14 B波的反射、折射和衍射 中檔版2025新課改-高中物理-選修第1冊(21講)_第1頁
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14B波的反射、折射和衍射中檔版2025新課改-高中物理-選修第1冊(21講)波的反射、折射和衍射知識點:波的反射、折射和衍射一、波的反射1.反射現(xiàn)象:波遇到介質(zhì)界面(如水遇到擋板)時會返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.2.反射規(guī)律:反射線、法線與入射線在同一平面內(nèi),反射線與入射線分居法線兩側(cè),反射角等于入射角.二、波的折射1.波的折射:光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時會發(fā)生折射,同樣,其他波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時也發(fā)生折射.2.水波的折射:水波在深度不同的水域傳播時,在交界處發(fā)生折射.三、波的衍射1.波的衍射:波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.2.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多,或者比波長更小時,才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.3.波的衍射的普遍性:一切波都能發(fā)生衍射,衍射是波特有的現(xiàn)象.技巧點撥一、波的反射和折射1.波的反射遵從反射定律,即入射線、反射線及法線位于同一平面內(nèi),入射線、反射線分別位于法線的兩側(cè),反射角等于入射角.2.波的頻率是由振源決定的,介質(zhì)中各個質(zhì)點的振動都是受迫振動,因此不論是反射還是折射,波的頻率是不改變的.3.波速是由介質(zhì)決定的,波反射時是在同一介質(zhì)中傳播,因此波速不變,波折射時是在不同介質(zhì)中傳播,因此波速改變.4.波長是由頻率和波速共同決定的,即在波的反射中,由于波的頻率和波速均不變,根據(jù)公式λ=eq\f(v,f)可知波長不改變;在波的折射中,當進入新的介質(zhì)中波速增大時,由λ=eq\f(v,f)可知波長變大,反之變?。偨Y(jié)提升回聲測距的三種情況1.當聲源不動時,聲波遇到了障礙物后會返回繼續(xù)傳播,反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同,因此,入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下用的時間相等,設(shè)經(jīng)時間t聽到回聲,則聲源到障礙物的距離為s=v聲·eq\f(t,2).2.當聲源以速度v向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時,聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s=(v聲+v)·eq\f(t,2).3.當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離靜止的聲源時,聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s=(v聲-v)·eq\f(t,2).二、波的衍射1.衍射是波特有的現(xiàn)象,一切波都可以發(fā)生衍射.衍射只有“明顯”與“不明顯”之分,障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多,或比波長小是產(chǎn)生明顯衍射的條件.2.聲波波長較長,一般在1.7cm~17m.3.波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況.例題精練1.(2021?海淀區(qū)模擬)如圖所示為兩列頻率、振幅相同的水波相遇時某一時刻的情況,實線表示波峰,虛線表示波谷。下列說法錯誤的是()A.質(zhì)點M的振動始終是加強的 B.質(zhì)點M的位移有時為0 C.質(zhì)點M的位移始終最大 D.質(zhì)點N保持靜止2.(2021春?倉山區(qū)校級期中)下列關(guān)于機械波的說法正確的是()A.發(fā)生多普勒效應時,波源的頻率發(fā)生了變化 B.各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動,不隨波遷移 C.波發(fā)生反射時,波的頻率不變,但波長、波速發(fā)生變化 D.發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物的尺寸比波長大或差不多隨堂練習1.(2021春?萊州市校級月考)如圖,是觀察水面波衍射的實驗裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長,相鄰波紋間距離與AB間距相等。下列說法正確的是()A.水面波經(jīng)過孔后波速減小 B.水面波經(jīng)過孔后波紋間距離可能變大 C.若波源頻率增大,衍射現(xiàn)象更明顯 D.如果將孔擴大,可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象2.(2021?海淀區(qū)二模)聲波是一種機械波,具有波的特性。關(guān)于聲波,下列說法中正確的是()A.不同頻率的聲波在空氣中相遇時不會疊加 B.高頻聲波和低頻聲波相遇時能發(fā)生干涉現(xiàn)象 C.相同條件下,低頻聲波比高頻聲波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D.不同頻率的聲波在空氣中相遇時頻率均會發(fā)生改變3.(2021春?秦淮區(qū)校級月考)如圖所示,物理課上秦老師做了幾個有趣的物理小實驗。下列說法中正確的是()A.如圖,P擺帶動其他擺振動達到穩(wěn)定后,O擺的振幅最大 B.如圖,用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速轉(zhuǎn)動,幾米外的同學聽到音調(diào)在變化是因為聲波衍射的緣故 C.