内容正文:
第4节 波的干涉
[A组 基础巩固练]
1.(多选)如图所示,
实线与虚线分别表
示振幅 A、频率 f
均相同的两列波的
波峰和波谷.此刻,M 是波峰与波峰相
遇点,下列说法正确的是 ( )
A.该时刻位于O 点的质点正处于平衡
位置
B.位于P、N 两点的质点始终处在平衡
位置
C.从该时刻起,经过四分之一周期,位
于M 点的质点和位于O 点的质点都
到达平衡位置
D.OM 连线中点是振动加强的点,其振
幅为2A
2.(多选)两列频
率 相 同、振 幅
均 为 A 的 简
谐 横 波 P、Q
分别沿x 轴正方向和x 轴负方向在同
一介质中传播,两列波的振动方向均沿
y轴.某时刻两波的波面如图所示,实线
表示P 波的波峰、Q 波的波谷;虚线表
示P 波的波谷、Q 波的波峰.a、b、c为三
个等间距的质点,d为b、c中间的质点.
下列判断正确的是 ( )
A.质点a的振幅为2A
B.质点b始终静止不动
C.图示时刻质点c的位移为0
D.图示时刻质点d的振动方向沿y 轴
负方向
3.(多选)关于波的干涉,以下说法正确的是
( )
A.振动加强的质点,位移始终最大
B.振动加强的质点,两列波引起的分位
移,总是方向相同的
C.加强点的振动,能量始终最大
D.加强点和减弱点的位置在传播中是
随时相互交换的
4.如 图 所 示,水 面 上 有
M、N 两个振动情况完
全相同的振源,在水面
上形 成 两 列 水 波,在
M、N 连线的中垂线上有a、b、c三点,
已知某一时刻,a点是两列波的波谷相
遇点,b点是两列波的波峰相遇点,则可
判断c点 ( )
A.一定是振动加强的点
B.一定是两列波的波峰相遇点
C.一定是两列波的波谷相遇点
D.条件不足,无法判断
5.消除噪声污染是当
前环境保护的一个
重要课题.内燃机、
73
第三章 机械波
通风机等在排放各种高速气流的过程
中都发出噪声,干涉型消声器可以用来
减弱高速气流产生的噪声.干涉型消声
器的结构及气流运行如图所示,产生波
长为λ的声波沿水平管道自左向右传
播.当声波到达a处时,分成两束相干
波,它们分别通过r1 和r2 的路程,再在
b处相遇,即可达到减弱噪声的目的.若
Δr=r2-r1,则Δr等于 ( )
A.波长λ的整数倍
B.波长λ的奇数倍
C.半波长λ2
的奇数倍
D.半波长λ2
的偶数倍
6.如图所示,在双曲线x
2
16-
y2
9=1
的两个焦点F1 和
F2 上放置两个频率相同的波源,它们激
起的波的波长为4cm.就图中A、B、C、
D 四个质点的振动,下列说法正确的是
( )
A.若A、B 振动加强,则C、D 振动一定
减弱
B.若A、B 振动加强,则C、D 振动一定
加强
C.A、B、C、D 一定振动加强
D.A、B、C、D 一定振动减弱
7.(多选)如图所示,a、b两
质点是两列相向传播的简谐横波的振
源,它们的间距为6m.若a、b振动频率
均为5Hz,位移大小、方向始终相同,两
列波的波速均为10m/s,则 ( )
A.a、b连线的中点为振幅最大点
B.a、b连线上离a 点15m处无振动
C.a、b连线上振动最弱的位置共三处
D.a、b连线上振动最强的位置共五处
8.两个振动情况完全相
同的波源S1、S2 产生
的波叠加,某时刻形成
的干涉图样如图所示,实线表示波峰,
虚线表示波谷.在a、b、c三个点中,振动
加强的点是 ,振动减弱的点是
.从该时刻起,经过14
周期,它
们中位移为0的点是 .
