2014版高考物理一轮复习第十一章第3讲波的干涉衍射多普勒效应课时提升作业教科版选修3-4

-1-【全程复习方略】2014版高考物理一轮复习第十一章第3讲波的干涉、衍射多普勒效应课时提升作业教科版选修3-4(40分钟100分)选择题(本大题共15小题,1～5每小题6分,6～15每小题7分,共100分。多选题已在题号后标出)1.(2013·九江模拟)下列物理现象中:(1)春天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)“闻其声而不见其人”;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的()A.反射、衍射、干涉、多普勒效应B.折射、衍射、多普勒效应、干涉C.反射、折射、干涉、多普勒效应D.衍射、折射、干涉、多普勒效应2.如图所示,橡皮绳上甲波峰向右传播,乙波谷向左传播,若它们的振幅和波长都相同,则它们相遇时互相叠加如图所示。此时图中的M、N、x、y等质点的振动情况是()A.M向上、N向下B.M向下、N向上C.M向右、N向左D.x、y均静止3.(2013·崇明模拟)如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图像,从图像可知()A.B侧波是衍射波B.A侧波速与B侧波速相等C.减小挡板间距离,衍射波的波长将减小D.增大挡板间距离,衍射现象将更明显4.医院有一种先进的检测技术——彩超,向病人体内发射频率已精确掌握的超声波。超声波经血液反射后被专用仪器接收,测出反射波的频率变化,就可以知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象()A.多普勒效应B.波的衍射C.波的干涉D.共振5.(2013·泉州模拟)如图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5cm,且图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和0.5m。C点是BE连线的中点,下列说法中不正确的是()A.C、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20cm-2-C.图示时刻C点正处于平衡位置且向水面以上运动D.从图示的时刻起经0.25s,B点通过的路程为20cm6.沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示,其波速为200m/s,下列说法中正确的是()A.图示时刻质点b的速度方向沿y轴正方向B.图示时刻质点a的加速度为零C.若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为50HzD.若该波发生明显的衍射现象,该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多7.下列说法正确的是()A.若声波波源向观察者靠近,则观察者接收到的声波频率减小B.声波击碎玻璃杯的实验原理是共振C.超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波近得多D.“闻其声不见其人”是声波的干涉现象8.如图所示是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况,图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷,此时()A.a点振动加强,c点振动减弱B.a点振动减弱,b点振动加强C.ab连线的中点振动减弱D.cd连线上振动都减弱9.(多选)如图所示,波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a;同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b(f1f2),P为两个波源连线的中点。下列说法正确的是()A.两列波将同时到达P点B.两列波在P点叠加时P点的位移最大可达A1+A2C.a的波峰到达S2时,b的波峰也恰好到达S1D.两列波相遇时,绳上位移可达A1+A2的点只有一个,此点在P点的左侧10.(多选)下列说法中,正确的是()A.孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象B.孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C.只有孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象D.只有波才有衍射现象11.(多选)(2013·桂林模拟)如图所示为两列相干水波的叠加情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,两列波的振幅均为5cm,且图示范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和1m,则下列说法正确的是()A.C、D点是振动加强点B.C、D点是振动减弱点C.A、B两点的竖直高度差为10cm-3-D.A、B两点的竖直高度差为20cm12.(多选)一条弹性绳子处于水平状态,M为绳子中点,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,机械波的传播速度由介质决定,对于其后绳上各点的振动情况,以下判断正确的是()A.波源P的起振方向是向上的B.波源Q产生的波将先到达中点MC.中点M的振动始终是加强的D.M点的位移大小在某时刻可能为零13.(多选)(2013·内江模拟)如图所示,S1、S2是两个振动情况完全相同的机械波波源,振幅为A,a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上,且ab=bc。某时刻a是两列波的波峰相遇点,c是两列波的波谷相遇点,则()A.a处质点的位移始终是2AB.c处质点的位移始终是-2AC.b处质点的振幅是2AD.c处质点的振幅是2A14.(多选)(2013·丽水模拟)如图所示,沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线,其波速为200m/s,下列说法正确的是()A.从图示时刻开始,质点b比质点a先到达平衡位置B.从图示时刻开始,经过0.01s质点a通过的路程为0.4mC.若该波波源从O点沿x轴正向运动,则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50HzD.在传播中遇到宽约3m的障碍物时,该波能发生明显的衍射现象15.