如圖,一列水波通過兩擋板組成的狹縫,水波可以繞到擋板后方繼續(xù)傳播是因為發(fā)生了干涉的緣故 D.如圖,兩列水波疊加形成穩(wěn)定圖樣,這兩列波的頻率必定相同4.(2020秋?濰坊期末)如圖所示為某學校報告廳的平面圖,AB是主席臺,S1、S2是報告廳墻壁上的兩個喇叭。報告者的聲音經(jīng)喇叭放大后傳回話筒,重復放大時可能會產(chǎn)生嘯叫。為避免嘯叫,話筒最好擺放在主席臺上適當?shù)奈恢茫谶@些位置上兩個喇叭傳來的聲音強度因干涉而減弱。主席臺上有四個位置a、b、c、d,到S1的距離分別為5m、6m、7m、8m,到S2的距離分別為8m、6m、5m、4m。已知空氣中聲速為340m/s,假設(shè)報告人聲音的頻率為170Hz,則話筒最好擺放在()A.a(chǎn) B.b C.c D.d綜合練習一.選擇題(共15小題)1.(2021?江蘇一模)消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題。圖示的消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。頻率為f的聲波沿水平管道自左向右傳播,在聲波到達a處時,分成上下兩束波,這兩束波在b處相遇時可削弱噪聲。設(shè)上下兩束波從a運動到b的時間差為△t,不考慮聲波在傳播過程中波速的變化。關(guān)于該消聲器的工作原理及要達到良好的消聲效果必須滿足的條件,下列說法正確的是()A.利用了波的干涉,△t是的奇數(shù)倍 B.利用了波的衍射,△t是的奇數(shù)倍 C.利用了波的干涉,△t是的奇數(shù)倍 D.利用了波的衍射,△t是的奇數(shù)倍2.(2020秋?楊浦區(qū)期末)如圖,在觀察水面波的衍射的實驗裝置中,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個小孔,O是波源。圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離等于一個波長,則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況,下列表述中正確的是()A.不能觀察到波的衍射現(xiàn)象 B.擋板前后波紋間距離相等 C.如果將孔AB擴大,能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象 D.如果孔的大小不變,使波源頻率增大,能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象3.(2020秋?奉賢區(qū)期末)如圖所示,實線表示波源S1、S2發(fā)出的兩列水波的波峰位置,則圖中()A.a(chǎn)、b均為振動減弱 B.a(chǎn)、b均為振動加強 C.a(chǎn)振動加強,b振動減弱 D.a(chǎn)振動減弱,b振動加強4.(2020春?寧德期末)兩列頻率相同的簡諧橫波振幅分別為A1=4cm、A2=3cm,它們在某時刻的干涉圖樣如圖所示,以波源S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時刻兩列波的波峰(實線)和波谷(虛線),下列說法正確的是()A.質(zhì)點A的振幅是1cm B.質(zhì)點C是振動減弱點 C.質(zhì)點B此刻振動的速度最小 D.再過半個周期,質(zhì)點D是振動加強點5.(2020春?浦東新區(qū)校級期中)下列說法正確的是()A.由質(zhì)點簡諧運動的圖象可知質(zhì)點振動的振幅和頻率 B.兩列水波在水面上相遇疊加時,必然能形成干涉圖樣 C.單擺的振動周期與擺球質(zhì)量和振幅有關(guān) D.機械波從一種介質(zhì)傳播到另一介質(zhì)時,頻率變化,速度變化6.(2020春?荊州期末)2019年4月10日人類第一次發(fā)布了世界上首張黑洞圖象,利用了射電望遠鏡對電磁波的捕捉。下列關(guān)于波的說法,正確的是()A.兩列波疊加一定會出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣 B.在干涉圖樣中,振動加強區(qū)域的質(zhì)點的位移一定大于振動減弱區(qū)域質(zhì)點的位移 C.當波源遠離接收者時,觀察者接收到的波的頻率比波源頻率低 D.只有障礙物或孔的尺寸與波長比較相差不多或小得多,波才能發(fā)生衍射7.(2020春?連云港期末)下列說法正確的是()A.醫(yī)生診病時用的“B超”是利用次聲波定位的 B.產(chǎn)生多普勒效應的原因是波源的頻率發(fā)生變化 C.某一頻率的聲波從空氣進入水中,頻率增大,波速不變 D.只有縫、孔的寬度跟波長相差不多或比波長更小時,才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象8.(2020春?海淀區(qū)校級期末)如圖所示,兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側(cè),兩天線同時都發(fā)出頻率為f1和f2的無線電波。飛機降落過程中,當接收到f1和f2的信號都保持最強時,表明飛機已對準跑道。下列說法正確的是()A.此系統(tǒng)利用的是波的干涉原理 B.在跑道上,f1與f2這兩種無線電波干涉加強,所以跑道上的信號最強 C.只有跑道上才能接收到f1的最強信號,其它地方f1的信號都比跑道上的弱 D.只有在跑道的中心線上才能接收到f1和f2的最強信號,跑道的其它地方是無法同時接收到f1和f2的最強信號的9.(2020春?聊城期末)振動情況完全相同的兩波源S1、S2(圖中未畫出)形成的波在同一均勻介質(zhì)中傳播時發(fā)生干涉,如圖所示為在某個時刻的干涉圖樣,圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,下列說法正確的是()A.a(chǎn)處為振動減弱點,b處為振動加強點 B.c處為振動加強點,所以c處質(zhì)點的位移始終大于b處質(zhì)點的位移 C.再過半個周期,原來位于a處的質(zhì)點運動到b處 D.b處質(zhì)點到兩波源S1、S2的路程差可能為半個波長10.(2020春?