c 、d 向下D.a、b、c、d 都静止 q2mnopMNOPQ1图 7-4-14-1甲ABdABcba图 7-4-15乙a b c d乙2v1v甲图 7-4-14【解析】由波的叠加原理画出两列波分别引起各点振动的位移,并画出两列波分别引起各点的振动方向,然后用矢量的运动法则得到各点的振动情况.图 7-4-15-1 中画出了 b 点的分析情况,由图可知,两列波分别引起 b 点的位移等大反向,振动速度大小相等,方向相反,故此时 b 点的位移为零,振动速度也为零.其他各点的分析相似,分析过程略.经分析知,此时各点的位移均为零,振动速度也为零.【答案】D8.图 7-4-16 表示产生机械波的波源 O 做匀速运动的情况,图中的圆表示波峰,下列说法正确的是A.该图表示的是衍射现象B.该图表示的是多普勒效应C.该图表示波源正在向 B 点移动D.观察者在图中的 A 点接收到的波的频率最低【解析】该图表示的是由于波源的移动而引起的多普勒效应,而不是衍射现象,由图可知,波正在向 A 点移动,故在 A 点处单位时间内接收到的完全波的个数最多,即在 A 点处接收到的波的频率最高.故只有选项 B 正确.【答案】 B9.如图 7-4-17 所示,两列简谐波均沿 x 轴传播,传播速度大小相等,其中一列沿 x 轴负方向传播图中实线所示,一列沿 x 轴正方向传播图中虚线所示.这两列波的频率相等,振动方向均沿 y 轴,则图中 x=1、2、3、4、5、6、7、8 各点中振幅最大的是x=_______的点,振幅最小的点是 x=_______的点.【解析】本题可有二种解法,法一在波的叠加中,振幅最大的点表示该点的振动能量最大,有两个特殊情况,一是位移最大,速度为零,二是位移为零,速度最大.在图中画出两列波引起各点的位移及速度方向,然后用矢量合成的方法求各点的合位移及合速度,再比较各点的振动能量,即可得到答案.对于“0”点,两列波引起“0”点的位移均为零,速度均达到最大,实线引起“0”点的运动方向向下,虚线引起“0”点的运动方向也向下,故此时“0”点的振动能量最大,振幅最大.对于“1”点,两列波引起“1”的位移大小相等方向相反,故“1” 点的合位移为零,两列波引起的速度大小相等(比 “0”点的速度小) ,方向相同,故1 x/my/cm2 3 4 5 6 7 9 10 11 12vv80图 7-4-17A O BDC图 7-4-16b dABcavb1vb2图 7-4-15-11 x/my/cm2 3 4 5 6 7 80 4Tv v1 x/my/cm2 3 4 5 6 7 80 43Tv vv v1 x/my/cm2 3 4 5 6 7 80 2T图 7-4-17-1“1”点的振动能量比“0”点的小,所以“1”点的振幅比“0”点的小.同理分析可知,振幅最大的是 0、4、8 点;振幅最小的是 2、6 点.方法二取 0~8 共 9 个质点,每隔 T/4 画出两列波的波形如图所示,由图可清楚地看出质点 0、4、8 振幅最大,质点 2、6 始终不振动.【答案】0、4、8;2、610.如图 7-4-18 所示,在半径 R=45m 的圆心 O 和圆周 A 处,有两个功率相同的喇叭,同时发出完全相同的声波,且波长 λ=10m ,若人站在 B 处,正好听不到声音;若逆时针方向沿着圆周从 B 走到 A,则时而听到时而听不到声音,试问在到达 A 点之前,还有几处听不到声音【解析】根据题意知A、O 到 B 点的路程差 ,2945mRs故 B 点振动最弱,此时听不到声音.若人在 A 处,则,则人在 A 处也听不到声音.又由于人在某2945mRs处听不到声音的条件是 ,所以从 B 从发后到 A 之前,1ns式中 n 的取值依次是 n3,2,1,0,-1,-2,-3,故在到达 A 点之前,还有 7 处听不到声音.A BCr1 r2O图 7-4-18

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