3.3 机械波的传播现象(重难点专练)物理粤教版选择性必修第一册
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内容正文:
3.3 机械波的传播现象
题型01 衍射现象及明显衍射条件的判断
题型02 波的反射、折射中各物理量的变化判断
题型03 干涉中加强点、减弱点的判断
▌题型01 衍射现象及明显衍射条件的判断
1. 一看现象:波绕过障碍物或穿过孔缝后继续传播、传到障碍物“阴影区”,就是衍射现象;衍射是波的特有现象,一切波都能发生。
2. 二比尺寸:判断衍射是否明显,比较障碍物(孔、缝)的尺寸 d 与波长 λ:d 与 λ 差不多或 d < λ 时衍射明显;时衍射不明显,近似直线传播。
3. 三想波长:由 ,同一种介质中 v 一定,频率越低(波长越长)越容易衍射。题目中给出频率变化时,先算出波长的变化,再判断衍射明显程度的变化。
1.(多选)图甲为一列简谐横波在时的波形图,图乙为介质中平衡位置在处的质点的振动图像,P是平衡位置为的质点。下列说法正确的是( )
A.波的传播方向沿x轴正方向
B.该波通过1m的障碍物时,不会发生明显的衍射现象
C.当时,质点P将运动到处
D.2~11s时间内,质点P运动的路程为36cm
【答案】AD
【详解】A.由图乙可知,平衡位置在处的质点在时位于平衡位置并沿轴负方向运动;图甲中该位置右侧的波形随增大而上升。根据同侧法可知波沿轴正方向传播,故A正确;
B.由图甲相邻波峰间的距离可得波长为。障碍物尺寸为,与波长同数量级,波通过时会发生明显的衍射现象,所以“不会发生明显的衍射现象”错误,故B错误;
C.由图甲可知时平衡位置在处的质点位于波峰。机械波传播的是振动形式和能量,介质质点只在各自平衡位置附近振动,的平衡位置仍为,不会运动到处,故C错误;
D.由图乙可知振动周期为,振幅为。质点从的波峰开始运动,到共经历两个周期又四分之一个周期,运动路程为九个振幅,所以,故D正确。
故选AD。
2.一列沿x轴传播的简谐横波,其中Q为处的质点,P为处的质点,时刻的波形如图甲所示,质点P的振动图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.该简谐横波沿x轴正方向传播
B.该波遇到一个1m的障碍物会发生明显的衍射现象
C.质点Q再经第一次运动到平衡位置
D.该简谐横波的波速为
【答案】D
【详解】A.图甲中,点处波形沿轴正方向上升;若波沿轴正方向传播,点应随左侧波形向下运动,而图乙显示后点向上运动,因此波沿轴负方向传播,故A错误;
B.由图甲相邻波峰间距得波长为。障碍物宽度为
该宽度远大于波长,难以发生明显衍射,故B错误;
CD.由图乙可知,点从的平衡位置向上运动,经过一个周期又回到同样状态,故周期为。波沿轴负方向传播时,固定位置处的振动相当于沿图甲波形向右读取;从处的负位移先到波谷,再到处的平衡位置,沿波形前进,所需时间为
根据波速公式,代入数值得,故C错误,D正确。
故选D。
3.(多选)图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的图像,图甲中a质点的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该波沿x轴负方向传播
B.该波的波速为1m/s
C.质点a的位移与时间关系为,ω的大小为
D.该波通过5m的障碍物时,会发生明显的衍射现象
【答案】BC
【详解】A.由图乙可知,t=0时刻,质点a向上振动,根据“上下坡”法可知,该波沿x轴正方向传播,故A错误;
B.由图可知,波长为2m,周期为2s,则波速大小为,故B正确;
C.质点a的位移与时间关系为
即,故C正确;
D.当障碍物的尺寸与波长相比相差不多或者比波长更小时,发生明显衍射,由于该波的波长为2m,则该波通过5m的障碍物时,不会发生明显的衍射现象,故D错误。
故选BC。
4.(多选)如图所示,一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60 m,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10 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响