東城區(qū)期末)如圖所示為觀察水面波衍射的實驗示意圖,CA、BD是擋板,它們之間有一窄縫,A、B分別為窄縫邊緣的兩點。S點表示波源,相鄰兩波紋之間的距離表示一個波長,已知A、B間的距離與波長相差不多,則波穿過窄縫之后()A.波紋之間距離變大 B.波的振幅變大 C.波僅在SA與SB兩直線之間的扇形區(qū)域內(nèi)傳播 D.波能傳播到SA、SB兩直線外側(cè)的區(qū)域11.(2020春?貢井區(qū)校級期中)下列說法中正確的是()A.一切種類的波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 B.波只要遇到障礙物就能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 C.多普勒效應是機械波特有的現(xiàn)象 D.在較大的空房子里講話,有時會余音繚繞,這是聲波的衍射現(xiàn)象12.(2020春?平邑縣期中)關(guān)于機械波,下列說法正確的有()A.兩列波相遇時,只要頻率相等就一定能夠觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 B.縫、孔或障礙物的尺寸跟波長差不多,或者比波長更小時,才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 C.當觀察者與波源間產(chǎn)生相對運動時,一定會發(fā)生多普勒效應 D.根據(jù)公式v=λf,機械波的頻率越高時,其傳播速度越快13.(2020春?通州區(qū)期中)下列說法正確的是()A.輕核聚變過程中質(zhì)量增加 B.鏈式反應屬于重核的裂變 C.兩列水波發(fā)生干涉時,如果兩列波的波峰在P點相遇,則質(zhì)點P的位移始終最大 D.頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器加速運動,接收器接收到的頻率不變14.(2020?金山區(qū)二模)如圖為一束單色光通過某裝置后在光屏上產(chǎn)生的條紋,則該裝置為()A.單縫,條紋為干涉條紋 B.單縫,條紋為衍射條紋 C.雙縫,條紋為干涉條紋 D.雙縫,條紋為衍射條紋15.(2020?普陀區(qū)二模)如圖為波源O傳出的一列水波,相鄰實線間的距離等于一個波長下列說法正確的是()A.波通過孔A,發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B.波通過孔B,不發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.波遇到障礙物C,發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 D.波遇到障礙物D,不發(fā)生衍射現(xiàn)象二.多選題(共15小題)16.(2021春?思明區(qū)校級期中)下列說法中正確的是()A.發(fā)生多普勒效應時,波源的頻率保持不變 B.要發(fā)生多普勒效應,波源和觀察者間必須有相對運動 C.只有聲波會發(fā)生多普勒效應 D.在障礙物后面的人可以聽到別人說話的聲音是多普勒現(xiàn)象17.(2021?湖南模擬)主動降噪耳機內(nèi)置麥克風,麥克風收集周圍環(huán)境中的噪聲信號,耳機的處理器能夠預測下一時刻噪聲的情況,并產(chǎn)生相應的抵消聲波實現(xiàn)降噪。關(guān)于主動降噪耳機的抵消聲波分析正確的是()A.抵消聲波的頻率與噪聲的頻率相同 B.抵消聲波的振幅與噪聲聲波的振幅相等 C.抵消聲波的相位與噪聲相位相反 D.抵消聲波在耳膜中傳播速度大于噪聲傳播速度 E.抵消聲波在耳膜中傳播速度小于噪聲傳播速度18.(2021?長安區(qū)校級模擬)如圖所示,S1、S2為兩個振動情況完全一樣的波源,兩列波的波長都為λ,它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,S1、S2在空間共形成6個振動減弱的區(qū)域,P是振動減弱區(qū)域中的一點,從圖中可看出()A.P點到兩波源的距離差等于1.5λ B.兩波源之間的距離一定在2.5個波長到3.5個波長之間 C.P點到兩波源的距離差等于3λ D.P點此時刻振動最弱,過半個周期后,振動變?yōu)樽顝?E.當一列波的波峰傳到P點時,另一列波的波谷也一定傳到P點19.(2020秋?嘉興期末)如圖所示,一振動片以頻率f做簡諧振動時,固定在振動片上的兩根細桿同步周期性地觸動水面上的A、B兩點,兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。C是水面上的一點,A、B、C間的距離均為L,D、E為AC連線上的兩點,已知AE=CD=L,D點為AC連線上距C點最近的振動加強點,下列說法正確的是()A.波的傳播速度為fL B.E點也是振動加強點 C.改變振動頻率,D點可能變?yōu)檎駝訙p弱點 D.改變振動頻率,C點可能變?yōu)檎駝訙p弱點20.(2021春?邯鄲期中)如圖所示,S為波源,M、N是兩塊擋板,其中M板固定,N板可左右移動,兩板中間有一狹縫,此時觀察不到A點振動,為了使A點能發(fā)生振動,可采用的方法是()A.減小波源的頻率 B.增大波源的頻率 C.將N板向左移 D.將N板向右移21.(2020秋?莒縣期中)如圖所示,振幅均為A的兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇。圖中實線表示某時刻的波峰,虛線表示該時刻的波谷,下列說法正確的是()A.圖中a點的振動減弱,b點的振動加強 B.圖中a、b連線上的中點振動加強 C.圖中c點的振動減弱,但再過半個周期振動加強 D.b點的振幅為2A,c點的振幅為零22.(2020秋?浙江月考)在如圖所描述的時刻,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.從如圖時刻再經(jīng)周期,M點的位移為零,但速度最大 C.N點此時處于平衡位置,速度為零,再經(jīng)周期后速度仍為零 D.振動加強點一直處于波峰位置,振動減弱點一直處于波谷23.(2020秋?邗江區(qū)校級期中)如圖所示,實線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷。此刻,M是波峰與波峰相遇點,下列說法中正確的是()A.