第8周 波的衍射、波的干涉和多普勒效应-【周测必刷】2025-2026学年高二物理选择性必修1+2（人教版2019）

— 30 — 第八周 波的衍射、波的干涉和多普勒效应 (时间:45分钟 分值:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 周推好题 第16题以两个相干波源及波源振动图像为例,综合考查学生波的叠加原理和干涉 的理解和应用。该题设置灵活,紧扣知识点,对学生的综合应用能力要求较高,值得推荐。 【考点·一应俱全】(共70分) 考点一 波的反射和折射 1.下列现象不是由声音的反射形成的是 ( ) A.夏天下雨时,我们总是先看到闪电,后听到雷声 B.北京天坛的回音壁的回音现象 C.同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些 D.在火车站候车大厅中,我们有时听不清播音员的声音 考点二 波的衍射 2.在山中伐木时发出的声音既含有频率较高的声波,也含有频率较低的声波,其中只有频率较低的 “嘭”“嘭”声才能被远处的人听到,这是因为 ( ) A.频率较低的“嘭”“嘭”声能量大,能传到很远 B.频率较低的“嘭”“嘭”声速度快,最先到达 C.频率较低的“嘭”“嘭”声波长较长,容易发生明显衍射现象 D.以上说法均不对 3.(多选)(2025·广州市高二期中)如图所示是观察水面波衍射的实验装置,AC 和 BD 是两块挡板,AB 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)之间距离表示一个波长。则 ( ) A.挡板前后水波传播速度不相等 B.此时能观察到明显的衍射现象 C.如果将孔AB 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,将波源的频率增大,能更明显地观察到衍射现象 4.(2025·白城市高二期中)如图所示,一小型渔港的防波堤两端M、N 相距约60m, 在防波堤后A、B 两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直 于防波堤的方向向防波堤传播,下列说法正确的有 ( ) A.假设波浪的波长约为10m,则A、B 两处小船完全不受波浪影响 B.假设波浪的波长约为10m,则A、B 两处小船明显受到波浪影响 C.假设波浪的波长约为60m,则A、B 两处小船基本上不受波浪影响 D.假设波浪的波长约为60m,则A、B 两处小船明显受到波浪影响 考点三 波的叠加 5.(多选)如图所示,两列振幅和波长都相同而传播方向相反的机械横波,在相遇的某一时刻“突然” 消失。设在这一时刻两波相遇的介质里有a、b、c三个质点,则关于这三个质点的情况下列说法正 确的是 ( ) A.此时质点a、b、c的位移都为零 B.此时质点a的振动速度不为零且方向向下 C.此时质点c的振动速度不为零且方向向下 D.此时质点b的振动速度为零 6.(2025·石家庄市高二期末)如图所示,波源S1 在绳的左端发出频率为f1、振幅 为A1 的半个波形a,同时另一个波源S2 在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2 的半个波形b,且f1<f2,P为两个波源连线的中点(图中未画出)。已知机械波 在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法正确的是 ( ) A.两列波比较,a波将先到达P 点 B.两列波在P 点叠加时,P 点的位移最大可达A1+A2 C.a、b的波峰同时到达P 点 D.两列波相遇时,绳上位移可达A1+A2 的点只有一个,此点在P 点的左侧 考点四 波的干涉 7.(2025·宿迁市高二期中)消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题, 内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发出噪声,如图所示 的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为λ的声波沿水平管 道自左向右传播,在声波到达a处时,分成上下两束波,这两束声波在b处 相遇时可削弱噪声。下列说法正确的是 ( ) A.该消声器工作原理是利用波的衍射 B.该装置可以说明声波是横波 C.该消声器对不同波长的声波都有相同的减噪效果 D.要达到良好的减噪效果,从a处分成的上下两束声波传到b 处需满足波程差是半波长的奇 数倍 8.