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- 2021-05-25 发布
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2020届一轮复习人教版 波的干涉、衍射 课时作业
1、如图所示是甲、乙两列相互垂直传播的波,实线表示波峰 ,虚线表示波谷,箭头表示波传播的方向,则图中P点(小正方形中央的一点)是( )
A.振动加强点
B.振动 减弱点
C.既不是加强点也不是减弱点
D.条件不足无法判断
2、关于波的干涉现象,下列说法中正确的是( )
A.在振动削弱的区域,质点不发生振动
B.在振动削弱的区域,各质点都处于波谷
C.在振动加强的区域,各质点都处于波峰
D.在振动加强的区域,有时质点的位移也等于零
3、在y轴上的A、B两点有两个频率和振动方向都相同的声源,它们激起的声波的波长为2m,A、B两点的坐标分别为(0, +6)和(0,﹣1),如图所示,则在x轴上(除无穷远)有几处声音特别强的点( )
-1·B
x /m
y /m
6·A
A.6处 B.4处
C.5处 D.无数处
4、如图所示为两列不同频率的水波通过相同的小孔所形成的衍射图样,由图可知,两列波的波长和频率的大小关系是( )
A.λA>λB,fA>fB B.λA<λB,fA<fB C.λA>λB,fA<fB D.λA<λB,fA>fB
5、如图所示,在均匀介质中S1和S2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源,它们发出的简谐波相向传播.在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点,已知S1a=ab=bc=cS2=(λ为波长),则下列说法中正确的是( )
A.b点的振动总是最强,a、c两点的振动总是最弱
B.b点的振动总是最弱,a、c两点的振动总是最强
C.a、b、c三点的振动都总是最强
D.a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱
6、介质中有一列横波,对此列波下列说法正确的是( )
A.波的传播方向与质点的振动方向平行
B.波的传播速度等于振源的振动速度
C.波的频率等于振源的振动频率
D.任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
7、如图所示,甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图象,乙图为参与波动的质点P的振动图象,则下列判断正确的是( )
A.该波的传播速率为4 cm/s
B.该波的传播方向沿x轴正方向
C.经过0.5 s时间,质点P沿波的传播方向向前传播2 m
D.该波在传播过程中若遇到3 m的障碍物,能发生明显衍射现象
8、一列波在传播过程中通过一个障碍物,发生了一定程度的衍射,以下哪种情况能使衍射现象更明显( )
A.增大障碍物尺寸,同时增大波的频率
B.增大障碍物尺寸,同时减小波的频率
C.缩小障碍物尺寸,同时增大波的频率
D.缩小障碍物尺寸,同时减小波的频率
9、如图所示,在坐标原点O和x=3 m的A点有两个完全相同的振源,两个振源发出的横波波长均为1 m,在y轴正方向上除O点外的振动加强的位置有( )
A.1处
B.2处
C.3处
D.(2n+1)处(n=0,1,2…)
10、一列简谐横波在t1=0.02 s时刻的波形图如图(甲)所示,平衡位置在x=1 m处的质点P的振动图像如图(乙)所示.已知质点M的平衡位置在x=1.75 m处.下列说法正确的是( )
A.该波中每个质点的振动周期都为0.02 s
B.该波波长为2 m
C.质点M在t1时刻位移为 m
D.质点M从t1时刻起每过0.005 s通过的路程均为0.2 m
E.若该波在传播过程中遇到20 m大小的障碍物,不能发生衍射
11、水平面上两列横波发生干涉,用实线表示波峰,虚线表示波谷,画出t=0时刻的俯视图如图所示,已知两波的波长都是0.2m,波速为1m/s,振幅为1cm,则( )
A.图示时刻,A、B两点间的竖直高度差为2cm
B.图示时刻,C点正在向下运动
C.t=0.05s时,A点处于平衡位置
D.t=0.05s时,B点处于平衡位置
12、一条弹性绳子呈水平状态,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,对于其后绳上各点的振动情况,以下判断正确的( )