該時刻質(zhì)點O正處在平衡位置 B.P、N兩質(zhì)點是振動加強位置 C.質(zhì)點M和O點處振動加強 D.從該時刻起,經(jīng)過四分之一周期,質(zhì)點M到達平衡位置24.(2020秋?沭陽縣期中)下列說法正確的是()A.男低音和女高音歌唱家所發(fā)出的聲波可能會發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.機械波中某一質(zhì)點的振動頻率一定等于該機械波波源的振動頻率 C.如果波源停止振動,在介質(zhì)中傳播的機械波也會立即消失 D.若觀察者逐漸靠近波源,則所接收到的波的頻率大于波源的頻率25.(2020春?威海期末)固定在同一個振動片上的兩根細桿,當振動片振動時,兩根細桿周期性地觸動水面,形成兩個波源。兩列波相遇后,形成穩(wěn)定的干涉圖樣,如圖僅為示意圖。已知兩波源間的距離為0.6m,波長為0.25m,下列判斷正確的是()A.兩波源的頻率相同,相位差恒定 B.振動加強區(qū)域各質(zhì)點的振動頻率為波源的2倍 C.在水面上放一樹葉,樹葉會振動著向水槽邊緣飄去 D.兩波源的連線上振動加強的位置有5處26.(2020春?南平期末)處于同一水平面的振源S1和S2做簡諧運動,向四周分別發(fā)出兩列振幅均為A的簡諧橫波,波在同一區(qū)域傳播,形成如圖所示穩(wěn)定的干涉圖樣。圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,N點為波峰與波谷相遇點,M點為波峰與波峰相遇點。下列說法正確的是()A.兩個振源S1和S2的振動頻率一定相同 B.M點為振動加強點,其振幅為A C.N點始終處在平衡位置 D.從圖示時刻開始經(jīng)過四分之一周期,M、N兩點豎直高度差為027.(2020春?濟南期末)內(nèi)燃機、通風機等在排放各種高速氣流的過程中都會發(fā)出噪聲,如圖所示為某種消聲器的示意圖,可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。一列聲波沿水平管道自左向右傳播,到達a處時分成上下兩束波,這兩束聲波在b處相遇時可削弱噪聲。關(guān)于此消聲器下列說法正確的是()A.利用了波的干涉原理 B.利用了波的衍射原理 C.只能消除某一頻率的噪聲 D.可以消除某些頻率的噪聲28.(2020春?焦作期末)下列說法正確的是()A.全息照相的拍攝利用了光的衍射原理 B.在波的干涉現(xiàn)象中,振動加強點的位移可能是零 C.當波源與觀察者相互遠離時,觀察者接收到的波的頻率比波源頻率小 D.狹義相對論認為,物體運動時的質(zhì)量會隨著物體運動速度的增大而減小 E.電磁波在真空中傳播時,其傳播方向與電場方向、磁場方向均垂直29.(2020春?欽州期末)下列說法中正確的是()A.只有在發(fā)生共振的時候,受迫振動的頻率才等于驅(qū)動力的頻率 B.機械波的頻率由波源決定,與介質(zhì)無關(guān) C.聲波能發(fā)生多普勒效應,其它類型的波也可以 D.只要有機械振動的振源,就一定有機械波 E.產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件是兩列波的頻率相同30.(2020春?泰州期末)如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長。則()A.水面波經(jīng)過孔后波速不變 B.水面波經(jīng)過孔后波紋間距離可能變大 C.若波源頻率增大,衍射現(xiàn)象更明顯 D.如果將孔擴大,可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象三.填空題(共10小題)31.(2021?上海一模)如圖所示,操場上有兩個振動情況完全相同的揚聲器均發(fā)出頻率為f=34Hz的聲音,已知空氣中聲速v聲=340m/s,則該聲波的波長為m,圖中ED=16m,DF=9m,CD=12m,則觀察者在C處聽到的聲音是(填寫“減弱的”或“加強的”)。32.(2020春?金山區(qū)校級期中)如圖所示,實線與虛線分別表示波峰和波谷,兩列波能產(chǎn)生干涉的條件是:;在滿足該條件下,圖中振動加強的點為:。33.(2020?銅仁市模擬)如圖所示,是兩列頻率相同、質(zhì)點振動方向相同、振幅均為A的平面波相遇發(fā)生干涉的示意圖。圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,O為P、M連線的中點。從圖示時刻經(jīng)過四分之一周期,M處質(zhì)點的振幅為,位移為,從圖示時刻經(jīng)過半個周期,O處質(zhì)點通過的路程為。34.(2019春?和平區(qū)校級期中)如圖所示,在同一均勻介質(zhì)中有S1和S2兩個波源,這兩個波源的頻率、振動方向均相同,且振動的步調(diào)完全一致,S1與S2之間相距為4m,若S1、S2振動頻率均為10Hz,兩列波的波速均為10m/s,B點為S1和S2連線的中點,今以B點為圓心,以R=BS1為半徑畫圓。該波的波長為,在S1、S2連線之間(S1和S2兩波源點除外)振動減弱的點有個,在該圓周上(S1和S2兩波源點除外)共有個振動加強的點35.(2019?黃浦區(qū)二模)如圖所示,S1、S2是位于水面的兩個振動情況完全相同的波源,振幅為A,a、b、c三點均位于S1、S2連線的中垂線上,且ab=bc.某時刻a是兩列波的波峰相遇點,c是兩列波的波谷相遇點,則此刻b處質(zhì)點的位移為,b處質(zhì)點的振動(選填“加強”或“減弱”)36.(2019?揚州一模)如圖所示,在某一均勻介質(zhì)中,A、B是振動情況完全相同的兩個波源,其簡諧運動表達式均為x=0.3sin(200πt)m,兩波源形成的簡諧橫波分別沿AP、BP方向傳播,波速都是500m/s,則簡諧橫波的波長為m,某時刻兩列波的波峰在P點相遇,則介質(zhì)中P點的振幅為m。37.(2018?南通一模)如圖所示,兩列頻率相同、傳播方向相互垂直的平面波在空間相遇發(fā)生干涉,它們的振幅均為A,圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,e是a、d連線的中點,則e處質(zhì)點振動(選填“加強”、減弱、或不振動),d處質(zhì)點的振幅為。