第Ⅱ课时波的衍射_干涉_多普勒效应

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fv可知，波长将减小，则衍射现象将越来越不明显．故选项D错误．【答案】D2．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.10cmB.5cmC.d＞1cmD.d＜1cm【解析】因为cmmfv101.0，若要在小孔后产生明显的衍射现象应取小孔的尺寸小于波长，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=－2×10-1m和x=12×10-1m处，两列波的波速均为v=0.4m/s，两波源的振幅均为A=2cm．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x=0.5m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B．t=0.75s时刻，质点P、Q都运动到M点C．t=1s时刻，质点M的位移为+4cmP1x/10-1my/cm2345679101112-2-1-22MQS1S2vv图7-4-13图7-4-12ABDCOD．t=1s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vtsmm4.014.0，由波的平移法可知，在t=1s时都是两列波的波谷传播到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bB．b和cC．c和dD．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【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，q2mnopMNOPQ1图7-4-14-1甲ABdABcba图7-4-15乙bdABcavb1vb2图7-4-15-1abcd乙2v1v甲图7-4-14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”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1x/my/cm2345679101112vv80图7-4-17AOBDC图7-4-161x/my/cm234567804Tvv1x/my/cm2345678043Tvvvv1x/my/cm234567802T图7-4-17-1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2945mRs，则人在A处也听不到声音．又由于人在某处听不到声音的条件是2)12(ns，所以从B从发后到A之前，式中n的取值依次是n=3,2,1,0,-1,-2,-3，故在到达A点之前，还有7处听不到声音．ABCr1r2O图7-4-18