B.假设波浪的波长约为10 m,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80 m,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80 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
【答案】AD
【详解】AB.发生明显衍射现象的条件是当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多,题中M、N相距约60 m,波浪的波长约为10 m时,缝隙的尺寸与波长关系不符合条件,故不能发生明显的衍射现象,则A、B两处小船基本上不受波浪影响,故A正确,B错误;
CD.波浪的波长约为80 m时,缝隙的尺寸与波长关系符合条件,能发生明显的衍射现象,则A、B两处小船明显受到波浪影响,故C错误,D正确。
故选AD。
5.(多选)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播,时刻的波形图如图所示,已知乙波的频率为0.5Hz,下列说法正确的是( )
A.甲、乙波的传播速度之比为1:2
B.甲、乙波的周期之比为1:2
C.甲、乙波相遇时会发生干涉现象
D.在甲波传播过程中遇到长度为2m的障碍物时,会出现明显的衍射现象
【答案】BD
【详解】A.机械波在同一均匀介质中传播速度相等,因此甲、乙波的传播速度之比为,故A错误;
B.从波形图可得,甲波长,乙波长。由波速,得
由于,因此周期之比,故B正确;
C.发生稳定干涉的条件是两列波频率相等。由,得频率之比
已知,因此,二者频率不同,不会发生干涉,故C错误;
D.发生明显衍射的条件是障碍物尺寸与波长相近或小于波长。甲的波长为,障碍物长度为,满足条件,因此会出现明显衍射,故D正确。
故选BD。
▌题型02 波的反射、折射中各物理量的变化判断
1. 抓住两个决定因素:频率 f 由波源决定——反射、折射时都不变;波速 v 由介质决定——反射不变,折射改变。
2. 用公式推波长:。反射:f、v 不变 → λ 不变;折射:f 不变,v 变 → λ 随 v 同向变化(v 大 λ 长)。
6.B超是以灰阶即亮度(brightness)模式形式来诊断疾病的称“二维显示”,因亮度第一个英文字母是B,故称B超,又称二维超声或灰阶超声。B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号由计算机处理,从而形成B超图像。如图所示为血管探头沿轴正方向发送的简谐超声波图像,时刻波恰好传到质点。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是( )
A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为
B.质点开始振动的方向沿轴负方向
C.时质点运动到横坐标的处
D.内质点的路程为
【答案】D
【详解】A.由图可知,超声波的波长为
已知超声波的频率为,则超声波在血管中的传播速度为,故A错误;
B.超声波沿轴正方向传播,由图像平移法可知,开始振动的方向沿轴正方向,故B错误;
C.质点上下往复振动,不会运动到横坐标的处,故C错误;
D.超声波的振动周期为
每个周期内质点运动的路程为
在内经过的周期数为
则此段时间内质点运动的路程为,故D正确。
故选D。
7.某同学准备用超声波测速仪测量物体运动的速度,如图所示,工作时固定在水平地面上的小盒C(视为质点)向匀速运动的被测物体D发出短暂的超声波脉冲,超声波脉冲被物体D反射后又被小盒C接收。小盒C发射超声波脉冲的时间间隔为,第一次发射的超声波脉冲在点被物体D反射,从发射到接收超声波脉冲的时间为;第二次发射的超声波脉冲在点被物体反射,从发射到接收超声波脉冲的时间为。已知超声波在空气中的传播速度为,求:
(1)图中、两点间的位移大小;
(2)物体从点到点的速度表达式;当、、、时的值。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)
(2),
【详解】(1)取超声波传播方向为正方向。超声波从小盒发出,在反射点反射后返回,去程和回程的传播速度大小均为,所以往返时间等于从到反射点的传播时间的两倍。于是第一次脉冲的反射点为,所以
第二次脉冲的反射点为,所以
因此
(2)设第一次反射时刻为,第二次反射时刻为。第一次反射发生在第一次发射后,因此
第二次反射发生在第二次发射后,因此
所以物体从运动到所经历的时间为
物体做匀速直线运动,故
代入第(1)问结果,得
代入题给数据,得