38.(2018?松江區(qū)一模)如圖為利用發(fā)波水槽得到的水面波形圖,甲圖樣是水面波的現(xiàn)象;乙圖樣是水面波的現(xiàn)象。39.(2018?奉賢區(qū)一模)如圖,在發(fā)波水槽中產(chǎn)生一列水波,將一支圓珠筆插入水中,可以觀察到水波能而繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.當水波中的障礙物寬度比波長時(選填“大很多”、“小很多”或“差不多”),波幾乎只能沿直線傳播.40.(2017春?黃陵縣校級期末)如圖所示,為兩個相干波源產(chǎn)生的干涉圖樣,點振動加強,點振動減弱.四.計算題(共2小題)41.(2021?廣州二模)頻率恒定且同步振動的兩個聲源S1、S2相距12m放置,一觀測者在S1、S2之間的連線上移動,聽到音量大小起伏變化,其中一個音量最小的位置與S1相距5m。若聲速為340m/s,求聲源振動的最小頻率。42.甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚,兩船相距24m。有一列水波在湖面上傳播,使每只船每分鐘上下浮動20次,當甲船位于波峰時,乙船位于波谷,這時兩船之間還有5個波峰。(1)此水波的波長為多少?波速為多少?(2)若此波在傳播過程中遇到一根豎立的電線桿,是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象?(3)若該波經(jīng)過一跨度為30m的橋洞,橋墩直徑為3m,橋墩處能否看到明顯衍射?(4)若該橋為一3m寬的涵洞,洞后能否發(fā)生明顯衍射?波的反射、折射和衍射知識點:波的反射、折射和衍射一、波的反射1.反射現(xiàn)象:波遇到介質(zhì)界面(如水遇到擋板)時會返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.2.反射規(guī)律:反射線、法線與入射線在同一平面內(nèi),反射線與入射線分居法線兩側(cè),反射角等于入射角.二、波的折射1.波的折射:光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時會發(fā)生折射,同樣,其他波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時也發(fā)生折射.2.水波的折射:水波在深度不同的水域傳播時,在交界處發(fā)生折射.三、波的衍射1.波的衍射:波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.2.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多,或者比波長更小時,才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.3.波的衍射的普遍性:一切波都能發(fā)生衍射,衍射是波特有的現(xiàn)象.技巧點撥一、波的反射和折射1.波的反射遵從反射定律,即入射線、反射線及法線位于同一平面內(nèi),入射線、反射線分別位于法線的兩側(cè),反射角等于入射角.2.波的頻率是由振源決定的,介質(zhì)中各個質(zhì)點的振動都是受迫振動,因此不論是反射還是折射,波的頻率是不改變的.3.波速是由介質(zhì)決定的,波反射時是在同一介質(zhì)中傳播,因此波速不變,波折射時是在不同介質(zhì)中傳播,因此波速改變.4.波長是由頻率和波速共同決定的,即在波的反射中,由于波的頻率和波速均不變,根據(jù)公式λ=eq\f(v,f)可知波長不改變;在波的折射中,當進入新的介質(zhì)中波速增大時,由λ=eq\f(v,f)可知波長變大,反之變小.總結(jié)提升回聲測距的三種情況1.當聲源不動時,聲波遇到了障礙物后會返回繼續(xù)傳播,反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同,因此,入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下用的時間相等,設(shè)經(jīng)時間t聽到回聲,則聲源到障礙物的距離為s=v聲·eq\f(t,2).2.當聲源以速度v向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時,聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s=(v聲+v)·eq\f(t,2).3.當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離靜止的聲源時,聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s=(v聲-v)·eq\f(t,2).二、波的衍射1.衍射是波特有的現(xiàn)象,一切波都可以發(fā)生衍射.衍射只有“明顯”與“不明顯”之分,障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多,或比波長小是產(chǎn)生明顯衍射的條件.2.聲波波長較長,一般在1.7cm~17m.3.波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況.例題精練1.(2021春?紹興期末)下列說法正確的是()A.醫(yī)生診病時常用的“彩超”是利用了多普勒效應 B.醫(yī)生診病時常用的“B超”是利用了超聲波頻率高,容易衍射的特點 C.3D電影具有立體感,其基本原理是利用了光的干涉 D.為避免高樓大廈因風力、地面振動等因素引起的共振,可使其固有頻率接近外界驅(qū)動力的頻率2.(2021春?諸暨市校級期中)有兩列頻率相同、振動方向相同、振幅均為A、傳播方向相互垂直的平面波相遇發(fā)生干涉。如圖所示,圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,a為波谷與波谷相遇點,b、c為波峰與波谷相遇點,d為波峰與波峰相遇點,e、g是a、d連線上的兩點,其中e為連線的中點,則()A.在a、d處的質(zhì)點振動減弱,b、c處的質(zhì)點振動加強 B.從圖示時刻經(jīng)過半個周期,e處的質(zhì)點通過的路程為2A C.