廣西專版新教材高中物理第3章機(jī)械波4波的干涉課后習(xí)題新人教版選擇性必修第一冊

1、PAGE 8PAGE 4波的干涉課后訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固選擇題(第14題為單選題,第58題為多選題)1.蟬是利用了a發(fā)出聲音,某同學(xué)圍繞蟬歇息的樹干走了一圈,聽到忽高忽低的蟬鳴聲,這是由于聲波的b現(xiàn)象,請選擇a、b組合正確的是()A.蟬的嘴干涉B.蟬的翅膀干涉C.蟬的翅膀共振D.蟬的嘴共振答案:B解析:蟬是依靠一雙翅膀的振動發(fā)聲,兩翅膀的振動頻率、振幅相同,形成相干波源,在周圍出現(xiàn)振動加強(qiáng)與減弱的區(qū)域。選項B正確。2.S1、S2為水波槽中的兩個波源,它們分別激起兩列水波,已知兩列波的波長分別為1和2且12。某時刻在P點兩列波的波峰與波峰相遇,以下敘述正確的是()A.P點有時在波峰,有時在波谷,振動

2、始終加強(qiáng)B.P點始終在波峰C.P點的振動不遵循波的疊加原理,也不始終加強(qiáng)D.P點的振動遵循波的疊加原理,但并不始終加強(qiáng)答案:D解析:任何波的疊加都遵循波的疊加原理,但只有兩列波發(fā)生干涉時,才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣,即S1、S2兩列波只有頻率相同、相位差恒定時,才可在P點始終加強(qiáng)。故選項D正確。3.利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示,則()A.圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象C.圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象,圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象D.圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象答案:D解析:由波的干涉和衍射概念知,題圖甲是一列波的傳播,顯示了波的衍射現(xiàn)象,題圖乙是兩列

3、波的傳播,顯示了波的干涉現(xiàn)象。4.兩列沿相反方向傳播、振幅和波長都相同的半波(如圖甲),在相遇的某一時刻(如圖乙)兩列波“消失”,此時圖中a、b質(zhì)點的振動方向是()A.a向上,b向下B.a向下,b向上C.a、b都靜止D.a、b都向上答案:B解析:a、b質(zhì)點的振動方向是兩列波振動的疊加,根據(jù)波的傳播方向和波形,可判知質(zhì)點的振動方向,選項B正確。5.將一音叉敲響后,實驗者繞著音叉走一圈,將會聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音,這是由于()A.兩叉股發(fā)出的兩列聲波強(qiáng)弱不同造成的B.兩叉股發(fā)出的兩列聲波互相干涉造成的C.在音叉周圍不同位置處,空氣振動的振幅不同形成的D.在音叉周圍不同位置處,空氣振動的頻率不同形成的答

4、案:BC解析:音叉兩叉股完全相同,發(fā)出相同頻率的兩列聲波,從而發(fā)生了干涉現(xiàn)象。6.兩列波長相同的水波發(fā)生干涉現(xiàn)象,若某一時刻,在P點恰好兩列波的波峰相遇,在Q點恰好兩列波的波谷相遇,則()A.P點的振動加強(qiáng),Q點的振動減弱B.P、Q兩點振動的周期相同C.P、Q兩點的振動都加強(qiáng)D.P、Q兩點始終處于最大或最小位移處答案:BC解析:產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象時,波峰與波峰以及波谷與波谷相遇處的振動都是加強(qiáng)的,所以選項C正確,A錯誤;頻率相同是產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象的必要條件,因此各點的振動周期都相同,所以選項B正確;由于各質(zhì)點圍繞各自的平衡位置在不斷地反復(fù)振動,不可能始終處于最大或最小位移處,所以選項D錯誤。7.