A.波源Q产生的波将先到达中点M
B.波源P的起振方向是向上的
C.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、如图所示为两列简谐横波在同一绳上传播在时刻的波形图,已知甲波向左传,乙波向右传,请根据图中信息判断以下说法正确的是( )
A.由于两波振幅不等,故两列波相遇时不会发生干涉现象
B.两列波同时传到坐标原点
C.处的质点开始振动时的方向向方向
D.两列波相遇时会发生干涉且处为振动减弱的点
14、如图是观察水面波衍射的实验装置,AB和CD是两块挡板,BC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,每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况下列描述中正确的是( )
A.此时能明显观察到波的衍射现象
B.挡板前后波纹间距相等
C.如果将孔BC扩大,有可能观察不到明显的衍射现象
D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显观察到衍射现象
15、波速均为v=2m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播,某时刻波的图象分别如图所示,其中P、Q处的质点均处于波峰.关于这两列波,下列说法正确的是( )
A.甲波中的P处质点比M处质点先回平衡位置
B.从图示的时刻开始,经过1.0s,P质点通过的位移为2m
C.此时刻,M点的运动方向沿x轴正方向
D.从图示的时刻开始,P处质点比Q处质点先回平衡位置
E.如果这两列波相遇不可能产生稳定的干涉图样
16、一列简谐横波沿x轴的正向传播,振幅为2cm,已知在t=0时刻相距30 cm的两质点a、b的位移都是1cm,但运动方向相反,其中质点a沿y轴负向,如图所示,下列说法正确的是__________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.t=0时刻,两质点a、b的加速度相同
B.两质点a、b的平衡位置间的距离为半波长的奇数倍
C.质点a的速度最大时,质点b的速度为零
D.质点a的速度最大时,质点b正在向上运动
E.当质点b的位移为+2cm时,质点a的位移为负
17、有两例频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示,图中实绩表示波峰,虚线表示波谷,a为波谷与波谷相遇点,b、c为波峰与波谷相遇点,d为波峰与波峰相遇点,e、g是a、d连线上的两点,其中e为连线的中点,则( )
A. a、d处的质点振动加强,b、c处的质点振动减弱
B. 从图示时刻经过半个周期,e处质点通过的路程为4A
C. 从图示时刻经过半个周期,g处质点加速向平衡位置运动
D. 从图示时刻经过四分之一周期,d处的质点振幅恰好为零
18、如图所示表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示波峰,虚线表示波谷,c和f分别为ae和bd的中点,则:
(1)在a、b、c、d、e、f六点中,
振动加强的点是 .
振动减弱的点是 .
(2)若两振源S1和S2振幅相同,此时刻位移为零的点是 .
19、图中实线和虚线分别是x轴上沿x轴方向传播的一列简谐横波在和s时刻的波形图,则
①如波向右传,则最小速度V1 =?
②如波向左传,且T <0.03<2T则速度V2=?
③如波速为70 m/s,则波向什么方向传播?
20、如图所示,S1、S2是同一种介质中相距4 m的两个波源,其在垂直纸面方向振动的周期分别为T1=0.8 s和T2=0.4 s,振幅分别为A1=2 cm和A2=1 cm,在介质中形成的机械波的波速为v=5 m/s.S是介质中一质点,它到S1的距离为3 m,且SS1⊥S1S2,在t=0时刻,S1、S2同时开始垂直纸面向外振动,试求:.
①S1、S2在t=0时的振动传到S质点的时间差;
②t=10 s时质点S离开平衡位置的位移大小.
参考答案
1、答案:B
如图所示,P点处 在减弱点连线EF上,故P点为振动减弱点。
2、答案:D
【考点】 光的干涉;F6:波的叠加.
【分析】若两个分运动都使同一个质点向同一方向运动,则该点振动加强,若两个分运动使同一个质点向相反的方向运动,则该点振动减弱,而质点实际的位移为两个分位移矢量和.