(2025·广东省中山纪念中学高二月考)如图为水面上两列频率相同 的波在某时刻的叠加情况,以波源S1、S2 为圆心的两组同心圆弧分别 表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线),S1 的振幅 A1= 4cm,S2 的振幅A2=3cm,则下列说法正确的是 ( ) A.A、D 连线上的所有质点一定都是振动加强点 B.S1、S2 两列波的传播速度可以不相同 C.再过半个周期,质点B、C是振动加强点 D.质点D 的位移不可能为零 9.(多选)(2025·信阳高中高二期末)如图所示,有两列频率相同、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,两列波的传播方向如图 中箭头所示。图中实线表示波峰,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,则下列描述正确的是 ( ) A.a、d处的质点位移始终为2A,b、c处的质点位移始终为0 B.从图示时刻经过14 个周期,e处质点将处于波谷位置 C.e处的质点振幅为2A D.图示时刻,g处质点正向下振动 考点五 多普勒效应的理解 10.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度,v表示声波的速 度(u<v),f表示接收器接收到的频率。若u增大,则 ( ) A.f增大,v增大 B.f增大,v不变 C.f不变,v增大 D.f减小,v不变 11.(多选)(2025·上海市浦东新区高二期末)如图所示是产生机械波的波源O 做 匀速运动的情况,图中的圆表示波峰。下列说法中正确的是 ( ) A.该图表示的是多普勒效应 B.此时波源正在向A 观测者靠近 C.C、D 两位观测者此时接收到的频率和波源发出的频率相等 D.B 观测者此时接收到的频率小于波源发出的频率 — 29 — — 32 — 考点六 多普勒效应的应用 12.(2025·钦州市高二期中)下列现象可以用多普勒效应解释的是 ( ) A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声 B.微风激起的水波遇到芦苇等细小障碍物,会继续传播 C.当车从你身边疾驰而过时,听到的鸣笛音调会由高变低 D.把耳朵贴在墙壁上,能够听到隔壁房间的说话声 13.(2025·佛山市高二期中)科学上利用多普勒效应测量太空中星球相对 地球的运动速度。某恒星与地球正相互远离,则 ( ) A.恒星发出光的频率增大 B.恒星发出光的波长增大 C.地球接收光的光速减小 D.地球接收光的频率减小 14.(2025·岳阳市质检)蝙蝠在洞穴中飞来飞去时,它利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲 是持续1ms或不到1ms的短促发射,且每秒连续发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为 39000Hz,在一次正朝着表面平滑的墙壁飞扑的过程,下列判断中正确的是 ( ) A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于39000Hz B.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率 C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率 D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39000Hz 【探究·一举突破】(共10分) 探究主题 波的衍射 如图所示是一个可观察水波衍射的发波水槽,振源的频率是可以调节 的,槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔,观察水波的传 播,也可以在水槽中放置宽度不同的挡板,观察水波的传播。 探究问题: 水波遇到小孔时,会观察到什么现象? 依次减小小孔尺寸,观察到的现象有什么变化? 【综合·一练到底】(共20分) 15.(5分)(多选)在观察水波衍射实验的时候,在水槽盛有一定深度的水,改变波源的频率和狭缝的 宽度,分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景,下列判断正确的是 ( ) A.已知甲、乙中水波波长相同,由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显 B.已知甲、乙中水波波长相同,由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显 C.