第3章 第3节 课时2 机械波的干涉-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（粤教版2019）

物理 选择性必修 第一册 YJ 1 2 课时2 机械波的干涉 刷基础 2 1.波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波振幅和 波长均相等，在绳中的传播速度均是，在 时刻绳上的波形如图所 示，则根据波的叠加原理，以下说法中正确的是( ) D A.当时，波形如图中①所示，当 时，波形如图中②所示 B.当时，波形如图中①所示，当 时，波形如图中③所示 C.当时，波形如图中②所示，当 时，波形如图中①所示 D.当时，波形如图中②所示，当 时，波形如图中③所示 题型1 波的叠加 3 解析 波速，在时，两列波都传到和 之间，根据波的叠加原理 可知，叠加后各质点位移为0，如图中②所示；两列波传播时互不干扰，因此 时，两列波 都传到了对方一侧，如图中③所示，因此D正确. 题型1 波的叠加 4 【方法总结】波的叠加原理 在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的 位移的矢量和，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化 为代数和. 题型1 波的叠加 5 2.[北京市第五中学2024期中] 将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它 们处于同一水平面上.在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时 以相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播.因开始振动时的情况不同， 分别得到了如图甲和乙所示的波形.则( ) C 甲 乙 A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同 B.甲图中绳的分叉点是振动减弱的位置 C.乙图中绳的分叉点右侧始终见不到明显的波形 D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形 题型1 波的叠加 6 解析 甲图中两手开始振动时的方向相同，则甲图中绳的分叉点是振动加强的位置，A、B错误； 乙图中两手开始振动时的方向相反，则乙图中绳的分叉点是振动减弱的位置，在分叉点的右侧始 终见不到明显的波形，C正确，D错误. 题型1 波的叠加 7 3.（多选）一条弹性绳子呈水平状态，为绳子中点，两端、 同时开始上下振动，一小段时间 后产生的波形如图所示，对于之后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是( ) ABD A.两列波将同时到达中点 B.绳的两端点、 开始振动的方向相同 C.中点的振动始终是加强的 D. 点的位移大小在某时刻可能为零 题型1 波的叠加 8 解析 机械波的波速由介质决定，波在同种介质中传播时波速相同，由于距离相同，所以两波同 时到达 点，故A正确；根据波的传播特点可知，各质点的起振方向与波源的起振方向相同，由 题图可知，左边的波向右传播，右边的波向左传播，依据“上下坡法”，可知它们起振方向相同， 所以绳子的两端点、 开始振动的方向相同，故B正确；由于波的频率不同，故两列波并不能发 生稳定的干涉现象，因此两列波在 点相遇时，并不总是加强或减弱的，故C错误；当两波刚传 到点时， 点位移为零，故D正确. 题型1 波的叠加 9 4.[浙江杭州学军中学2023段考] （多选）如图甲所示是某时刻两列频率相同的水波相遇的情形， 、为波源，图乙所示为波源附近波的传播情况，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，、 、 、 为水中的四个质点，下列说法正确的是( ) ACD A.质点 仍可能会上下振动 B.质点经过一段时间后到达质点 此时所在位置 C.由此时刻经过周期，质点 正向下通过平衡位置 D.此时质点的振动形式正向质点 此时所在位置移动 题型2 波的干涉条件和现象 10 解析 由题图可知，点为波峰与波谷叠加点，则质点 为振动减弱点，若两波的振幅不同，质点 仍可能会上下振动，故A正确；质点在自己的平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，质点 经 过一段时间后不会到达质点此时所在位置，故B错误；此时刻质点 处于波峰与波峰叠加位置， 经过周期，质点 正向下通过平衡位置，故C正确；根据波源位置和波传播方向可知，此时刻质 点的振动形式正向质点 此时所在位置移动，故D正确. 题型2 波的干涉条件和现象 11 5.[四川成都外国语学校2024高二上月考] （多选）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿 轴 相向传播，波速，某时刻的波形如图所示，、、 为介质中的三个质点，则下列说 法正确的是( ) CD A.两列简谐横波不能发生干涉现象 B.处的质点从图示时刻开始经通过的路程为 C.从图示时刻开始，经过，质点、 的速度相同 D.以点开始振动时刻为计时起点，则质点 的振动方程为 题型2 波的干涉条件和现象 12 解析 根据题意可知，两列波波速相同，波长相同，则周期均为，频率 ， 频率相同，故两列简谐横波能发生干涉现象，故A错误； 处的质点，两波到达该处叠加减 弱，所以该处振幅为，甲波传到该处的时间为 ，乙波传到该处的时间 为，甲波到达该处但乙波未到达的时间为 ，甲、乙两波都到达该处的时间为 ，即分别传播半个周期和四分之一个周期，所以 内该处质点通过的路程 ，故B错误；此时甲波波形的表达式为 ，因此可知此时,，波向右传播，经过 传播距离为 ，即处的质点的振动形式传给，处的质点的振动形式传给, 处的质点此时的位移为，处的质点的位移为 ， 题型2 波的干涉条件和现象 13 可知两质点相对各自平衡位置的位移大小相等，则两质点速度大小相等，根据“同侧法”可知两 质点均向下运动，则速度方向相同，因此后、 两质点的速度相同，故C正确；两列波同时 到达点，点为振动加强点，振幅为两列波的振幅之和 ， 故D正确. 