按题意保留两位有效数字,得
8.科学家经过反复研究,终于揭开了蝙蝠能在夜间飞行的秘密。它一边飞,一边从嘴里发出一种超声波,人的耳朵听不见,蝙蝠的耳朵却能听见,超声波像波浪一样向前推进,遇到障碍物蝙蝠就马上“收到信息”,立刻改变飞行的方向。下列说法正确的是( )
A.蝙蝠能躲避障碍物主要是利用了声波的折射
B.蝙蝠发出的声波频率应该大于2×104 Hz
C.若蝙蝠发出的是次声波,也能躲避障碍物
D.该超声波经静止障碍物反射后,波长变长
【答案】B
【详解】A.蝙蝠能躲避障碍物主要是利用了声波的反射,A错误;
B.人耳能听见的声音的频率范围在20Hz~2×104Hz,蝙蝠发出的是超声波,频率应大于2×104 Hz,B正确;
C.次声波频率低于20 Hz,波长较长,在传播过程中很容易绕过障碍物发生衍射现象,使次声波难以反射回来,因此不能准确定位,C错误;
D.超声波经静止障碍物反射后波速不变,频率也不变,由v=λf可知,波长不变,D错误。
故选B。
9.现代潜艇利用超声波、电磁波进行侦察、通信,下列说法正确的是( )
A.潜艇声呐发出的超声波从深水区传到浅水区时传播方向会改变,这是波的衍射现象
B.海洋生物发出的超声波会影响潜艇声呐发出的超声波信号的传递
C.潜艇声呐接收到的反射超声波信号的频率比发出时小,说明所探测的目标潜艇与自己靠近
D.与在空气中相比,潜艇声呐发出的超声波通信信号在海水中更容易绕过海底山崖被友军潜艇接收到
【答案】D
【详解】A.潜艇声呐发出的超声波从深水区传到浅水区时传播方向会改变,这是深水区和浅水区介质的轻微差别引起的,所以这是波的折射现象,故A错误;
B.根据波的独立传播特点可知,海洋生物发出的超声波不会影响潜艇声呐发出的超声波信号的传递,故B错误;
C.潜艇声呐接收到的反射超声波信号的频率比发出时小,根据多普勒效应的规律可知,所探测的目标潜艇与自己远离,故C错误;
D.与在空气中相比,潜艇声呐发出的超声波通信信号在海水中的传播速度更大,则相同频率的超声波在海水中的波长较大,根据发生明显衍射的条件可知,同一超声波通信信号在海水中更容易绕过障碍物被友军潜艇接收到,故D正确。
故选 D。
10.下列说法正确的是( )
A.障碍物的尺寸一定时,波的波长越小衍射会越明显
B.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,是利用波的折射原理
C.波发生折射时,波的频率不变,但波速发生变化
D.湖中鸣笛的快艇驶近游客的过程中,游客听到的声波频率与该波源的发声频率相比会变小
【答案】C
【详解】A.根据波的衍射原理,当障碍物尺寸一定时,波的波长越长,越容易绕过障碍物,衍射现象就越明显,而不是波长越小衍射越明显,故A错误;
B.潜水艇利用声呐探测周围物体分布情况,是利用了波的反射原理 ,通过接收反射回来的声波来获取信息,并非波的折射原理,故B错误;
C.波发生折射时,波从一种介质进入另一种介质,波的频率由波源决定,不会发生改变;而不同介质中波速不同,所以波速会发生变化,故C正确;
D.依据多普勒效应,当湖中鸣笛的快艇驶近游客时,两者距离减小,游客接收到的声波频率会比波源的发声频率大,而不是变小,故D错误。
故选C。
▌题型03 干涉中加强点、减弱点的判断
,则当时为加强点;当为减弱点。若两波源振动步调相反(反相),则上述结论互换。
2. 现象判断法:若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为加强点;若总是波峰与波谷相遇,则为减弱点;若某点此刻是平衡位置与平衡位置相遇,无法直接判断,可让两列波再传播 ,看变为“峰峰(谷谷)相遇”还是“峰谷相遇”,从而确定是加强点还是减弱点。
3. 注意两点:①加强点、减弱点的位置固定不动,但它们都在各自平衡位置附近振动,加强点位移不是始终最大,减弱点位移也不是始终为零;②加强区与减弱区互相间隔,判断多个点时结合 的通式逐点分析。
11.如图所示,在同一均匀介质中,波源和相距10 m,质点P与两波源的连线相互垂直,且。时,两波源同时垂直纸面起振,振动频率均为2 Hz。它们产生的简谐波朝各个方向传播,到达质点P的时间差是1 s,两波到达P点时各自振幅分别为、。时,质点P经过的路程为40 cm,则( )
A.简谐波的波长为2 m
B.两个波源起振方向相同
C.时,质点P的速度为0
D.在以波源为圆心、半径为6 m的圆上有24个振动加强点
【答案】D
【详解】A.由几何关系,,且,因此
两波到达P点的时间差为1s,即