5、下圖表示兩列振幅相同、頻率相同的橫波相遇時的情況,實線表示波峰,虛線表示波谷,M是波峰與波峰相遇的點,N是波峰與波谷相遇的點,下列說法正確的是()A.在振動的過程中,M點沿波的傳播方向移動,做勻速運動B.從上圖時刻再經(jīng)14周期,MC.N點此時處于平衡位置,速度為零,再經(jīng)14D.振動加強(qiáng)點一直處于波峰位置,振動減弱點一直處于波谷答案:BC解析:M點只振動不移動,選項A錯誤;M點此時位移為正向最大,再經(jīng)14周期,運動到平衡位置,位移為零,速度最大,選項B正確;N是波峰與波谷相遇的點,兩列波振幅相同、頻率相同,所以N點的振幅始終等于零,始終靜止,選項C正確;振動加強(qiáng)點也在平衡位置兩側(cè)振動,振幅最大,

6、振動減弱點的振幅最小,選項D8.下圖為兩列沿同一繩子相向傳播的簡諧橫波在某時刻的波形,虛線表示甲波,波速為v1,實線表示乙波,波速為v2,M為繩上x=0.2 m處的質(zhì)點,則下列說法正確的是()A.這兩列波將發(fā)生干涉現(xiàn)象,質(zhì)點M的振動始終加強(qiáng)B.由圖示時刻開始,再經(jīng)甲波周期的14,MC.甲波的速度v1與乙波的速度v2一樣大D.因波的周期未知,故兩列波波速的大小無法比較答案:ABC解析:兩列機(jī)械波在同一介質(zhì)中傳播,波速相同,選項D錯誤,C正確;從波的圖像可以看出,兩列波的波長相同,則頻率、周期也相同,兩列波將發(fā)生干涉現(xiàn)象,再經(jīng)14周期,兩列波的波谷同時傳到M點,M將出現(xiàn)波谷,振動加強(qiáng),選項A、B能

7、力提升一、選擇題(第12題為單選題,第37題為多選題)1.一水平長繩上系著一個彈簧和小球,彈簧和小球組成的系統(tǒng)的固有頻率為2 Hz,現(xiàn)讓長繩兩端P、Q同時以相同的振幅A上下各振動了一個周期,某時刻長繩上形成的波形如圖所示。兩列波先后間隔一段時間經(jīng)過彈簧所在的位置,觀察到小球先后出現(xiàn)了兩次振動,第一次振動時起振方向向上,且振動并不顯著,而第二次則產(chǎn)生了較強(qiáng)烈的振動,則()A.有2個時刻長繩上會出現(xiàn)振動位移大小為2A的情況B.由Q振源產(chǎn)生的波在長繩上傳播的速度約為4 m/sC.由P振源產(chǎn)生的波先到達(dá)振動系統(tǒng)D.兩列波相遇時,在相遇區(qū)域會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象答案:A解析:雖然這兩列波的頻率不同,不會產(chǎn)生穩(wěn)定

8、的干涉,但根據(jù)波的疊加原理,在長繩上一定會有這兩列波的波峰與波峰相遇、波谷與波谷相遇的時刻,此時振動位移大小為2A,由于兩列波的波長不等,波速相同,可知這兩列波的波峰與波峰相遇、波谷與波谷相遇對應(yīng)著2個不同的時刻,故選項A正確,D錯誤;由于第一次振動時起振方向向上,故根據(jù)波形可知,由Q振源產(chǎn)生的波先到達(dá)振動系統(tǒng),第二次產(chǎn)生了較強(qiáng)烈的振動,是由于P振源產(chǎn)生的波到達(dá)振動系統(tǒng),且有P振源的頻率與其固有頻率相等,產(chǎn)生了共振現(xiàn)象,所以P振源的頻率為2Hz,根據(jù)波速與波長、頻率的關(guān)系可知,由P振源產(chǎn)生的波在長繩上傳播的速度等于v=f=12m/s=2m/s,由同種介質(zhì)中,機(jī)械波的波速相等,可知由Q振源產(chǎn)生的