從圖示時刻經(jīng)過半個周期,g處的質(zhì)點加速向平衡位置運動 D.從圖示時刻經(jīng)過四分之一周期,d處的質(zhì)點振幅恰好為零隨堂練習1.(2021春?楊浦區(qū)校級期中)關(guān)于波的干涉和衍射,正確的說法是()A.有的波能發(fā)生干涉現(xiàn)象,有的波能發(fā)生衍射現(xiàn)象 B.產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一,就是兩列波的頻率相等 C.波具有衍射特性的條件,是障礙物的尺寸與波長比較相差不多或比波長小 D.在干涉圖樣中,振動加強區(qū)域的質(zhì)點,其位移始終保持最大2.(2021?懷柔區(qū)模擬)2020年2月,中國科學家通過冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面S蛋白與人體細胞表面ACE2蛋白的結(jié)合過程,首次揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗。電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分,它與光學顯微鏡相比具有更高的分辨率,其原因是電子的物質(zhì)波波長遠小于可見光波長。在電子顯微鏡中,電子束相當于光束,通過由電場或磁場構(gòu)成的電子透鏡實現(xiàn)會聚和發(fā)散作用。其中的一種電子透鏡由兩個金屬圓環(huán)M、N組成,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,圖乙為圖甲的截面示意圖。顯微鏡工作時,兩圓環(huán)的電勢φN>φM,圖乙中虛線表示兩圓環(huán)之間的等勢面(相鄰等勢面間電勢差相等)。現(xiàn)有一束電子經(jīng)電壓U加速后,沿著平行于兩金屬圓環(huán)軸線的方向進入金屬圓環(huán)M,根據(jù)題目信息和所學知識,下列推斷正確的是()A.電子比可見光的波動性強,衍射更為明顯 B.增大電子的加速電壓U,可提升該顯微鏡的分辨率 C.該電子透鏡對入射的電子束能起到發(fā)散作用 D.電子在穿越電子透鏡的過程中速度不斷減小3.(2020春?成都期中)如圖所示是兩完全相同的波源形成的干涉圖樣(部分),其中實線和虛線分別表示波峰和波谷,a、b、c、d為波峰、波谷的交點,ad連線與bc連線交于e點(圖中未畫出),波源振幅為A。下列說法正確的是()A.質(zhì)點a振動加強,此時位移為零 B.質(zhì)點b振動加強,此時位移為A C.質(zhì)點e振動加強,振幅為2A D.從此刻起,經(jīng)過半個周期時間,質(zhì)點c回到平衡位置4.(2020春?大理市校級期中)運動電子束穿過某一薄晶體時能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象,那么下列說法正確的是()A.電子束的運動速度越快,產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象越明顯 B.電子束的運動速度越慢,產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象越明顯 C.產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的明顯程度與電子束的運動速度無關(guān) D.以上說法都不對綜合練習一.選擇題(共15小題)1.(2020春???谄谥校┫铝鞋F(xiàn)象中屬于聲波的衍射現(xiàn)象的有()A.隔著墻壁聽到別人說話聲 B.雨天雷聲轟鳴 C.山谷中聽到回聲 D.在室外演講更費力2.(2020春?豐臺區(qū)期末)波的干涉和衍射都是波特有的現(xiàn)象。圖甲為水波的衍射實驗,擋板M是固定的,擋板N可以上下移動。圖乙為兩列頻率相同的橫波相遇時某一時刻的情況,實線表示波峰,虛線表示波谷。下列說法正確的是()A.甲圖中不管擋板N處于什么位置,水波都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B.乙圖中M點為振動加強點 C.乙圖中N點為振動加強點 D.乙圖中M點的位移不可能為零3.(2020?肥城市模擬)兩列振動情況完全相同的水波某時刻的波峰和波谷位置如圖所示,實線表示波峰,虛線表示波谷,相鄰實線與虛線間的距離為0.2m,波速為1m/s,兩列波的振幅均為1cm,C點是相鄰實線與虛線間的中點,則()A.圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為2cm B.圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面下運動 C.經(jīng)0.2s,A點偏離平衡位置的位移為﹣2cm D.F點到兩波源的路程差為零4.(2020春?貢井區(qū)校級期中)如圖,波長相同的兩列水波于某時刻的疊加情況,圖中的實線和虛線分別表示波峰和波谷,此時()A.a(chǎn)、b連線中點速度為零 B.a(chǎn)、b連線中點振動加強 C.再經(jīng)過周期,a、b兩點振動減弱 D.再經(jīng)過周期,c、d兩點振動加強5.(2020?廣陵區(qū)校級模擬)下列說法中正確的是()A.醫(yī)院中用于體檢的“B超”利用了電磁波的反射原理 B.在干涉圖樣中,振動加強區(qū)域的質(zhì)點,其位移始終保持最大;振動減弱區(qū)域的質(zhì)點,其位移始終保持最小 C.在“用單擺測重力加速度”的實驗中,測量n次全振動的總時間時,計時的起始位置應選在小球運動到最低點時為宜 D.光有偏振現(xiàn)象,電磁波沒有偏振現(xiàn)象6.(2020秋?皇姑區(qū)校級月考)如圖所示為兩列頻率相同的橫波相遇時某一時刻的情況,實線表示波峰,虛線表示波谷,則關(guān)于M、N兩點的振動情況描述正確的是()A.M點始終為加強點,N點始終為減弱點,所以M點振動頻率比N點振動頻率高 B.M點始終為加強點,N點始終為減弱點,但是M點和N點振動頻率相同 C.M點此時為加強點,N點此時為減弱點,半個周期后M點變成減弱點,N點變成加強點 D.M點始終為加強點,N點始終為減弱點,所以N點始終位于平衡位置不動7.(2020春?