代入得波速
已知振动频率,根据波长与波速的关系可得
解得波长,故A错误;
B.波速,因此的波先传到点,传播时间
的波后传到点,传播时间
,静止;,仅的波让振动,振动频率,周期
时长,单波振动的路程为
,两波同时在点叠加,时长
此阶段的总路程为
可得点合振幅
两波到达P点时各自振幅分别为、
可得点为振动减弱点,合振幅
根据,可得两波源起振方向相反,故B错误;
C.后始终处于振动减弱的稳定叠加状态,合振动为简谐运动,周期仍为,合振幅。与的时间差
从时,从平衡位置向波源起振方向运动,经过后,恰好回到平衡位置,此时简谐运动的速度为最大值,并非0。故C错误;
D.两波源到该点的路程差
两波源起振方向相反,加强条件为
已知,圆上任意点到距离为,因此到的距离范围为
结合波长,满足加强条件的整数共12组取值,每组取值对应圆上2个对称点,总加强点数量为24个。故D正确。
故选D。
12.在同一均匀介质中,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于O点和处,两列波的波速均为。如图所示为时刻两列波的波形图,此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。下列说法正确的是( )
A.两列波的频率为
B.两列波相遇的时刻是
C.时质点Q的位移为
D.形成稳定干涉后,处质点振幅为6cm
【答案】C
【详解】A.由图可知两波波长都为2m,则两列波频率为,故A错误;
B.两列波间距为
两波相向传播,故相遇时间为,故B错误;
C.波的周期为
左侧波传到Q点时间为
故时只有右侧波在Q振动,且根据“上下坡”规律可知右侧波起振方向向上,故
则此时Q振动到波峰,故位移为2cm,故C正确;
D.处到两波源的路程差为
根据上下坡规律可知两波起振方向相反,路程差为波长的整数倍,即振动减弱点,故处质点振幅为,故D错误。
故选C。
13.(多选)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2 m和x=1.2 m处,两列波的波速均为0.4 m/s,左侧波源的振幅为2 cm,右侧波源的振幅为3 cm。如图所示为t=0时刻两列波的图像,此刻平衡位置位于x=0.2 m和x=0.8 m的两质点刚开始振动。两列波叠加后,下列说法正确的是( )
A.两列波的频率相同,会产生稳定的干涉图样
B.平衡位置位于x=0.5 m的质点为振动加强点,它的位移不可能为0
C.平衡位置位于x=0.4 m的质点为振动减弱点,t=1 s之后其位移始终为0
D.平衡位置位于x=0.3 m的质点为振动加强点,振幅为5 cm
【答案】AD
【详解】A.由题图知,两列波的波长均为0.4 m,又两列波的波速大小相等,由可知,两列波的频率相同,会产生稳定的干涉图样,故A正确;
B.根据t=0时刻的波形图,结合“同侧法”可知,两列波起振的方向都是y轴负方向,平衡位置位于x=0.5 m的质点到两波源的路程差为0,故该质点为振动加强点,当其振动至平衡位置时位移为0,故B错误;
C.平衡位置位于x=0.4 m的质点到两波源的路程差为
可知该质点为振动减弱点,其振幅为A1=3cm-2cm=1cm,所以该点的位移不会始终为0,故C错误;
D.平衡位置位于x=0.3m的质点到两波源的路程差为
可知该点为振动加强点,其振幅为A2=2cm+3cm=5 cm,故D正确。
故选AD。
14.(多选)如图1是摄影师航拍到钱塘江两波潮水娓娓向对方走来,交织在一起形成壮观的景象。其原理为两列平面波相遇的干涉现象,可将两列波简化成如图2示意图(其中实线表示波峰,虚线表示波谷),甲、乙两列频率均为0.5Hz的水波以2m/s的速度传播,振幅均为0.2m,波面间形成夹角,此时点刚要开始起振,点距点8m,则( )
A.点是振动加强点
B.经过,波传到点
C.图中此刻点经过的总路程比点多1.6m
D.稳定干涉后,、连线间共有三个振动加强点(不含、)
【答案】AC
【详解】A.O点刚要开始起振,说明波刚传到O点。甲、乙两列波关于OC连线对称,在OC连线上任意一点,两列波的波程差均为0,满足振动加强条件,所以C点是振动加强点。故A正确;
B.两列波传播方向夹角为,则波从O点传到C点,波程
传播时间。故B错误;
C.根据图2可知,AO沿垂直于右侧波面的投影比BO沿垂直于左侧波面的投影长一个波长,即A点比B点振动时间多一个周期,由于A、B均为振动加强点,则图中此刻A点经过的总路程比B点多。故C正确;