(多选)(能力挑战题)在同一地点有两个静止的声源,发出声波1和声波2在同一空间的空气中沿同一方向传播,如图所示为某时刻这两列波的图像,则下列说法中正确的是()A.声波1的速度比声波2的速度大B.相对于同一障碍物,声波1比声波2更容易发生衍射现象C.这两列波传播的方向上,不会产生稳定的干涉现象D.这两列波传播方向上运动的观察者,听到这两列波的频率可以相同-4-答案解析1.【解析】选A。春天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,属于声波的反射;“闻其声而不见其人”属于声波的衍射;学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。正确选项是A。2.【解题指南】解答本题应明确以下两点:(1)利用叠加原理和波形图分析叠加区域质点的位移。(2)据波的传播方向判断质点的振动方向并结合叠加原理分析叠加区域质点的速度方向。【解析】选B。橡皮绳的甲、乙脉冲半波在传播过程中波形保持不变,一直向前平移。在相遇处互相叠加,据波的叠加原理可判断出下一时刻M、x点位移为负,N、y点位移为正,因此M点振动方向向下,N点振动方向向上,x点速度方向向下,y点速度方向向上。但各质点此时位移矢量和均为零,B对。3.【解析】选B。B侧波在传播过程中遇到带有窄缝的挡板后发生衍射,A侧水波是衍射波,选项A错误;同种机械波在相同介质中的传播速度相同,选项B正确;减小挡板间距离,衍射现象会更明显,但是衍射波的波速不变,频率不变,故波长不变,选项C错误;因为只有当挡板间距离跟波长差不多或者比波长更小时,衍射现象越明显,所以当增大挡板间距离时,衍射现象将变得不明显,选项D错误。4.【解析】选A。由于血液流动,接收到的反射波与发射波频率相比发生了变化,具备由于相对运动,接收到的反射波比发射波频率变大或变小特征,因此是利用了多普勒效应,故选A。【总结提升】多普勒效应问题的判断(1)对于生产生活中所遇到的有关波的物理现象是否属于多普勒效应问题,应从题中获取相关信息,是否属于由于波源与观察者相对运动造成观察者接收到的频率变化问题,从而判断是否属于多普勒效应的应用。(2)多普勒效应中判断波源或观察者的运动方向及速度时,只需比较波源频率f源和观察者感受到的频率f观间的大小关系,当f源f观时,二者间距在增大,f源f观时,二者间距在减小。5.【解题指南】稳定的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳定,但加强区和减弱区的质点仍然在振动,本题需明确,根据波峰及波谷可判断波的传播方向,进而判断出振动加强区及减弱区。【解析】选A。由波的干涉知识可知题图中的质点A、B、E的连线处波峰和波峰或波谷和波谷叠加,是加强区,过D、F的连线处和过P、Q的连线处波峰和波谷叠加,是减弱区。C、E两点是振动的加强点,不可能静止不动,所以A选项错误。在图示时刻,A在波峰,B在波谷,它们的振动是加强的,振幅均为两列波的振幅之和,均为10cm,此时的高度差为20cm,所以B选项正确。A、B、C、E均在振动加强区,且在同一条直线上,由题图可知波是由E处向A处传播,在图示时刻的波形图线如图所示,由图可知C点向水面以上运动,所以C选项正确。波的周期T==0.5s,经过0.25s,即经过半个周期,质点通过的路程为振幅的2倍,所以振动加强点B通过的路程为20cm,D选项正确,故选A。6.【解析】选C。因波向x轴正方向传播,故图示时刻质点b向y轴负方向振动,A错;图示时刻质点a的加速度最大,B错;因该波的频率f==Hz=50Hz,故C对;因该波的波长为4m,所以障碍物或孔的尺寸应小于4m或接近4m,故D错。7.【解析】选B。由多普勒效应可知,若声波波源向观察者靠近,则观察者接收到的声波频率增大,A错;声波击碎玻璃杯,声波频率与玻璃杯固有频率相同,玻璃杯发生共振导致破碎,B对;由-5-于水对光波和无线电波吸收得多,所以超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多,C错;“闻其声不见其人”是声波的衍射现象,D错。8.【解析】选A。a、b分别是波谷与波谷、波峰与波峰叠加,a、b及ab连线都是加强点,B、C错;c、d为波峰与波谷叠加是减弱点,但cd连线上的中点是加强点,D错,故选A。9.【解析】选A、D。由于两列波在绳上传播的速度相同,故其“波前”将同时到达中点P,A正确。而两列波的波峰传至P点的时刻不同,则P点振动的最大位移小于A1+A2;同理,两波峰传播至另侧波源S2、S1的时刻也不相同,即B、C错误。再由公式λ=可知,则S1上出现波峰迟于S2上出现波峰,故两波峰相遇在P点的左侧,D正确。10.【解析】选C、D。波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象,发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或比波长更小。孔径大并不是不衍射,只是衍射现象不明显,所以A、B错误,C正确;衍射现象是波特有的现象,所以D正确。11.【解析】选B、D。图示时刻,C、D两点是波峰和波谷的相遇点,是振动的减弱点,A错B对。A、B两点分别是波峰与波峰的交点和波谷与波谷的交点,是振动的加强点,它们的振幅均为10cm,故A、B两质点的竖直高度差为20cm,C错D对。12.【解析】选A、D。根据波形图可确定P的起振方向是向上的,故A正确;波速只与介质有关,与波长无关,波源P、Q产生的波同时到达M,故B错误;P、Q产生的波频率不同,不能发生干涉现象,M的振动情况不确定,故C错误;M点的振动情况是P、Q产生的波的叠加,故某时刻位移可能为零,故D正确。【总结提升】波的叠加的种类及解决方法1.种类(1)两列波叠加后,求某时刻的波形。(2)两列波叠加后,求某时刻某质点的振动状态。2.解决方法(1)解答这种问题时,一般先画出两列波叠加时各自的波形,然后根据两列波叠加时的位移关系,确定合振动的位移,从而确定波形或质点的其他振动参量。(2)若频率相同振动步调一致的两列波发生干涉时:①凡到两波源的路程差为波长的整数倍时,质点振动加强;②凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时,质点振动减弱。13.【解析】选C、D。因为a、b、c三点均在S1、S2中垂线上,则各点到S1、S2的距离相等,则S1与S2到各点的波程差为零,S1与S2振动情况相同,在a、b、c各点振动均加强,振动加强并不是位移不变,而是振幅为2A,则选项C、D正确,A、B不正确。14.【解析】选B、D。由微平移法知b质点正向下运动,将比a质点晚回到平衡位置,A错误;由题意知T==0.02s,故经0.01s质点a通过的路程为2A=0.4m,B正确;波源向接收处运动,则接收到的波的频率将大于50Hz,C错误;由图像可知,波的波长λ=4m,遇到3m宽的障碍物能发生明显的衍射,D正确。15.【解析】选B、C。不同频率的声波在