已知丙、丁中狭缝宽度一样,由图可知波长越短的水波衍射现象越明显 D.已知丙、丁中狭缝宽度一样,由图可知波长越长的水波衍射现象越明显 16.(5分)(多选)(2025·济南市高二期中)某学习小组在xOy平面内放置两个相干波源S1 和S2, 波源S1 和S2 的位置如图a所示。图b、图c分别是波源S1、S2 振动图像。已知两相干波源的波 长均为0.4m,M 的坐标为(0.80m,0.30m),下列说法正确的是 ( ) A.M 点为振动加强点 B.M 点为振动减弱点 C.M 点始终处在波峰,且振幅为30cm D.波源S1 发出的波传播到 M 点所需时间为4s 17.(10分)(2025·南通市高二期中)波源S1 和S2 振动方向相同,频率f 均为 4Hz,分别置于均匀介质中的A、B 两点处,xAB=1.2m,如图所示。两波源产 生的简谐横波沿直线AB 相向传播,波速v为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同,求: (1)波长λ; (2)A、B 间合振动振幅最大的点离A 点的距离x。 【选做·一飞冲天】(尖子生选做) 如图所示,置于管口T 前的声源发出一列单一频率声波,分成两列强度 不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长,O 处探测到声波强度为400个单位,然后将A 管拉长d=15cm,在O处第 一次探测到声波强度最小,其强度为100个单位。已知声波强度与声波 振幅平方成正比,不计声波在管道中传播的能量损失,则 ( ) A.声波的波长λ=15cm B.声波的波长λ=30cm C.两声波的振幅之比为3∶1 D.两声波的振幅之比为2∶1 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 31 — —90 — (3)测摆长时摆线拉得过紧,则测量的摆长偏大,测得的重力加速 度偏大,A不符合题意;摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现 松动,使摆线长度增加了,知测量的摆长偏小,则测得的重力加速 度偏小,B符合题意;开始计时时,停表过迟按下,测量的周期偏 小,则测得的重力加速度偏大,C不符合题意;实验时误将49次全 振动记为50次,测量的周期偏小,则测得的重力加速度偏大,D不 符合题意。 答案 (1)2.125 98.49 99.8 1.996 9.76 (2)①测量摆长时漏掉了摆球的半径 ②9.87 (3)B 【综合·一练到底】 15.解析 (1)一个周期内摆球两次经过最低点,两次到最高点,经过 最低点时线拉力最大,过最高点时线拉力最小,根据题图乙可得 T=0.8πs,根据T=2π Lg ,解得L=1.6m (2)(3)设摆球在B 处的速度为v,在 A 处的摆角为θ,在最低点 B,根据牛顿第二定律有F2-mg=m v2 L ,在A 点,由于速度为零, 因此向心力为零,即沿线方向合力为零,则F1=mgcosθ,根据机 械能守恒可知,在B 点时速度最大,从A 到B 过程中,由动能定 理可得mgL(1-cosθ)=12mv 2,由题图乙可得F1=0.498N,F2 =0.504N,解得m=0.05kg,v≈0.358m/s。 答案 (1)0.8πs 1.6m (2)0.05kg (3)0.358m/s 16.解析 (1)为了减小误差,摆球选择质量较大、体积较小的,摆长 大约1m左右,通过累积法求出单摆的周期,取全振动次数为30 ~50次,同时最大摆角不能超过5°。所以选择第2组实验数据 最合理。 (2)用游标卡尺测小球的直径,题图甲读数为11mm+8×110mm =11.8mm=1.18cm (3)单摆在最大摆角θ较大时周期公式近似为 T=2π1+14sin 2 θ 2 lg ,则sin2 θ2=2πT gl -4 根据单摆周期T 和最大摆角θ的关系图, 该图线延长后与横轴交点的坐标为b, 即0=2π g lb-4 解得g=4π 2l b2 。 答案 (1)2 (2)1.18 (3)4π 2l b2 【选做·一飞冲天】 AD [根据题图乙可知,在频率等于0.6Hz时,发生了共振,则该 共振筛的固有周期为 T= 10.6s= 5 3 s ,A正确;转速30r/min= 0.5r/s=0.5Hz,由于提高电压,可使偏心轮转速提高,则断电 后,电压减小,转速变慢,频率变小,由于断电后筛子的振幅先越来 越大后越来越小,表明在该电压下正常工作时的频率大于共振频 率0.6 Hz,即 该 电 压 下 正 常 工 作 时 偏 心 轮 的 转 速 不 可 能 是 30r/min,B错误;根据上述,在该电压下正常工作时的频率大于共 振频率0.6Hz,当增加筛子的质量后,筛子的固有周期增大,即筛 子的固有频率减小,与偏心轮的频率相差增大,振幅减小,C错误; 根据上述,在该电压下正常工作时的频率大于共振频率0.6Hz,筛 子质量不变,固有频率不变,提高电动偏心轮的电压,偏心轮转速 增大,即频率增大,则偏心轮的频率与筛子固有频率相差增大,筛 子振幅减小,D正确。] 