D.稳定干涉后,O、C连线上的点到两列波前的波程差始终为0,均为振动加强点。因此OC连线间有无数个振动加强点。故D错误;
故选AC。
15.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,甲的频率,时刻的波形图如图所示。下列说法正确的是( )
A.乙的波速等于2m/s
B.此时平衡位置位于的质点正在向上运动
C.平衡位置位于和处的两个质点都是振动加强点
D.时,平衡位置位于处的质点位移
【答案】D
【详解】A.由图可知甲波的波长为
甲波的波速为
因为在同一介质中波速相等,所以乙的波速等于4m/s,故A错误;
B.根据“平移法”可知此时平衡位置位于的质点正在向下运动,故B错误;
C.甲、乙两波振动到平衡位置位于和处的两个质点的波程差均为
所以两个质点都是振动减弱点,故C错误;
D.两列波传到x=7m处所用的时间为
则有
所以时,两列波同时振动到负向最大位移处,根据叠加法则可知平衡位置位于x=7m处的质点位移,故D正确。
故选D。
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3.3 机械波的传播现象
题型01 衍射现象及明显衍射条件的判断
题型02 波的反射、折射中各物理量的变化判断
题型03 干涉中加强点、减弱点的判断
▌题型01 衍射现象及明显衍射条件的判断
1.AD
2.D
3.BC
4.AD
5.BD
▌题型02 波的反射、折射中各物理量的变化判断
6.D
7.(1)
(2),
【详解】(1)取超声波传播方向为正方向。超声波从小盒发出,在反射点反射后返回,去程和回程的传播速度大小均为,所以往返时间等于从到反射点的传播时间的两倍。于是第一次脉冲的反射点为,所以
第二次脉冲的反射点为,所以
因此
(2)设第一次反射时刻为,第二次反射时刻为。第一次反射发生在第一次发射后,因此
第二次反射发生在第二次发射后,因此
所以物体从运动到所经历的时间为
物体做匀速直线运动,故
代入第(1)问结果,得
代入题给数据,得
按题意保留两位有效数字,得
8.B
9.D
10. C
▌题型03 干涉中加强点、减弱点的判断
11.D
12.C
13.AD
14.AC
15.D
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3.3 机械波的传播现象
题型01 衍射现象及明显衍射条件的判断
题型02 波的反射、折射中各物理量的变化判断
题型03 干涉中加强点、减弱点的判断
▌题型01 衍射现象及明显衍射条件的判断
1. 一看现象:波绕过障碍物或穿过孔缝后继续传播、传到障碍物“阴影区”,就是衍射现象;衍射是波的特有现象,一切波都能发生。
2. 二比尺寸:判断衍射是否明显,比较障碍物(孔、缝)的尺寸 d 与波长 λ:d 与 λ 差不多或 d < λ 时衍射明显;时衍射不明显,近似直线传播。
3. 三想波长:由 ,同一种介质中 v 一定,频率越低(波长越长)越容易衍射。题目中给出频率变化时,先算出波长的变化,再判断衍射明显程度的变化。
1.(多选)图甲为一列简谐横波在时的波形图,图乙为介质中平衡位置在处的质点的振动图像,P是平衡位置为的质点。下列说法正确的是( )
A.波的传播方向沿x轴正方向
B.该波通过1m的障碍物时,不会发生明显的衍射现象
C.当时,质点P将运动到处
D.2~11s时间内,质点P运动的路程为36cm
2.一列沿x轴传播的简谐横波,其中Q为处的质点,P为处的质点,时刻的波形如图甲所示,质点P的振动图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.该简谐横波沿x轴正方向传播
B.该波遇到一个1m的障碍物会发生明显的衍射现象
C.质点Q再经第一次运动到平衡位置
D.该简谐横波的波速为
3.(多选)图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的图像,图甲中a质点的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该波沿x轴负方向传播
B.该波的波速为1m/s
C.质点a的位移与时间关系为,ω的大小为
D.该波通过5m的障碍物时,会发生明显的衍射现象
4.(多选)如图所示,一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60 m,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10 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响