9、波在長繩上傳播的速度也等于2m/s,故選項B、C錯誤。2.下圖為某時刻的兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形,M為a波與b波的交點,且a波上的M質(zhì)點正在向上運動,則下列說法不正確的是()A.兩列波具有相同的波速B.此時b波上的質(zhì)點M正在向下運動C.兩列波相遇時可能會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象D.在a波源完成6次全振動的時間內(nèi)b波源可完成4次全振動答案:C解析:兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中傳播,故具有相同的波速,選項A正確,不符合題意;a波上的M質(zhì)點正在向上運動,則波是向x軸正方向傳播,b波上的質(zhì)點M正在向下運動,選項B正確,不符合題意;由題圖知,a、b波的波長之比為23,故周期比為23,兩列波相遇

10、時不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,選項C錯誤,符合題意;a、b波的周期比為23,故在a波源完成6次全振動的時間內(nèi)b波源可完成4次全振動,選項D正確,不符合題意。3.兩列相干水波的疊加情況如圖所示,圖中的實線表示波峰,虛線表示波谷,設(shè)兩波的振幅均為5 cm,且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變,波速和波長分別為1 m/s和0.5 m,C點是BE連線的中點,下列說法正確的是()A.C、E兩點都保持靜止不動B.圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20 cmC.圖示時刻C點正處在平衡位置D.從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s,E點通過的路程為20 cm答案:BCD解析:題圖中A、E點是波峰與波峰相遇,B點是波谷與波谷相遇,它們均屬

11、于振動加強(qiáng)點;C點是BE連線的中點,圖示時刻是兩水波的平衡位置相遇,故C點正處在平衡位置;由于兩列波的振幅都是5cm,A點是波峰相遇,則A點相對平衡位置高10cm,而B點是波谷與波谷相遇,則B點相對平衡位置低10cm,所以A、B兩點的豎直高度相差20cm。周期T=v=0.51s=0.5s,從圖示時刻起經(jīng)0.25s,E質(zhì)點通過的路程為4A=20cm,故選項B、4.如圖所示,A、B是兩列波的波源,t=0時,兩波源同時開始垂直紙面做簡諧運動。其振動表達(dá)式分別為xA=0.1sin 2t(m),xB=0.5sin 2t(m),產(chǎn)生的兩列波在同一種均勻介質(zhì)中沿紙面?zhèn)鞑?。t=2 s時P開始振動,已知lPA=

12、40 cm,lPB=50 cm,則()A.兩列波的波速均為0.20 m/sB.兩列波的波長均為0.25 mC.兩列波在P點相遇時,振動總是減弱的D.P點合振動的振幅為0.4 m答案:ACD解析:兩列波在同一種均勻介質(zhì)中沿紙面?zhèn)鞑?故兩列波的波速相同,根據(jù)質(zhì)點P開始振動的時間可得v=xt=0.402m/s=0.20m/s,選項A正確;由振動方程可得,兩列波的周期T相同,T=2=1s,故兩列波的波長均為=vT=0.2m,選項B錯誤;根據(jù)兩波源到P點的距離差x=50cm-40cm=10cm=2可知,B波比A波傳到P點的時間晚T2,根據(jù)振動方程可得,A波起振方向與B波起振方向相同,故兩波在P點的振動反

13、向,那么,P點為振動減弱點,故兩列波在P點相遇時振動總是減弱的,P點合振動的振幅為0.5m-5.一列簡諧橫波某時刻的波形如圖甲所示,從該時刻開始計時,圖中質(zhì)點A的振動圖像如圖乙所示。則下列說法正確的是()A.這列波的波速是25 m/sB.這列波傳播方向無法判斷C.質(zhì)點A在任意的1 s內(nèi)通過的位移大小都是0.4 mD.若此波遇到另一列波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,則另一列波的頻率為1.25 Hz答案:AD解析:由題圖甲讀出波長為=20m,由題圖乙讀出波的周期為T=0.8s,則波速為v=T=25m/s,故選項A正確;由題圖乙知t=0時刻質(zhì)點A向上振動,則根據(jù)波形平移法可知該波沿x軸負(fù)方向傳播,故選項B錯誤