第七周 机械波及波的描述 【考点·一应俱全】 1.B [根据机械波产生与传播的条件,可知有机械振动及传播介质, 才能形成机械波,故A错误;同一列波中,任何一个振动的质点都 是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步,但振动频率相 同,故B正确,C错误;形成机械波的各振动质点只在平衡位置附 近做往复运动,并没有随波迁移,离波源远的质点振动的能量是通 过各质点的传递获得的,故D错误。] 2.D [向湖中央扔一石子,圆形水波一圈圈地向外传播,当波传到 小木条处时,小木条在原来位置附近上下振动,不随波纹漂向湖 岸,也不向波源处漂动,故选项D正确。] 3.C [横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直,纵波质点的 振动方向与波的传播方向在一条直线上,方向有时相同,有时相 反,故A、B错误,C正确;介质中的质点均在平衡位置附近做往复 运动,不会随波迁移,故D错误。] 4.BD [质点不随波迁移,故A错误;质点的振动频率与振源频率相 等,故B正确;由于波向右传播,根据“带动法”可得,质点P 正在 向上运动,故C错误,D正确。] 5.A [由细绳上形成的波形可知,波向右传播,由“带动法”知开始 计时时P 点在平衡位置且将向下振动,故A正确。] 6.C [根据题意可知,波向右传播,根据带动法可知,此时P 点的振 动方向向上,题图中质点Q 开始向下振动,即Q 点的起振方向向 下,由于所有质点的起振方向均与波源的起振方向相同,则 P 点 起振方向向下,可知P 点起振方向和此时P 点的振动方向分别为 向下、向上。故选C。] 7.B [振幅是3cm,A错误;波长是8m,B正确;波的传播速度v未 知,则不能求解周期,C错误;根据“同侧法”可知,此时质点A 向上 振动,D错误。] 8.B [因为该波沿着x轴的正方向传播,根据波的传播方向与质点 的运动方向的关系,可得质点 K 向下运动,M 向上运动,质点 K 和M 的运动方向相反,A错误;根据回复力与平衡位置的关系,可 知此时质点K 和M 的回复力方向相同,B正确;由题中波形图可 知,此时质点L 处于波谷,其速度为零,C错误;质点不会沿波运 动,故质点K 经过一段时间不会运动到质点M 的位置,D错误。] 9.BD [由题图可知,振幅为10cm,波长为4m,故A错误,D正确; 由题意可知T 4=0.1s ,可得T=0.4s,波速为v=λT =10m /s,故 B正确;由“同侧法”可知,波向x轴的正方向传播,故C错误。] 10.B [由图中可以看出该波的波长为λ=4m,根据v=λT ,可知该 列波的周期为T=0.4s,又因为t=0时位于坐标原点的质点从 平衡位置沿y轴正方向运动,当t=0.6s时经历了1.5T,所以此 时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动,结合图像 可知B选项正确。] 11.C [根据图像可知,t=0时刻,a质点位 于平衡位置向上振动,b质点位于波峰, 又由于简谐横波沿直线方向由a向b 传 播,画出a、b间的波形图,如图,则有Δxab=3m=nλ+ 3 4λ (n=0, 1,2,3…),根据振动图像可知T=4s,该波的传播速度v=λT ,解 得v= 34n+3m /s(n=0,1,2,3…),n=0时,v=1.0m/s,n=1 时,v=37 m /s,n=2时,v=311m /s,…,对 照 选 项 只 有C符 合 题意。] 12.AC [该波经过5s,传播了30m,则波速v=st =6m /s,选项A 正确;由题意可知nλ+34λ=30m (n=0,1,2,3,…),可得波长λ = 1204n+3m ,当n=0时λ=40m,当λ=24m时,n不是正整数,选 项C正确,D错误;周期T=λv = 20 4n+3m /s(n=0,1,2,3,…),则 该波的周期不可能是12s,选项B错误。