9.如图所示,两列简谐横波均沿x轴传
播,传播速度大小相等.其 中 一 列 沿
x轴正方向传播(如图中实线所示),
另一列沿x轴负方向传播(如图中虚
线所 示).这 两 列 波 的 频 率 相 等,振
动方向 均 沿y 轴 方 向.则 图 中 1、2、
3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是
x= 处的点,振幅最小的是
x= 处的点.
[B组 素养提升练]
10.如图所示,两列水波
波源 S1 和 S2 的振
幅分别为2A 和A,
某时刻它们形成的波峰和波谷分别由
实线和虚线表示.下列说法正确的是
( )
83
选择性必修第一册
A.两列波在相遇区域发生干涉
B.波谷和波谷相遇处位移为零
C.M 点的位移始终为零
D.此刻 M 点和N 点的位移大小分别
是A 和3A
11.如图所示,甲、乙两
平面波是振幅相同
的相干 波,甲 波 沿
x 轴 的 正 方 向 传
播,乙波沿y轴正方向传播,图中实线
表示某一时刻的波峰位置,虚线表示
波谷位置,对图中正方形中央的a、b、
c、d四点的振动情况,正确的判断是
( )
A.a、b点振动加强,c、d点的振动减弱
B.a、c点振动加强,b、d点的振动减弱
C.a、d点振动加强,b、c点的振动减弱
D.a、b、c、d点的振动都加强
12.如图所示,在某一均匀介质
中,A、B 是振动情况完全
相同的两个波源,其简谐运动表达式均
为x=01sin(20πt)m,介质中P点与A、
B两波源间的距离分别为4m和5m,两
波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方
向传播,波速都是10m/s.
(1)简谐横波的波长为 .
(2)P 点的振动 (选填“加强”
或“减弱”).
13.如图所示,空间同一平
面上有 A、B、C 三点,
AB=5m,BC=4m,
AC=3m,A、C 两点处有完全相同的
两个波源,振动频率为1360Hz,波速为
340m/s,则BC连线上振动最弱的位置
有几处?
93
第三章 机械波
角,则选项C错误;根据折射定律有n=v1v2
=
sinθ1
sinθ2
>1,
所以v1>v2,选项 D错误,选项 A 正确;由于入射角大
于折射角,介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折
射率,Ⅰ可能是空气,Ⅱ可能是水,选项B正确.]
12.解析:汽车匀速行驶,速度为
v车 =15m/s,声 音 在 空 气 中
传播 速 度 不 变.汽 车 从 发 出
笛声 到 接 收 到 笛 声,二 者 运
动时间相同.如图所示.
设汽车在A 点发出笛声,A 点到山崖B 的距离为x1,汽
车运动到C 点接收到笛声,设AC 距离为x2,CB 距离
为x,因二者运动时间相同,则有x1=x2+x ①
x1+x=v声 t=340m/st ②
x2=v车 t=15m/st ③
联立①②③式得x=325m.
答案:325m
13.解析:如 图 所 示,设 A 表 示 爆 炸
处,O 表示观测者所在处,B 表示
云层反射点,用h 表示云层下表
面的高度,用t1 表示爆炸声直接
经地面传到观测处所用的时间,则有
d=vt1 ①
用t2 表示爆炸声经云层反射后到达O 处所经时间,因
为入射角等于反射角,故有2 d2( )
2
+h2=vt2, ②
已知t2-t1=Δt, ③
联立①②③式,可得h=12
(vΔt)2+2dvΔt,
代入数值得h=20×103 m.
答案:20×103 m
第4节
1.BCD [由题图知O 点是波谷和波谷叠加的位置,是振
动加强点,该时刻位于O 点的质点处于波谷,故 A错误;
P、N 两点是波谷和波峰叠加,由于两列波的振幅、频率
相等,位于P、N 两点的质点的位移始终为零,即始终处
于平衡位置,故 B正确;该时刻位于 M 点的质点处于波
峰,位于O 点的质点处于波谷,从该时刻起,经过四分之
一周期,位于 M 点的质点和位于O 点的质点都到达平
衡位置,此时位移为零,故 C正确;OM 连线中点,也是振
动加强 的 点,其 振 幅 与 O 或 M 点 一 样,为 2A,故 D
正确.]