【解答】解:A、在振动削弱的区域,由于两列波使质点振动的方向相反,故质点振动的位移为两位移的矢量和,其大小为为两个位移的大小的差,故该质点可能仍然振动,只是振动的慢了一些,故A错误.
B、如果质点处于波谷位置是振动加强而不是减弱,振动削弱的区域两个独立的振动使质点振动的方向相反,但合位移可以大于0,也可以等于0,还可以小于0,故B错误.
C、在振动加强的区域,两个独立的振动使质点振动的方向相同,故合位移可以大于0,也可以等于0,还可以小于0,故C错误.
D、在振动加强的区域,如果独立的振动使质点恰好到达平衡位置且速度方向相同,所以此时质点的位移等于0,故D正确.
故选D.
3、答案:B
试题分析:在x轴上距离两点距离差的范围是,当距离差为波长整数倍的时候为振动加强点,因此距离差为2m、4m时为振动加强点,根据对称性可知负半轴上也有两个点为加强点,故选B
考点:考查波的干涉
点评:本题难度较小,取原点和无穷远处距离差的极值,可找到距离差的范围
4、答案:C
【考点】 波的干涉和衍射现象.
【分析】发生明显衍射的条件是;障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多.
【解答】解:由图知A图衍射现象最明显,B图最不明显,属于A中波长最大,B中波长最短,而相同的介质中,水波的速度相同,根据v=λf,可知,波长越长,则频率越高,故C正确,ABD错误.
故选:C
5、答案:C
【考点】波长、频率和波速的关系;横波的图象
【分析】两列频率相同的简谐波在某点相遇时,若它们的波程差是波长的整数倍,则振动是加强区; 若它们的波程差是半波长的整数倍,则振动是减弱区.
【解答】解:已知S1a=ab=bc=cS2=(λ为波长),则两波到b点的路程相等,则该点是振动加强点;而两波到a点的光程差为一个波长,则也是振动加强点;两列波到c点的光程差也为一个波长,则此点也是振动加强点.因此a、b、c三点的振动都总是最强;
故选:C
考查频率相同的波在叠加区,当波程差是波长的偶数倍时是振动加强的;当波程差是波长的奇数倍时是振动减弱的.注意只有频率相同,振幅相同时,振动加强区才始终加强,减弱区才始终减弱.
6、答案:C
【考点】波长、频率和波速的关系
【分析】横波的传播方向与质点的振动方向垂直.波的传播速度与振源的振动速度是不同的.波的频率等于振源的振动频率.质点不随波向前移动.根据这些知识分析.
【解答】解:A、在横波中,波的传播方向与质点的振动方向垂直,故A错误.
B、波的传播速度与振源的振动速度不同,波的传播速度是振动状态在介质中传播的速度,在同一均匀介质中波是匀速传播的,而振源的速度是周期性变化的,故B错误.
C、波在传播过程中,各个质点的振动频率等于振源的振动频率,所以波的频率等于振源的振动频率,故C正确.
D、任一振动质点只在自己平衡位置附近振动,不沿波的传播方向移动.故D错误.
故选:C
解决本题的关键要掌握波的基本特点:波在传播过程中,各个质点的振动频率等于振源的振动频率,质点不“随波逐流”.要注意波速与振速是不同的.
7、答案:D
【考点】 横波的图象;F5:波长、频率和波速的关系.
【分析】由波动图象可读出波长,由振动图象读出周期,求出波速.在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向,在甲图上判断出波的传播方向.波在同一介质中匀速传播,由s=vt可以求出经过0.5s时间波沿波的传播方向向前传播的距离,而质点并不向前传播.根据波长与障碍物尺寸的关系分析能否发生明显的衍射现象.
【解答】解:
A、甲图是波动图象,由甲读出该波的波长为λ=4m.乙图是振动图象,由乙图读出周期为T=1s,则波速为v==4m/s.故A错误.