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)由题图甲可知波长λ=2m, 由题图乙可知周期T=0.4s,则v=λT =5m /s (2)根据题图甲和题图乙判断可知简谐波向x轴正方向传播,则x =2.0m处质点在t=0时刻运动方向为y轴负方向,波长、振幅、 周期与x=1.0m处的质点相同,则振动图像如图所示 (3)当t=0.3s时,波向前传播的距离 x=vt=5m/s×0.3s=1.5m,根据题图甲和题图乙判断可知简谐 波向x轴正方向传播,则波的图像如图所示。 答案 (1)5m/s (2)见解析图 (3)见解析图 【综合·一练到底】 13.BC [由两质点的振动图像可知,t=0时刻,x1=1m处的质点处 于平衡位置向下运动,x2=7m处的质点位于波峰处,该波的周 期为T=4s。若该简谐横波沿x轴正方向传播,则两质点间的距 离为 n+14 λ=6m(n=0,1,2,…),则λ= 244n+1m(n=0,1,2, …),由波速的公式得v=λT = 6 4n+1m /s(n=0,1,2,…),n=0 时,v=6m/s;n=1时,v=1.2m/s;n=2时,v=23 m /s,C正确; 若该 简 谐 横 波 沿 x 轴 负 方 向 传 播,则 两 质 点 间 的 距 离 为 n+34 λ=6m(n=0,1,2,…),则λ= 244n+3m(n=0,1,2,…), 由波速的公式得v=λT = 6 4n+3m /s(n=0,1,2,…),n=0时,v= 2m/s;n=1时,v=67 m /s,B正确,A、D错误。] 14.解析 (1)由波形图可知,这列波的波长为λ=0.04m,波沿x轴 负方向传播,根据波形平移法知t=0时刻P 点向下振动,经34 个 周期首次 到 达 波 峰 位 置,由 此 可 知t1= 3 4T=0.6s ,解 得 T =0.8s 所以波速为v=λT = 0.04 0.8 m /s=0.05m/s (2)因为t2=1.4s=T+ 3 4T 波传播到Q 点的时间为 t=Δxv = 4×10-2 0.05 s=0.8s=T 故t2=1.4s时,质点Q 振动了 3 4 个周期,而质点Q 的起振方向 向上,所以t2=1.4s时刻质点Q 恰好处于波谷,质点Q 相对于平 衡位置的位移为-2cm;质点Q 振动34 个周期,共3个振幅,由 波形图可知该机械波的振幅为A=2cm,所以质点Q 运动的路程 为s=3×2cm=6cm。 答案 (1)0.05m/s (2)-2cm 6cm 15.解析 (1)从波的图像可以看出,波长λ=4m,若波沿x 轴正方 向传播,则波传播的距离 x1= n+ 1 4 λ(n=0,1,2,3,…) 波传播的速度v1= x1 Δt=5 (4n+1)m/s(n=0,1,2,3,…) 若波沿x轴负方向传播,则波传播的距离 x2= n+ 3 4 λ(n=0,1,2,3,…) 波传播的速度v2= x2 Δt=5 (4n+3)m/s(n=0,1,2,3) (2)由(1)知:若波沿x轴负方向传播,无论n取值多少,都不能求出 波速为65m/s,若波沿x轴正方向传播,n=3时,解得v1=65m/s 波沿x轴正方向传播,根据同侧法可知,质点 N 沿y 轴负方向 振动。 (3)从波的图像可以看出振幅A=20cm=0.2m M 通过的路程为1.8m,则经历的时间是214T ,波传播的距离 x3=2λ+ 1 4λ=9m 波速大小v3= x3 Δt=45m /s。 答案 (1)见解析 (2)沿y轴负方向振动 (3)45m/s 【选做·一飞冲天】 D [设该波的波长为λ,根据三角函数知识可知,N、Q 两质点平衡 位置间的距离为xNQ = 3λ 4- π 6 2π ·λ=16m,解得λ=24m,由题图 乙可知 该 波 的 周 期 为 T=0.2s,所 以 该 波 的 波 速 为v= λT = 120m/s,故A错误;由题图乙可知,t=0.125s时刻,质点P 沿y 轴负方向运动,所以该波沿x轴负方向传播,故B错误;由题图乙 可知,在t=0.125s之后,质点 P 第一次位于波峰的时刻为t= 0.25s,易知此波峰为t=0.125s时刻质点Q 所在处的波峰传播 来的,所以有xQ-xP v =0.25s-0.125s ,解得xP=1m,故C错误; 从t=0.125s开始,质点Q 第一次回到平衡位置所经历的时间为 t1= T 4=0.05s ,题图甲中,质点Q 左侧波形的第一个平衡位置处 坐标为x1=xQ- λ 4=10m ,该振动状态第一次传播到质点 N 所 经历的时间为t2= x1 v= 1 12s ,则Δt=t2-t1= 1 30s ,即质点Q 比质 点N 早130s 回到平衡位置,故D正确。] 