题型2 波的干涉条件和现象 14 【关键点拨】波产生稳定干涉的条件是频率相同，由题图可知波长相同，而波速也相同，则频率相同. 题型2 波的干涉条件和现象 15 6.[湖北武汉重点中学5G联合体2024高二上期中] 如图所示，、 是水面上两个振 动情况完全相同的波源，其振动方向为竖直方向，、 发出的波在水面上形成稳 定的干涉图样，且波长均为.是水面上的一点，且、、 三点刚好构成一个 直角三角形，、两点之间的距离为， . , ,下列说法中正确的是( ) D A. 点是振动减弱点 B. 连线中点始终处于最大位移 C.连线上（不包含、 两点）共有3个振动加强点 D.连线上（不包含 点）共有2个振动加强点 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 16 解析 由几何关系可知，，，则两列波到 点的波程差 为，因为波长，则 ，所以、 连线中点是振动加强点， A错误； 连线中点也在做简谐运动，只不过振幅等于两波的振幅之和，所以中点的位移可以 为零，不是始终处于最大位移，B错误；因为两列波振动情况完全相同，则当波程差等于半波长 的偶数倍时，该点为振动加强点，所以连线上（不包含、 两点）共有5个振动加强点， 分别在距离为、、、、 的位置，C错误；因为两列波振动情况完全相同， 则当波程差等于半波长的偶数倍时，即满足 ，又满足 ，可得连线上（不包含点）共有2个振动加强点，分别在距离 为、 的位置，D正确. 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 17 7.[山东滨州2024高二上联考改编] （多选）如图甲、乙分别为两列横波Ⅰ、Ⅱ的振动图像， 时刻分别同时从图丙的、两点开始向四周传播，并在时恰好相遇，已知、 相距 ，为中点，距点 ，则( ) CD 甲 乙 丙 A.直线上、 外侧均为振动加强点 B.直线上、间（不包括、 点）共有6个振动加强点 C.内直线上 点通过的路程为零 D.时 点经平衡位置向下振动 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 18 解析 由题意和题图可知，波长为 ，A、B两点的起振方向相反，A、B间距为波长的整数倍， 故A、B外侧均为振动减弱点，故A错误；振动加强点满足该点到A、B的波程差为半波长的奇数 倍，共有8个点，分别距A点的距离为、、、、、 、 、，故B错误；C点距A点 ，为振动减弱点，其位移始终为零，故C正确；由题 图甲、乙可知，两列波的周期为,而D点为振动加强点，则 时，波Ⅱ刚传到D点， 从平衡位置向上振动，此时波Ⅰ已在D点振动了，也从平衡位置向上振动，再经 ，质点 D经平衡位置向下振动，故D正确. 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 19 8.在均匀介质中，位于和处的两波源 和沿轴方向不断振动，在轴上形成两列振幅均为 、 波速均为的相向传播的简谐横波， 时刻的波形 如图所示. （1）求波源振动的周期； [答案] 解析 由题图可知该波的波长为，波源振动的周期为 . 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 20 （2）求内， 处的质点运动的路程； [答案] 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 21 解析 产生的波传播到处的时间 ， 产生的波传播到处的时间 ， 内，处的质点振动的时间为 ，运动的路程为 ， 内，两列波一起振动了，即，由题图可知波源的起振方向沿轴正方向，波源 的起振方向沿轴负方向，在处，波源比波源早起振半个周期， 处的质点 到两波源的波程差为 ， 故处的质点为振动加强点，内， 处的质点运动的路程为 ， 故内，处的质点运动的路程 . 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 22 （3）形成稳定干涉图样后，求 轴上两波源间（不含波源）振动加强点的个数，并写出两波源间 （不含波源）所有振动加强点的横坐标. [答案] 见解析 解析 设振动加强点的坐标为 ，根据振动加强公式有 ， 满足条件的振动加强点有,,,,0,,,, ， 轴上两波源间（不含波源）振动加强点的个数为9个. 题型3 对振动加强点和减弱点的理解 23 9.如图所示，、 为水波槽中的两个波源，它们分 别激起两列水波，图中实线表示波峰、虚线表示波谷. 已知两列波的波长，该时刻在 点两列波的波 峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是( ) D A. 点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强 B. 点始终在波峰 C.点的振动不遵循波的叠加原理， 点的振动也不始 终加强 D. 点的振动遵循波的叠加原理，但并不始终加强 易错点 对干涉条件的忽略 24 解析 波发生干涉的条件是两列波的频率相同，由于 ，且同种介质中波速相同，根据 ，可知两列波频率不同，不能发生干涉现象，但能叠加，则 点的振动不可能一直加强，A、 B、C错误，D正确. 易错点 对干涉条件的忽略 25 【易错分析】波发生干涉的条件是两列波的频率相同，本题容易审题不清，看到两列波叠加就以 为一定发生干涉，而错选A. 易错点 对干涉条件的忽略 26 $$