廣陵區(qū)校級月考)下列說法不正確的是()A.未見其人先聞聲,是因為聲波波長較大,容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 B.機械波在介質(zhì)中的傳播速度與波的頻率無關(guān) C.在雙縫干涉實驗中,同等條件下用紫光做實驗比用紅光做實驗得到的條紋更窄 D.在同一地點,當擺長不變時,擺球質(zhì)量越大,單擺做簡諧振動的周期越大8.(2019春?蛟河市校級期中)關(guān)于波的干涉,下列說法正確的是()A.振動加強的質(zhì)點,位移始終最大 B.振動加強的質(zhì)點,兩列波引起的分位移,總是方向相同的 C.加強點的振動,能量始終最小 D.加強點和減弱點的位置在傳播中是隨時相互交換的9.(2019春?渾源縣校級月考)紅光在水中的波長與綠光在空氣中的波長相等,水對紅光的折射率為,則紅光與綠光的頻率之比為()A. B. C. D.310.(2020春?遼寧期中)下列關(guān)于振動和波的說法,正確的是()A.聲波在空氣中傳播時,空氣中各點有不相同的振動頻率 B.水波在水面上傳播時,水面上各點沿波傳播方向移動 C.聲波容易繞過障礙物傳播是因為聲波波長較長,容易發(fā)生衍射 D.當兩列波發(fā)生干涉時,如果兩列波波峰在某質(zhì)點相遇,則該質(zhì)點位移始終最大11.(2020?寶山區(qū)二模)如圖所示,S1、S2是位于水面的兩個振動情況完全相同的波源,振幅為A,P、M、N三點均位于S1、S2連線的中垂線上,且PM=MN.某時刻P是兩列波的波峰相遇點,N恰是兩列波的波谷相遇點,則()A.P、N兩點間的距離為半個波長 B.M點位移的最大值為2A C.P點的位移始終是2A D.N點為振動減弱點12.(2020?順義區(qū)二模)如圖甲所示,用傳感器和計算機可以方便地描出平拋運動物體的軌跡。它的設(shè)計原理如圖乙所示。物體A在做平拋運動,它能夠在豎直平面內(nèi)向各個方向同時發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖,在它運動的平面內(nèi)安放著超聲﹣紅外接收裝置B,B盒裝有B1、B2兩個超聲﹣紅外接收器,并與計算機相連,B1、B2各自測出收到超聲脈沖和紅外脈沖的時間差,并由此算出它們各自與物體A的距離,下列說法正確的是()A.該實驗中應用了波的干涉規(guī)律 B.該實驗中應用了波的反射規(guī)律 C.該實驗中應用了波的直線傳播規(guī)律 D.該實驗中所用超聲波信號和紅外線脈沖信號均屬于無線電波13.(2020春?章丘區(qū)校級月考)如圖所示,實線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷。此刻,M是波峰與波峰相遇點,下列說法中正確的是()A.該時刻質(zhì)點O正處在平衡位置 B.N、P兩質(zhì)點始終處在平衡位置 C.隨著時間的推移,質(zhì)點M向O點處移動 D.從該時刻起,經(jīng)過周期,質(zhì)點M到達平衡位置向下振動14.(2020?北京學業(yè)考試)下列四幅圖分別對應四種說法,其中正確的是()A.圖中,若勻速拉動木板的速度較大,則由圖象測得簡諧運動的周期較大 B.由圖可知,系統(tǒng)的固有頻率為f0 C.圖中頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動加強,某些區(qū)域的振動減弱,這種現(xiàn)象叫做波的干涉,只有頻率相同的橫波才能發(fā)生干涉 D.圖中泊松亮斑是小孔衍射形成的圖樣15.(2020?山東模擬)兩列完全相同的機械波于某時刻的疊加情況如圖所示,圖中的實線和虛線分別表示波峰和波谷,關(guān)于此時刻的說法錯誤的是()A.a(chǎn)、b連線中點振動加強 B.a(chǎn)、b連線中點速度為零 C.a(chǎn)、b、c、d四點速度均為零 D.再經(jīng)過半個周期c、d兩點振動減弱二.多選題(共15小題)16.(2021?嵊州市模擬)如圖所示,一水平長繩上系著一個彈簧和小球組成的固有頻率為3Hz的振動系統(tǒng)。某時刻位于長繩兩端的振源P、Q分別在長繩上形成的兩個波形及傳播方向如圖所示,振幅都為A。兩列波先后通過彈簧上端處后觀察到小球出現(xiàn)了兩次振動,第一次振動起振方向向上,振動不顯著,第二次則產(chǎn)生了較強烈的振動,則()A.振源P產(chǎn)生的波先到達彈簧處 B.振源Q產(chǎn)生的波在長繩中傳播的速度快 C.振源Q產(chǎn)生的波在長繩中的波速接近7.2m/s D.兩列波不可能產(chǎn)生干涉,但相遇時繩子上會出現(xiàn)振動位移2A的點17.(2021?浙江二模)如圖為某一種聲波消音器的原理示意圖。噪聲由D1管道輸入,經(jīng)過空氣腔室S,由D2管道輸出。當某一頻率為f的聲波從聲源傳到空氣腔室左側(cè)的S1面時,恰好與右側(cè)S2面反射回來的同頻率的聲波相消時,消音的效果最好。已知聲波在空氣腔室中傳播的速度為v,下列說法正確的是()A.該消音器是根據(jù)波的干涉原理設(shè)計的 B.該消音器是根據(jù)波的多普勒效應設(shè)計的 C.空氣腔室長度l與聲音頻率f的關(guān)系滿足l=(n=1,2,3……)時,消音效果最好 D.空氣腔室長度l與聲音頻率f的關(guān)系滿足l=(n=1,2,3……)時,消音效果最好18.(2021?一模一模)以下各種說法中,正確的是()A.相對論理論認為真空中光速在不同的慣性參考系中是不同的 B.機械波和電磁波本質(zhì)上不相同,但它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 C.兩列波疊加時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,其振動加強區(qū)域與減弱區(qū)域是穩(wěn)定不變的 D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能在真空中傳輸 E.光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段,它是利用光的全反射原理來傳遞信息的19.(2020秋?