第八周 波的衍射、波的干涉和多普勒效应 【考点·一应俱全】 1.A [先看到闪电,后听到雷声是由于光比声音传播速度快,不是 声音的反射;北京天坛的回音壁的回音现象属于声音的反射;同样 的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些,描述的是声音的反射 现象;在火车站候车大厅中,我们有时听不清播音员的声音,是声 音的反射造成的,故选A。] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 89 — —92 — 2.C [机械波的能量是由振幅决定的,声波在空气中的传播速度都 相同,故A、B错误;由λ=vf 知,v一定,f 越低,λ越大,则频率低 的声波波长较长,容易发生明显衍射现象,能在较远处被人听到, 故C正确,D错误。] 3.BC [波通过孔后,波速、频率、波长不变,故 A错误;因为波长与 孔的尺寸差不多,所以能够观察到明显的衍射现象,故B正确;如 果将孔AB 扩大,孔的尺寸大于波长,可能观察不到明显的衍射现 象,故C正确;如果孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不 变,根据λ=vf ,可知,波长减小,可能观察不到明显的衍射现象, 故D错误。] 4.D [A、B 两处小船明显受到波浪影响是因为水波发生明显的衍 射现象,波浪能传播到A、B 处,当缝隙 MN 的尺寸比波长小或跟 波长差不多的时候,会发生明显的衍射现象,故C错误,D正确;当 波浪的波长约为10m时,不会有明显的衍射现象,A、B 两处小船 受到影响较小,但并不是完全没有影响,故A、B错误。] 5.ABD [两列波相遇时,质点同时参与了两列波的振动,位移等于 两列波引起位移的矢量和,所以质点a、b、c的位移都为零,A正 确;向右传播的波引起质点a的振动方向向下,向左传播的波引起 质点a的振动方向向下,所以此时a的振动速度不为零,方向向 下,B正确;向右传播的波引起质点c的振动方向向上,向左传播 的波引起质点c的振动方向向上,所以质点c的振动速度不为零, 方向向上,C错误;两列波引起质点b振动的速度都为零,所以质 点b的振动速度为零,D正确。] 6.D [因两列波波速相等,故两列波能同时到达P 点,故A错误;因 f1<f2,由λ= v f 可知,λ1>λ2,故当两列波同时到达P 点时,a波 的波峰离P 点的距离比b波的波峰离P 点的距离大,因此两波峰 不能同时到达P 点,两波峰应在P 点左侧相遇,此位置对应的位 移为A1+A2,位移最大,故B、C错误,D正确。] 7.D [该消声器工作原理是利用波的干涉原理,故 A错误;无论是 纵波还是横波都能发生干涉现象,所以该装置无法说明声波是横 波还是纵波,故B错误;当a处分成的上下两束声波传到b处需满 足波程差是半波长的奇数倍时振动减弱,减噪效果最好,故C错 误,D正确。] 8.A [此刻A、D 是振动加强点,A、D 连线上的所有质点一定都是 振动加强点,故 A正确;两列波的频率相同,又 在 同 一 介 质 中 传 播,波速一定相同,故B错误;干涉图样是稳定存在的,此刻质点 B、C是振动减弱点,之后振动也始终减弱,故C错误;振动加强指 的是振动范围(振幅)变大,某时刻仍会回到平衡位置,质点 D 的 位移可能为零,故D错误。] 9.BCD [由题意可知,a、d 处为振动加强点,振幅为2A,但位移时 刻变化,b、c处为振动减弱点,位移始终为零,故A错误;从图示时 刻经过1 4 个周期a点的振动状态刚好传播到e 点,此时e点处于 波谷位置,故B正确;e点为振动加强点,振幅为2A,故C正确;图 示时刻,g处质点同时位于两列波传播方向波形的上坡上,所以g 处质点正向下振动,故D正确。] 10.B [由于声波的速度只由介质决定,故v不变,根据多普勒效应 可知,当声源接近接收器时接收到的频率f增大,故B项正确。] 11.ABD [该图表示由波源移动而引起的多普勒效应,故 A正确; 由图可知,观测者A 在单位时间内接收到的完全波的个数最多, 说明波源向A 观测者靠近,故B正确;波源与C、D 观测者间的距 离不断增大,故接收到的频率小于波源发出的频率,故C错误;波 源与B 观测者间的距离不断增大,故B 观测者接收到的频率小 于波源发出的频率,故D正确。] 12.C [雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声,是因为光的 速度大于声音的传播速度,A错误;微风激起的水波遇到芦苇等 细小障碍物,会继续传播,这是波的衍射现象,B错误;当车从你 身边疾驰而过时,听到的鸣笛音调会由高变低,是因为车与观察 者之间的距离发生变化引起的,这属于多普勒效应,C正确;把耳 朵贴在墙壁上,能够听到隔壁房间的说话声,说明声音可以在固 体中传播,D错误。] 