B、在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向,在甲图上,根据波形的平移法判断得知该波的传播方向沿x轴负方向.故B错误.
C、质点只在自己的平衡位置附近上下振动,并不随波的传播方向向前传播.故C错误.
D、由于该波的波长为4m,所以该波在传播过程中若遇到3m的障碍物,能发生明显的衍射现象.故D正确.
故选:D
8、答案:D
A、根据临界角公式sinC=得:sinθ=,则得n=
.故A正确.
B、光在介质中传播速度v==csinθ.故B正确.
C、光的频率由光源决定,与介质无关,故此单色光在该介质中的频率与在真空中频率相等.故C错误.
D、设光在真空中与介质中波长分别为λ和λ.
由v=,v=λf,c=λf得:n=,则得λ=λsinθ.故D错误.
故选AB
9、答案:B
当距两波源的路程为波长的整数倍时,该点为振动加强点.在y轴上满足-y=nλ(n=0,1,2…)的点振动加强,则 y=,可知n<3,n≠0,只有n=1和n=2的两点(0,4),(0,1.25)的振动是加强的.
10、答案:ABC
由图(乙)可知,质点的振动周期T=0.02 s,A正确;由图(甲)可知,这列波的波长λ=2 m,B正确;由图(乙)知t1=0.02 s时刻,质点P的振动方向为y轴负方向,再由图(甲)知该波沿x轴正向传播,可知若从图(甲)所示的时刻为计时起点,x=2 m处的质点振动方程为y=Asin t=0.2 sin 100πt(m).波速v==100 m/s,则质点M的振动形式传播到x=2 m处用时至少为t0== s=2.5×10-3s,故质点M在t1时刻的位移即为2.5×10-3s后x=2 m处质点的位移,即y=0.2 sin 100π×2.5×10-3(m)= m,C正确;Δt=0.005 s=T,在每个T时间内,质点M通过的路程不是总为0.2 m,只有从平衡位置到最大位置或从最大位置到平衡位置的过程才是一个振幅,D错误;波的衍射是无条件的,只有发生明显衍射才有条件,E错误.
11、答案:CD
【考点】波的叠加
【分析】频率相同的两列水波的叠加:当波峰与波峰、当波谷与波谷相遇时振动是加强的;当波峰与波谷相遇时振动是减弱的.
【解答】解:如图所示,实线表波峰,虚线表波谷,则A、D是波峰与波峰相遇,B点是波谷与波谷相遇,它们均属于振动加强区;
A、由于振幅是1cm,A点是波峰与波峰相遇,则A点相对平衡位置高2cm.而B点是波谷与波谷相遇,则B点相对平衡低2cm.所以A、B相差4cm.故A错误;
B、图示时刻C点是处于平衡位置,因下一个波峰经过C点,所以向水面上运动,故B错误;
C、已知两波的波长都是0.2m,波速为1m/s,那么周期T==
=0.2s,当t=0.05s时,即经过四分之一周期,A点从波峰位置,到平衡位置,故C正确;
D、已知两波的波长都是0.2m,波速为1m/s,那么周期T===0.2s,当t=0.05s时,即经过四分之一周期,B点从波谷位置,到平衡位置,故D正确;
故选:CD.
运动方向相同时叠加属于加强,振幅为二者之和,振动方向相反时叠加属于减弱振幅为二者之差,基础题.
12、答案:BD
【考点】: 波的叠加.
【分析】: 两列波在相遇时,振动方向相同,则振动加强;振动方向相反,则振动减弱.并满足矢量叠加原理.
解:A、由题意可知,虽然波形不同,但波速相同,由于距离相同,所以两波同时到达M点.故A错误.
B、由波的传播方向,可确定P质点的振动方向向上.故B正确.
C、由于波长的不同,因此在M点相遇时,并不总是加强或减弱,可能在某一时刻位移为零.故C错误.D正确.