溫州月考)一振動片以頻率f做簡諧振動時,固定在振動片上的兩根細桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點,兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c點是水面上的一點,a、b、c間的距離均為L,如圖所示。已知除c點外,在a、c連線上還有其它振動加強點,其中距c點最近的加強點d到c的距離為L,下列說法正確的有()A.波的傳播速度為fL B.a(chǎn)c連線上距a點L的e點也是振動加強點 C.改變振動頻率,波的傳播速度也會改變 D.改變振動頻率,d點可能仍是振動加強點20.(2020?青羊區(qū)校級模擬)甲、乙兩列橫波在同一介質(zhì)中分別從波源M、N兩點沿x軸相向傳播,波速為2m/s,振幅相同。某時刻的圖象如圖所示,則()A.甲、乙兩波的起振方向相同 B.甲、乙兩波的頻率之比為3:2 C.甲、乙兩波在相遇區(qū)域會發(fā)生干涉 D.再經(jīng)過3s,平衡位置在x=6m處的質(zhì)點處于平衡位置 E.再經(jīng)過3s,平衡位置在x=7m處的質(zhì)點加速度方向向上21.(2020?未央?yún)^(qū)校級模擬)如圖所示為t=0時刻兩列簡諧橫波的圖象(都剛好形成了一個周期的波形),兩列波分別沿x軸正方向和負方向傳播,波源分別位于x=﹣2m和x=12m處,兩列波的波速均為v=4m/s,波源的振幅均為A=2cm。此刻平衡位置在x=2m和x=8m的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動。質(zhì)點M的平衡位置處于x=5m處,關(guān)于各質(zhì)點運動情況的下列判斷中正確的是()A.質(zhì)點P、Q都首先沿y軸負向運動 B.t=0.75s時刻,質(zhì)點P、Q都運動到M點 C.t=1s時刻,質(zhì)點M的位移為+4cm D.t=1s時刻,質(zhì)點M的位移為﹣4cm E.兩列波相遇后能干涉,且M點為振動加強區(qū),P點為振動消弱區(qū)22.(2020?鄂爾多斯模擬)以下說法正確的是()A.在真空中傳播的電磁波頻率不同,傳播的速度也不同 B.兩列機械波發(fā)生干涉現(xiàn)象,在振動加強的區(qū)域,質(zhì)點的位移總是最大 C.一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,衍射是波特有的現(xiàn)象 D.火車鳴笛向我們駛來時,我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率高 E.電磁波能發(fā)生偏振現(xiàn)象,說明電磁波是橫波23.(2020?保定二模)某介質(zhì)中兩個波源A、B同時開始振動,它們的振動圖象如圖乙所示。已知A、B、C在一條直線上,AB=2m,BC=3m,兩波源引起的機械波在介質(zhì)中傳播的速度均為10m/s。下列說法中正確的是()A.兩列波在介質(zhì)中傳播的疊加區(qū)域內(nèi)可能會發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.A波的波長為4m C.B波的波長為6m D.t=1.2s時在C位置的質(zhì)點的位移為﹣3m E.t=1.2s時在C位置的質(zhì)點的位移為+4m24.(2020?銀川一模)如圖所示,水面上波源S1的振動方程為x=20sin100πt(cm),水面上波源S2的振動方程為x=10sin100πt(cm),實線與虛線分別表示S1和S2形成的兩列波的波峰和波谷。此刻,M是波峰與波峰的相遇點,不考慮水波的衰減,下列說法中正確的是()A.這兩列波的頻率均為50Hz B.隨著時間的推移,M處的質(zhì)點將向O處移動 C.P、N兩質(zhì)點始終處在振動減弱位置 D.從該時刻起,經(jīng)過四分之一周期,M處的質(zhì)點到達平衡位置,此時位移為零 E.O、M連線的中點是振動減弱的點,其振幅為10cm25.(2020春?徐州期中)如圖表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇,圖中實線表示某時刻的波峰,虛線表示的是波谷,下列說法正確的是()A.a(chǎn)點位移始終處于最大位置 B.a(chǎn)、c兩點的振動加強,b、d兩點的振動減弱 C.經(jīng)適當?shù)臅r間后,加強點和減弱點的位置互換 D.經(jīng)半個周期后,原來位于波峰的點將位于波谷,原來位于波谷的點將位于波峰26.(2020春?九臺區(qū)校級期中)有一障礙物的尺寸為10m,下列哪些波在遇到它時能產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象()A.波長為1m的機械波 B.波長為10m的機械波 C.波長為20m的機械波 D.頻率為40Hz的聲波 E.頻率為5000MHz的電磁波(波速為3×108m/s)27.(2020?興慶區(qū)校級三模)下列說法中正確的是()A.夏天時,灑過水的路面會出現(xiàn)彩色圖樣是光的衍射現(xiàn)象 B.X射線是原子內(nèi)層電子受到激發(fā)而產(chǎn)生的 C.當波源靠近觀察者時,觀察者接收的頻率比波源的頻率高 D.做受迫振動的物體,其振幅隨驅(qū)動力的頻率增大而增大 E.4G信號(1880﹣2635MHz)相對于5G信號(3300﹣5000MHz)更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象28.(2020?蚌埠三模)下列說法正確的是()A.人耳聽到的聲波比超聲波更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 B.在雙縫干涉實驗中,光的頻率越高,光屏上出現(xiàn)的條紋越寬 C.梳頭發(fā)時梳子帶了電荷,來回抖動梳子時會向外發(fā)射電磁波 D.狹義相對論認為,在慣性系中,光速與光源、觀察者間的相對運動無關(guān) E.火車鳴笛向我們駛來,我們聽到的聲音頻率比聲源振動的頻率低29.(2020春?洪山區(qū)校級期中)聲波與光波有許多可比之處,某同學對此做了一番比較,得到如下結(jié)論,你認為正確的是()A.聲波是縱波,而光波是橫波 B.

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