13.D [恒星发出光的频率不变,波长不变,故 A、B错误;地球接收 光的光速不变,故C错误;根据多普勒效应,地球接收光的频率减 小,故D正确。] 14.C [由于蝙蝠和墙壁发生相对运动,且相互靠近,因此墙壁接收 到的频率f1 大于39000Hz,频率为f1 的波经墙壁反射后,与蝙 蝠相互靠 近,因 此 蝙 蝠 接 收 到 反 射 波 的 频 率 f2>f1,C选 项 正确。] 【探究·一举突破】 探究路径 水波遇到小孔时,水波能穿过小孔,并能到达挡板后面 的“阴影区”,小孔的尺寸减小时,水波到达“阴影区”的现象更加 明显。 【综合·一练到底】 15.BD [已知甲、乙中水波波长相同,由题图可知题图乙的衍射现 象更明显,可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显,则A错误,B正 确;已知丙、丁中狭缝宽度一样,由题图可知题图丙的衍射现象更 明显,可知波长越长的水波衍射现象越明显,则D正确,C错误。] 16.AD [两波源到 M 点的路程差为Δs=|S1M-S2M|,根据几何 关系,有S2M= 0.802+0.602 m=1.0m,联立解得Δs=0.2m =λ2 ,由题图知,两波源振动情况恰好相反,所以 M 点为振动加 强点,故A正确,B错误;M 点为振动加强点,仍在平衡位置附近 做简谐运动,不会始终处于波峰,其振幅为两列波振幅之和,即A =(15+15)cm=30cm,故C错误;由题图b和题图c可知,两列 波的周期为2s,根据v=λT = 0.4 2 m /s=0.2m/s,波源S1 发出 的波传播到 M 点所需时间为t=0.80.2s=4s ,故D正确。] 17.解析 (1)由λ=vf ,解得λ=1m。 (2)设P 为AB 上任意一点,P 点距A 的距离为x,则距B 的距离 为1.2-x,P 点到两波源的路程差为Δs=|x-(1.2-x)|,其中 0≤x≤1.2m 合振动振幅最大的点,应该满足Δs=2k·12λ (k=0、1、2、3…) 解得k=0时,x=0.6m k=1时,x=1.1m或者x=0.1m。 答案 (1)1m (2)见解析 【选做·一飞冲天】 C [分析可知A、B两管等长时,声波的振动加强,将 A管拉长d =15cm后,两声波在O 点减弱,根据题意设声波加强时振幅为 20,声波减弱时振幅为10,则A1+A2=20,A1-A2=10可得两声 波的振幅之比,A1 A2 =31 ,故C正确,D错误;根据振动减弱的条件 可得λ 2=2d ,解得λ=60cm,故A、B错误。] 第九周 光的折射和全反射 【考点·一应俱全】 1.C [屏幕上呈现手的影子是光沿直线传播形成的,故 A错误;山 在水中形成“倒影”,是由光发生反射形成的,故B错误;光从水中 射向空气时,在水面发生折射,使光的传播方向发生偏折,故C正 确;太阳光在树荫下形成的光斑是由太阳光透过缝隙而形成的太 阳的像,是小孔成像现象,这是光沿直线传播形成的,故D错误。] 2.B [由反射定律可知,反射角等于入射角,入射光线和反射光线分 居法线两侧;由折射定律可知,折射角与入射角不相等,且分居法 线两侧。综上可知,PQ 是法线,MN 是界面,aO 是入射光线,Ob 是反射光线,Oc是折射光线,故选项B正确。] 3.BC [用鱼叉叉鱼时,从鱼身上发出的光,经水面出射到空气后会 发生折射,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线看去,看到鱼的 位置比实际位置高,则应该瞄准人所看到鱼的下方,故 A错误,B 正确;用激光捕鱼时,因为光路是可逆的,将激光沿人看到鱼的光 路射入水中,激光在水面同样会发生折射,从而正好射中鱼,故用 激光捕鱼时,应该瞄准人所看到的鱼,故C正确,D错误。] 4.B [由题意知,高度下降,空气对光的折射率变大,所以当光从大 气外射来时,入射角大于折射角,故选B。] 5.ACD [由题图可知,入射角小于折射角,则 光是从介质射入真空,由折射定律和几何关 系可得,介质的折射率是n=sin60°sin30°≈1.73 , 故A正确,B错误;由n=cv 可得,光在介质 中的传播速度为v=3×10 8 3 m/s≈1.73×108m/s,故C正确;画出 反射光线,光路图如图所示,由几何关系可知,反射光线与折射光 线的夹角是90°,故D正确。] 6.B [由于只发生一次反射,根据对称性可知 光路图如图所示,由几何关系可得α=12θ= 30°,由折射定律可知n=sinθsinα= 3 ,故选B。] 