2016-2017學(xué)年高中物理第12章機(jī)械波4波的衍射和干涉學(xué)業(yè)分層測評.docx

波的衍射和干涉 (建議用時：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A當(dāng)孔的尺寸比波長大時，一定不會發(fā)生衍射現(xiàn)象B只有孔的尺寸與波長相差不多時，或者比波長還小時才會觀察到明顯的衍射現(xiàn)象C只有波才有衍射現(xiàn)象D衍射是波特有的現(xiàn)象E以上說法均不正確【解析】當(dāng)孔的尺寸比波長大時，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，只不過不明顯只有當(dāng)孔、縫或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，切不可把此條件用來判斷波是否發(fā)生了衍射現(xiàn)象【答案】BCD2如圖1246所示，表示兩列同頻率相干水波在t0時刻的疊加情況，圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷已知兩列波的振幅均為2 cm，波速均為2 m/s，波長均為0.4 m，E點(diǎn)為B、D連線和A、C連線的交點(diǎn)，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：23570064】圖1246AA，C兩點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)BA，C，E點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)CB，D兩點(diǎn)在該時刻的豎直高度差為8 cmDt0.05 s時，E點(diǎn)離平衡位置的位移大小為4 cmEt0.05 s時，D點(diǎn)離平衡位置的位移大小為4 cm【解析】圖中B，D均為振動加強(qiáng)點(diǎn)，E位于B，D的中線上，故E也是振動加強(qiáng)點(diǎn)，而A，C兩點(diǎn)為波峰與波谷相遇，故是振動減弱點(diǎn)圖中所示時刻，B點(diǎn)偏離平衡位置4 cm，而D點(diǎn)偏離平衡位置4 cm，故二者豎直高度差為8 cm，再過0.05 s，兩列波的波峰恰在E點(diǎn)相遇，故E點(diǎn)偏離平衡位置的距離將達(dá)到4 cm，而D在平衡位置故正確答案為A、C、D.【答案】ACD3關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是()A兩列頻率不相同的波相遇時，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加B任何兩列波相遇都會疊加C兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn)D兩列頻率相同的波相遇時，如果介質(zhì)中的某點(diǎn)振動是加強(qiáng)的，某時刻該質(zhì)點(diǎn)的位移可能是零E兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移可能比振動減弱的質(zhì)點(diǎn)的位移小【解析】根據(jù)波的疊加和干涉的概念可知，只要兩列波相遇就會疊加，但如果兩列波的頻率不同，在疊加區(qū)域就沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以A錯誤，B正確；發(fā)生干涉時振動加強(qiáng)的點(diǎn)還有波谷和波谷相遇的點(diǎn)，所以C錯誤；因?yàn)槟迟|(zhì)點(diǎn)振動加強(qiáng)僅是振幅加大，但只要仍在振動就一定有位移為零的時刻，所以D、E正確【答案】BDE4有一障礙物的尺寸為10 m，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1 m的機(jī)械波B波長為10 m的機(jī)械波C波長為20 m的的機(jī)械波D頻率為40 Hz的聲波E頻率為5 000 MHz的電磁波(波速為3108 m/s)【解析】空氣中聲波波速大約為340 m/s，由可算出頻率為40 Hz的聲波的波長為8.5 m；同理可算出頻率為5 000 MHz的電磁波的波長為0.06 m選項(xiàng)C、D中波長等于大于障礙物尺寸【答案】BCD5利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖1247甲、乙所示，則 【導(dǎo)學(xué)號：23570065】甲乙圖1247圖甲顯示了波的_現(xiàn)象，圖乙顯示了波的_現(xiàn)象【解析】由波的干涉和衍射概念知，圖甲是一列波的傳播，顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖乙是兩列波的傳播，顯示了波的干涉現(xiàn)象【答案】衍射干涉6在水波槽的衍射實(shí)驗(yàn)中，若打擊水面的振子振動頻率是5 Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05 m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為多少？【解析】在水槽中激發(fā)的水波波長為 m0.01 m1 cm.要求在小孔后產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象，應(yīng)取小孔的尺寸小于波長【答案】小于1 cm7簡諧橫波a沿x軸正方向傳播，簡諧橫波b沿x軸負(fù)方向傳播，波速都是10 m/s，振動方向都平行于y軸，t0時刻，這兩列波的波形如圖1248所示畫出平衡位置在x2 m處的質(zhì)點(diǎn)從t0時刻開始在一個周期內(nèi)的振動圖象圖1248【解析】該題考查波的疊加和干涉兩列頻率相同的波其振動圖象是穩(wěn)定的，t0時刻，兩列波引起x2 m處質(zhì)點(diǎn)的振動方向都向上，經(jīng)過T，兩列波的波峰都傳到x2 m處，故振幅AA1A23 cm.【答案】能力提升8.如圖1249所示，一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60 m，在防波堤后A，B兩處有兩個小船進(jìn)港躲避風(fēng)浪某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播，下列說法中正確的有() 【導(dǎo)學(xué)號：23570066】圖1249A假設(shè)波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響B(tài)假設(shè)波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響C假設(shè)波浪的波長約為50 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D假設(shè)波浪的波長約為50 m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響E波浪的波長越長，則A、B兩處的小船受到波浪的影響越明顯【解析】A、B兩處小船明顯受到影響是因?yàn)樗òl(fā)生明顯的衍射，波浪能傳播到A、B處的結(jié)果，當(dāng)障礙物或縫隙的尺寸比波長小或跟波長差不多的時候，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】ADE9.在圖12410中，A、B是同一介質(zhì)中兩相干波源，其振幅均為A5 cm，頻率均為f100 Hz，當(dāng)A點(diǎn)為波峰時，B點(diǎn)恰好為波谷，波速v10 m/s，判斷P點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)還是振動減弱點(diǎn)？圖12410【解析】A到P與B到P的波程差為x25 m15 m10 m這兩列波的波長為 m0.1 m10 m恰好為0.1 m的整數(shù)倍，又因A、B步調(diào)相反，因此P點(diǎn)為減弱點(diǎn)【答案】減弱點(diǎn)10兩列平面簡諧橫波在空中疊加，其中簡諧橫波a(圖中虛線)沿x軸正方向傳播，簡諧橫波b(圖中實(shí)線)沿x軸負(fù)方向傳播，波速都是20 m/s，t0時，這兩列波的波動圖象如圖12411所示，那么位于x45 m處的質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰的時間和第一次處于平衡位置的時間分別是多少？ 【導(dǎo)學(xué)號：23570067】圖12411【解析】從題圖上可知兩波波長均為40 m，故T2 sa、b兩波的波峰第一次傳到P點(diǎn)，均需要t，0.25 s，而平衡位置傳到P點(diǎn)，均需要t0.75 s.【答案】0.25 s0.75 s11.波源S1和S2的振動方向相同，頻率均為4 Hz，分別置于均勻介質(zhì)中x軸上的O、A兩點(diǎn)處，OA2 m，如圖12412所示兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4 m/s.已知兩波源振動的初始相位相同求：圖12412 (1)簡諧橫波的波長；(2)OA間合振動振幅最小的點(diǎn)的位置【解析】(1)設(shè)簡諧橫波波長為，頻率為f，則vf，代入已知數(shù)據(jù)，得1 m.(2)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)P為OA間的任意一點(diǎn)，其坐標(biāo)為x，則兩波源到P點(diǎn)的