故选:BD
: 考查波的叠加原理,及相遇后出现互不干扰现象.同时注意之所以两列在相遇时“消失”,原因这两列波完全相同,出现振动减弱现象.
13、答案:BC
试题分析:根据相邻波峰或波谷间的距离等于波长,读出两列波的波长都为λ=2cm;波速是由介质决定的,可知两列波的波速相等,由波速公式v=λf分析得知,两列波的频率相等;两波振幅不等,但频率相等,满足干涉的条件,故两列波相遇时会发生干涉现象;故A错误;两列波的波前传到坐标原点的路程相等,波速也相等,故两列波同时传到坐标原点,故B正确;甲波先传播到x=0.2cm处,结合波形微微平移的方法得到x=0.2cm处的质点开始振动时的方向向+y方向,故C正确;由选项A分析知道两列波相遇时会发生干涉;甲、乙两列波均传播1cm后同时引起x=0.5cm处质点的振动方向相同,且此后一直相同,故x=0.5cm处为振动加强的点,故D错误;故选BC。
考点:波的叠加;波的干涉
【名师名师点评】查对波动图象和波叠加原理的理解,抓住波速是由介质决定、发生干涉的条件是两列波的频率相等、结合波平移法分析,不难。
14、答案:ABC
【考点】 光的衍射.
【分析】当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时,就能够发生明显的衍射现象,这是发生明显衍射的条件,所以孔缝的宽度不变时,波长越小,衍射越不明显;由于同一列波的频率不变,而衍射前后波速相同,故衍射前后波长相同.
【解答】解:A、当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时,就能够发生明显的衍射现象,故A正确.
B、由于同一列波的频率不变,而衍射前后波速相同,故衍射前后波长相同,故B正确.
C、如果将孔BC扩大,有可能造成孔的宽度大于波的波长,而只有当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时,才能够发生明显的衍射现象,故C正确.
D、由于介质不变,故孔扩大前后水波的波速相同,而波的频率增大后,则波的波长变短,而孔缝的宽度不变时,波长越小,衍射越不明显,故D错误.
故选ABC.
15、答案:ADE
考点:横波的图象;波长、频率和波速的关系.
专题:振动图像与波动图像专题.
分析:同一波动图上,根据质点的振动方向和所在位置判断回到平衡位置的先后.不同的波动图上,先由图可读出波长,根据波速分别算出它们的周期,根据时间判断回到平衡位置的先后.根据时间与周期的关系,确定质点P的位置,从而求出其位移.根据干涉的条件:两列波的频率相同判断能否产生干涉.
解答:解;A、波向右传播,此时M点向上运动,P处质点比M处质点先回平衡位置.故A正确.
B、由于波的正确未知,所以不能计算出经过1.0s,P质点通过的位移.故B错误.
C、波向右传播,此时M点向上运动,沿y轴的正方向.故C错误;
D、T甲=,T乙==4s,P点、Q点回到平衡位置时间分别为tP=,tQ=,则tp<tQ.P处质点比Q处质点先回平衡位置.故D正确.
E、两波频率不同,不能产生干涉.故E正确.
故选:ADE
点评:波的基本特点是波传播的是振动形式和能量,而质点不随波迁移,只在各自的平衡位置附近振动.要熟练进行质点振动方向和波的传播方向关系的判断.
16、答案:ADE
【知识点】波长、频率和波速的关系.
【答案解析】ADE A、a、b两个质点都做简谐运动,t=0时刻a、b两质点的位移相同,根据简谐运动的特征:a=-,得知加速度相同.故A正确.B、图示时刻两质点位移相同,速度相反,但不是反相点,所以a、b两质点的平衡位置间的距离不是半波长的奇数倍.故B错误.C、由图看出,a正向平衡位置运动,速度增大,b正向波峰运动,速度减小,当a通过1cm位移到达平衡位置时,b还没有到达波峰,则a质点速度最大时,b质点速度不为零.故C错误,D正确.E、由上分析可知,当b质点位移为+2cm时,a质点位于平衡位置下方,位移为负值.故E正确.故选ADE
【思路点拨】根据简谐运动的特征:a=-,分析t=0时刻,a、b两质点的加速度关系.两质点a、b的位移都是1cm,运动方向相反,但不是反相点.根据质点运动速度大小分析两质点速度关系.a质点速度最大时,b质点速度不为零.当b质点位移为+2cm时,a质点位移为负.