2.CD [由题意知,两列波频率相等、波长相等,实线表示
P 波的波峰、Q 波的波谷,虚线表示P 波的波谷、Q 波的
波峰,故a、c两质点处为减弱点,b质点处为加强点,所
以a、c两质点始终静止不动,则选项 A、B错误,C正确;
题图图示的时刻,对P 波,质点d向下运动,对Q 波,质
点d向下运动,所以质点d 沿着y 轴负方向振动,则选
项 D正确.]
3.BC [加强点的振动总是加强,它们在平衡位置附近做
往复运动,有时位移也为零,只是振幅为两列波的振幅
之和,能量始终最大.加强点总是加强点,减弱点总是减
弱点,故B、C正确.]
4.A [M、N 是两个振动情况完全相同的波源,在 M、N 连
线的垂直平分线上的所有的点到M、N 的路程差都等于
0,因此都是振动加强点,选项 A正确.]
5.C [根据干涉特点知,路程差为波长的整数倍时,此点
为振动加强点,故 A、B、D 错误;路程差为半波长的奇数
倍时,此点为减弱点,故 C正确.]
6.B [在双曲线x
2
16-
y2
9=1
中,半实轴长a=4cm,半虚轴
长b=3cm,故半焦距长c= a2+b2=5cm,点A 和点
B 到同一波源的路程差等于实轴长,即8cm,波的波长
为4cm,故点A 和点B 到两个波源的路程差等于波长
的2倍,点C和点D 到同一波源的路程差为零,两个波
源的频率相同,但起振方向不一定相同,因此若A、B 振
动加强,则C、D 一定振动加强,选项B正确.]
7.ABD [两列简谐横波的波长均为λ=vf =
10
5 m=2m.a
、b
连线的中点为振幅最大点,选项 A正确;a、b连线上离a点
15m处设为 P 点,则 Δs=Pb-Pa=45m-15m=
30m,因为λ=2m,Δs=3×λ2
,所以P 点是振动减弱点,
其振幅最小,因两列波波源完全相同,所以P点处的合振幅
为零,即P点不振动,所以选项B正确;由题意可知满足 Δs
=nλ(n=0,1,2,)的各点为振动加强点,Δs<ab=6m,则
Δs=nλ<6m,当n=0时,Δs=0,a、b连线的中点为振动加
强点;当n=1时,Δs=λ=2m;当n=2时,Δs=2λ=4m.由
于对称性,在a、b连线上振动加强点共有五处,所以选项 D
正确;同理可得Δs=nλ2
(n=1,3,5,)的各点为振动减
弱点,Δs<ab=6m,n=1,3,5时符合条件,根据对称性,振
动最弱位置共六处,C错误.]
8.解析:初始时刻b点是波峰和波峰的相遇点,因而该点振
动加强.a、c两点是波谷和波峰的相遇点,因而a、c两点
振动减弱.经过14
周期,a、b、c三点的位移都为0.
答案:b a、c a、b、c
9.解析:这是在一条直线上、同频的两列波叠加,相位差恒
定,产生干涉,2、6点 相 位 总 是 相 反,振 动 减 弱,振 幅 最
小,4、8点相位总是相同,振动加强,振幅最大.
答案:4、8 2、6
10.D [由题图可知,波源S1 形成的水波波长大于波源S2
形成的水波 波 长,两 列 波 在 同 一 介 质 中 传 播,波 速 相
等,由波速公式v=λf 得知,两列波的频率不等,不会
形成干涉现象,但能发生叠加现象,故 A 错误;两列水
波波源S1 和S2 的振幅不相等,波谷和波谷相遇处位移
大小为3A,并不为零,故B错误;因两列水波波源S1 和
S2 的振幅分别为2A 和A,由题图可知,此时 M 点是波
峰与波谷相遇,则|xM|=A,随着时间的推移,位移大小
变化,不可能总为零,故 C错误;根据两列水波波源S1
和S2 的振幅分别为2A 和A,结合题图可知,此时刻 M
点和N 点的位移大小分别是A 和3A,故 D正确.]