7.AC [光从光密介质射向光疏介质时,若入 射角大于或等于临界角,能发生全反射,故 A正确;光从光疏介质 射向光密介质时不可能发生全反射,故B错误;相对而言,折射率 大的介质是光密介质,折射率小的介质是光疏介质,则光从折射率 大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射,故C正确;由n =cv 知,传播速度小的介质折射率大,则光从传播速度大的介质 射向传播速度小的介质时,即从折射率小的介质(光疏介质)射向 折射率大的介质(光密介质)时,不可能发生全反射,故D错误。] 8.A [设玻璃的临界角为C,则有sinC=1n = 2 3< 2 2 ,可得C< 45°,由题意知光线从玻璃射入空气时入射角为45°>C,所以光线 将在玻璃与空气的界面上发生全反射,光线全部反射回玻璃,故 选A。] 9.A [画出激光束从透明砖射出时恰好发生 全反射的光路图如图所示,发生全反射的 条件 为sinθ=1n ,由 几 何 关 系 知sinθ= 5 6 ,联立解 得n=1.2,故 A 正 确,B、C、D 错误。] 10.B [根据题图甲、乙可知,当θ大于53°时,反射光强度没有发生 变化,可知临界角为53°,根据n= 1sinC ,解得n=1.25,故 A错 误,B正确;根据折射率的定义式可知,题图甲中若减小入射角θ, 则折射角也减小,而反射角等于入射角,可知反射光线和折射光 线之间的夹角将增大,故C错误;根据题图乙可知,当入射角θ为 0°时,反射光强度不为0,可知,题图甲中若减小入射角θ到0°,则 光线并没有全部从 AB 界面透射出去,仍然有一部分发生了反 射,故D错误。] 11.ACD [根据光纤通信原理可知,光从内芯向外套传播时发生全 反射,则根据全反射的条件可知,内芯的折射率要比外套的大,故 A正确,B错误;光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性及 保密性强等优点,故C正确;医学上用光导纤维制成内窥镜,用来 检查人体胃肠、气管等脏器的内部,它利用了光的全反射原理,故 D正确。] 12.B [设光线在棱镜与空气界面发生全反射的临界角为C临,折射 率n> 2,且sinC临 =1n ,得C临<45°,根据几何关系可知光线在 AC面的入射角为45°,所以光线在AC 面发生全反射,反射光线 平行于AB,进而在BC面的入射角也为45°,也会发生全反射,最 终垂直于AB 射出棱镜,所以出射光线是平行于入射光线的光线 ②,故选B。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)为了减小测量的误差,入射角应适当大些,故 A错 误;为了准确确定入射光线和折射光线,大头针应竖直地插在纸面 上,故B正确;为了准确确定入射光线和折射光线,减小入射角与 折射角测量的误差,大头针P1 和P2 及P3 和P4 之间的距离尽量 大些,故C错误。 (2)题图甲中AO 所确定的为入射光线,OO'为折射光线,设圆的半 径AO 为R,光线在玻璃砖上表面的入射角为i,折射角为r,则由 几何关系有sini=ABAO= AB R ,sinr=CDOC= CD R 则由折射定律可得n=sinisinr= AB CD= 6.4cm 4cm =1.6 。 (3)光路图如图所示 实线折射光线是实际光线,实际折射角是r,虚线光线是边界间距 过大的理论折射光线,对应的折射角为r',由几何关系可知r'>r 则折射率的实际值n=sinisinr 折射率的测量值n'=sinisinr' 可得n>n',即折射率的测量值偏小。 答案 (1)B (2)1.6 (3)偏小 【综合·一练到底】 13.解析 (1)由平抛运动的规律可知d=v0t 2 3d= 1 2gt 2,tanθ=gtv0 ,联立解得tanθ=43 (2)因tanθ=43 ,可知θ=53°,设从A 点射到水面的光线的入射 角为α,折射角为90°-θ=37°, 由折射定律可知n= sinαsin37° ,解得α=53° 由几何关系可知 Htan37°+23dtan53°=d 解得 H=4d27 。 答案 (1)43 (2)4d27 14.解析 (1)根据在光导纤维侧面的入射角为60°,由几何关系可得 在左端的折射角为β=30°,由折射定律n= sinα sinβ ,代入数据解得n = 3 (2)激光在光导纤维中经过一系列全反射 后从右端射出,光路图如图所示。设激光 在光导纤维中的传输速度 为v,激 光 在 光 导纤维中传播的距离为s, 则有x=OA·sinθ,xOA= l s ,v=cn ,t=sv ,联 立 解 得t=4× 10-7s。 答案 (1)3 (2)4×10-7s 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 91 —