17、答案:ABC
试题分析:根据振动加强点的定义分析哪些点是加强点,哪些点为减弱点,画出两列波的波形图判断e、g的运动;振动加强点的振幅始终为两列波振幅之和,不会改变;
振动加强点为波峰与波峰相遇点,波谷与波谷相遇点,振动减弱点,为波谷与波峰相遇点,故a、d处的质点振动加强,b、c处的质点振动减弱,A正确;这两列机械波在水平竖直方向的波形如图所示, e点在这两列波传播半个周期的过程中,都是从平衡位置到波谷,再回到平衡位置,叠加时,波谷振幅为2A,故路程为4A,B正确;由图可知经过半个周期后,g点均为由波谷向平衡位置移动,合力指向平衡位置,故合运动为加速靠近平衡位置,C正确;振动加强点的振幅始终为2A,不变,D错误.
18、答案:(1)a、e、c,b、d、f.(2)b、c、d、f.
【考点】 波的叠加.
【分析】两列频率相同的相干波,当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强,当波峰与波谷相遇时振动减弱,则振动情况相同时振动加强;振动情况相反时振动减弱,从而即可求解.
【解答】解:(1)由图可知:a点是波谷与波谷相遇点,而b、d点是波峰与波谷相遇点,c点是波峰与波峰相遇点.由于当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强,当波峰与波谷相遇时振动减弱,所以振动加强点是a与c,振动减弱点是b、d;
而c在振动加强的连线上,f在振动减弱的连线上,因此c是振动加强点,而f是振动减弱点;
(2)若两振源S1和S2振幅相同,波峰与波谷相遇的位移为零,或平衡位置相遇也为零,此时刻位移为零的点是:b、c、d、f.
故答案为:(1)a、e、c,b、d、f.(2)b、c、d、f.
19、答案:①30②50③向X正向
①由图知:波长为λ=1.2m,
若波沿x轴正方向传播,根据波形的平移法可知,,(n=0,1,2,…),
则周期,
故波速,当n=0时,波速最小,最小为30m/s
②若波向左传播,根据平移法可知,(n=0,1,2,…),
则周期,
因为,所以n只能取1,故
故波速
③若波向右传播,,当n=1时v=70m/s
若波向左传播,,当n=1.5时,v=70m/s,不符合题意,故当波速为70m/s时,波向右传播
20、答案:①S1、S2在t=0时的振动传到S质点的时间差为0.4s;
②t=l0s时质点s离开平衡位置的位移大小为2cm
①由题意可知:SS2=5m;
S1在t=0时的振动传到S质点的时间:
t1= =0.6s
S2在t=0时的振动传到S质点的时间:
t2= =1s
S1、S2在t=0时的振动传到S质点的时间差为:
△t==0.4s
②t=l0s时质点s按S1的振动规律已经振动了:
△t1=t?t1=9.4s=(11+0.75)T1
即t=10s时S1引起质点S的位移大小为:x1=A1=2cm;
t=l0s时质点s按S2的振动规律已经振动了:
△t2=t?t2=9s=(22+0.5)T2
即t=10s时S2引起质点S的位移为x2=0;
=l0s时质点s离开平衡位置的位移为S1和S2单独传播引起S位移的矢量和,故:
x=x1+x2=2+0=2cm;
答:①S1、S2在t=0时的振动传到S质点的时间差为0.4s;
②t=l0s时质点s离开平衡位置的位移大小为2cm.