11.B [对于波的干涉图样要清楚:一条加强线、一条减弱
线、一条加强线其是加强线、减弱线彼此相间的稳
定图样,在图中A、B、C、D 四点,由峰峰叠加,可知BD
决定的直线为加强线,过A 点、C 点的平行BD 直线的
两条直线也应是加强线.a、c两点在BD 直线上,故a、c
是振动加强点,分别过b、d且平行于BD 直线的两条直
线均在两加强线之间,应为减弱线,故b、d 两点的振动
是减弱的,B选项正确.]
12.解析:(1)设简谐波的波速为v,波长为λ,周期为T,由
T=2πω
得T=01s
由波速公式v=λT
代入数据解得λ=1m.
(2)P 点到两波源的路程差为PB-PA=1m=λ,故P
点是振动加强点.
答案:(1)1m (2)加强
66
选择性必修第一册
13.解析:频率 相 同 的 两 列 波 叠 加 时,某 些 区 域 的 振 幅 加
大、某些区域的振幅减小.其中,到两波源距离之差为
半波长偶数倍的点在振动加强区域;到两波源距离之
差为半波长奇数倍的点在振动减弱区域.在BC 及其延
长线上,由到A 的距离与到C 的距离之差为1个λ2
、1
个λ、3个λ2
、2个λ(2n-1)个λ2
、n个λ 的点,这些
振动最弱的点与振动最强的点在B、C及其延长线上自
远处向C 相间依次排列.由题给条件可求得,该波波长
为25cm,则B 点到A 与到C 距离之差等于1m,为波
长4倍的振动最强点,C 点到A 与到C 距离之差等于
3m,为波长12倍的振动加强点.故在BC 之间应该有
8处振动最弱的位置.
答案:见解析
第5节
1.D [波源运动,观察者也运动,当他们运动的速度相等时,
由于他们之间的相对位置保持不变,所以不能观察到多普
勒效应,故 A错误;当声源静止、观察者也静止时,波源自身
的频率不会变化,观察者也观察不到多普勒效应,故B错
误;在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高,
听到的音调变高,在波源与观察者远离时观察者接收到的
波的频率变低,听到的音调变低,故C错误,D正确.]
2.A [多普勒效应是指波源相对于观察者发生移动,而使两
者间的位置发生变化,使观察者接收到的频率发生了变化.
若声源和观察者相互靠近,观察者接收到的声波频率比声
源发出的声波频率大,A正确,B错误;声源的频率由声源决
定,不会随着距离的变化而变化,C、D错误.]
3.C [声波被观察者接收时,观察者接收到的波的频率变
大,耳膜振动的频率也变大.]
4.B [根据波速、波长和频率的关系式v=λf,由于同一种
介质中波速相同,左边位置附近波长最短,右边位置附
近波长最长,故在左边接收到波的频率最大,在右边接
收到波的频率最小,由题图中的若干个圆表示同一时刻
的波峰分布可知,波源向左运动,A 错误;若静止的波接
收器放置在上方或下方,接收器在远离波源,依据多普
勒效应,可知,接收到该波的频率 小 于f,B 正 确,C 错
误;静止的波接收器任意放置,接收到该波的频率不可
能都等于f,D错误.]
5.B [由题图知,x=40m 处的质点的起振方向向下,则
波源的起振方向也向下(y 轴负方向),选项 A 错误;由
题图知λ=20m,A=10cm,T=λv =01s
,而 Δt1=
015s=32T
,所以x=40m 处的质点经015s运动的
路程为s=32×4A=6A=60cm=06m
,选项 B正确;
波由x=40m处传到x=400m处所需时间Δt=Δxv =
360
200s
=18s,选项C错误;当波源向x轴正方向运动时,波源将
靠近接收器,由多普勒效应知,接收器接收到的频率将大于
波源频率,而波源频率为f=1T=10Hz
,选项D错误.]