14、;質(zhì)點在一個周期內(nèi)通過的路程為4A,周期T=0.8s,則t=1s=114T,所以質(zhì)點A從平衡位置或者最高點和最低點開始振動時經(jīng)過1s的路程為x=1.254A=58cm=40cm,但是質(zhì)點A在任意1s內(nèi)通過的路程不一定都是0.4m,故選項C錯誤;該波的頻率為f=1T=1.25Hz,則若此波遇到另一列波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,則另一列波的頻率為1.25Hz,6.有兩列簡諧橫波甲、乙同時經(jīng)過繩子,各自向相反方向傳播,在t=0時刻,波形如圖所示,其中質(zhì)點M的橫坐標(biāo)為x=0.2 m,則下列說法正確的是()A.質(zhì)點M的振幅為30 cm,始終加強(qiáng)B.再經(jīng)34T甲(T甲為甲波周期),質(zhì)點MC.甲波的傳播速度v1比

15、乙波的傳播速度v2大D.x=0.1 m處的質(zhì)點與x=-0.1 m處的質(zhì)點運動方向始終相反答案:AD解析:甲波和乙波經(jīng)過M點時根據(jù)振動方向和波的傳播方向的關(guān)系,可知它們振動方向相同,始終是加強(qiáng)的,根據(jù)波的疊加原理,M點的振幅等于甲波和乙波的振幅之和,即30cm,選項A正確;再經(jīng)34T甲,質(zhì)點M振動到波峰,加速度最大,方向向下,選項B錯誤;甲波和乙波在同一繩上傳播,它們的波速相等,選項C錯誤;x=0.1m處的質(zhì)點與x=-0.1m處的質(zhì)點相距半個波長,振動方向始終是相反的,選項D7.在同種均勻介質(zhì)中,A、B兩波源分別位于x=0、x=10 m處,t=0時刻起兩波源開始振動,振動圖像如圖乙所示,A波的波

16、長A=4 m,下列說法正確的是()甲乙A.兩列波能發(fā)生干涉B.兩列波的波長之比AB=12C.t=7 s時x=5 m處質(zhì)點的位移y=6 cmD.t=7.5 s時第一次有質(zhì)點位于|y|=18 cm處答案:BCD解析:兩個波在同種均勻介質(zhì)中,波速相等,兩列波的波長不相等,所以兩列波的頻率不相等,兩列波不能發(fā)生干涉,故選項A錯誤;由振動圖像可知,A波的周期TA=4s,B波的周期TB=8s,兩列波的波長之比AB=vTAvTB=12,故選項B正確;波在介質(zhì)中傳播速度v=ATA=1m/s,t0=5s時兩列波同時傳播到x=5m處質(zhì)點,t=7s時A波單獨傳播到該點時產(chǎn)生的位移為0,B波單獨傳播到該點時產(chǎn)生的位移

17、為6cm,所以t=7s時x=5m處質(zhì)點的位移y=6cm,故選項C正確;t0=5s時兩列波相遇,A波單獨傳播到相遇點時向下振動,B波單獨傳播到該點時向上振動,此時,兩列波最近的兩波峰相距5m,兩列波最近的波谷相距7m,所以第一次有質(zhì)點位于|y|=18cm處出現(xiàn)在兩列波的波峰相遇,所用時間t=x2v=52s=2.5s,第一次有質(zhì)點位于|y|=18cm處的時間二、非選擇題8.一根長20 m的軟繩拉直后放置在光滑水平地板上,兩人在繩兩端P、Q沿y軸方向不斷有節(jié)奏地抖動,形成兩列振幅分別為10 cm、20 cm的相向傳播的機(jī)械波。以繩中點為坐標(biāo)原點,以繩上各質(zhì)點的平衡位置為x軸建立坐標(biāo)系,t=0時刻的波形如圖所示。已知P端的波波速為2 m/s。(1)求兩列波的頻率。(2)兩列波疊加穩(wěn)定時,求兩波源間(不含波源)振動加強(qiáng)的點共有幾個,并寫出其位置坐標(biāo)。答案:(1)0.5 Hz(2)9個x=0,x=2 m,x=-2 m,x=4 m,x=-4 m,x=6 m,x=-6 m,x=8 m,x=-8 m解析:(1)兩列波的波速均為v=2