6.AD [当汽车向你驶来时,两者距离减小,单位时间内你
接收到的声波个数增多,频率增大,将大于300Hz,故选
项 A正确;当汽车和你擦身而过后,两者距离变大,单位
时间 内 你 接 收 到 的 声 波 个 数 减 少,频 率 减 小,将 小 于
300Hz,故选项 D正确.]
7.ABC [当波源以17m/s的速度远离观察者运动,观察
者接收的频率f′1=
v声 f
v声 +v源 =
340×20
340+17 Hz=19Hz
,故
A项正确;当波源S 以17m/s的速度靠近观察者运动
时,观察者接收到的频率f′2=
v声 f
v声 -v源 =
340×20
340-17Hz=
21Hz,故B项正确;当观察者以17m/s的速度靠近波
源S 运 动 时,观 察 者 接 收 到 的 频 率 f′3 =
v声 +v观
λ =
340+17
340
20
Hz=21Hz,故 C项正确.]
8.BD [科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光
速快,故 A 错误;医生利用超声波探测病人血管中血液
的流速利用声波的多普勒效应,故 B正确;技术人员用
超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿
透能力强,故 C错误;交通警察向车辆发射超声波并通
过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声
波的多普勒效应,故 D正确.故选BD.]
9.解析:要使飞行员恰好听不到爆炸声,即飞行员正好一个声
波也接收不到,那么他随战斗机运动的速度应与声波的速
度一样,即战斗机应以340m/s的速度飞行远离爆炸点.
答案:340m/s
10.D [由题意可知,声源靠近A 处的人,由多普勒效应可
知,A 处的人接收到声波的频率较大,即f1>f;声源远
离B 处的人,同理可知B 处的人接收到声波的频率较
小,即f2<f.选项 D正确.]
11.A [由xGt图像可知,轮船靠近港口时的速度v1>v3
>v2,可知f1>f3>f2,故 A项正确.]
12.解析:乘客与被超的货运列车逐渐远离,由多普勒效应
可知,此时他听到货运列车发出的汽笛声的频率f1 比
其实际频率小,同样根据多普勒效应可知,乘客听到对
面驶来货运列车的汽笛声的频率f2 比其实际频率大,
又两列货运列车发出的汽笛声频率相同,故f1<f2.
答案:<
13.解析:首先根据题意,画出示意图
(如图所 示).若 人 坐 在 以 速 度v
行驶的车内向M 点运动,在相同
的时间t内人向声源移动的距离s2=vt,声波在时间t
内通过人的相对距离应为s1+s2.于是,在这段时间内
人听到的警钟响的次数就应为n′=s1+s2s0
=
(v0+v)t
v0T
答案:126声
第四章 第1节
1.B [由题意知,折射光线和入射光线位于法线的同一侧,n
=-1,由折射定律可知,折射角等于入射角.故选B.]
2.B [设入射角为i,则折射角r=90°-i,根据折射定律
sini
sinr=n
及n=cv
,得 sini
sin(90°-i)=
c
v
,所以tani= 3,
即i=60°.故选B.]
3.AC
4.B [当太阳光照到存在大气层的地球表面时,光在大气
层发生折射,光线偏向地球,故选B.]
5.AD [由题图知,折射角γa<γb,而n=
sini
sinγ
,入射角i
相同,所以na>nb,故选项 A 正确,选项 B错误;由n=
c
v
知va<vb,故选项 C错误,选项 D正确.]
6.C [光线进入玻璃砖后的光路图如
图所示.
在OB 面上,折射角r=45°,根据 折
射定律得sinr
sini=n
,则入射角i=30°.
根据几何关 系 得2α=r-i=15°,所
以α=75°.
根据直角三角形的知识得OP=rsin75°.故选 C.]
76
参考答案