B.假设波浪的波长约为10 m,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80 m,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80 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
5.(多选)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播,时刻的波形图如图所示,已知乙波的频率为0.5Hz,下列说法正确的是( )
A.甲、乙波的传播速度之比为1:2
B.甲、乙波的周期之比为1:2
C.甲、乙波相遇时会发生干涉现象
D.在甲波传播过程中遇到长度为2m的障碍物时,会出现明显的衍射现象
▌题型02 波的反射、折射中各物理量的变化判断
1. 抓住两个决定因素:频率 f 由波源决定——反射、折射时都不变;波速 v 由介质决定——反射不变,折射改变。
2. 用公式推波长:。反射:f、v 不变 → λ 不变;折射:f 不变,v 变 → λ 随 v 同向变化(v 大 λ 长)。
6.B超是以灰阶即亮度(brightness)模式形式来诊断疾病的称“二维显示”,因亮度第一个英文字母是B,故称B超,又称二维超声或灰阶超声。B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号由计算机处理,从而形成B超图像。如图所示为血管探头沿轴正方向发送的简谐超声波图像,时刻波恰好传到质点。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是( )
A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为
B.质点开始振动的方向沿轴负方向
C.时质点运动到横坐标的处
D.内质点的路程为
7.某同学准备用超声波测速仪测量物体运动的速度,如图所示,工作时固定在水平地面上的小盒C(视为质点)向匀速运动的被测物体D发出短暂的超声波脉冲,超声波脉冲被物体D反射后又被小盒C接收。小盒C发射超声波脉冲的时间间隔为,第一次发射的超声波脉冲在点被物体D反射,从发射到接收超声波脉冲的时间为;第二次发射的超声波脉冲在点被物体反射,从发射到接收超声波脉冲的时间为。已知超声波在空气中的传播速度为,求:
(1)图中、两点间的位移大小;
(2)物体从点到点的速度表达式;当、、、时的值。(结果保留2位有效数字)
8.科学家经过反复研究,终于揭开了蝙蝠能在夜间飞行的秘密。它一边飞,一边从嘴里发出一种超声波,人的耳朵听不见,蝙蝠的耳朵却能听见,超声波像波浪一样向前推进,遇到障碍物蝙蝠就马上“收到信息”,立刻改变飞行的方向。下列说法正确的是( )
A.蝙蝠能躲避障碍物主要是利用了声波的折射
B.蝙蝠发出的声波频率应该大于2×104 Hz
C.若蝙蝠发出的是次声波,也能躲避障碍物
D.该超声波经静止障碍物反射后,波长变长
9.现代潜艇利用超声波、电磁波进行侦察、通信,下列说法正确的是( )
A.潜艇声呐发出的超声波从深水区传到浅水区时传播方向会改变,这是波的衍射现象
B.海洋生物发出的超声波会影响潜艇声呐发出的超声波信号的传递
C.潜艇声呐接收到的反射超声波信号的频率比发出时小,说明所探测的目标潜艇与自己靠近
D.与在空气中相比,潜艇声呐发出的超声波通信信号在海水中更容易绕过海底山崖被友军潜艇接收到
10.下列说法正确的是( )
A.障碍物的尺寸一定时,波的波长越小衍射会越明显
B.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,是利用波的折射原理
C.波发生折射时,波的频率不变,但波速发生变化
D.湖中鸣笛的快艇驶近游客的过程中,游客听到的声波频率与该波源的发声频率相比会变小
▌题型03 干涉中加强点、减弱点的判断
,则当时为加强点;当为减弱点。若两波源振动步调相反(反相),则上述结论互换。
2. 现象判断法:若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为加强点;若总是波峰与波谷相遇,则为减弱点;若某点此刻是平衡位置与平衡位置相遇,无法直接判断,可让两列波再传播 ,看变为“峰峰(谷谷)相遇”还是“峰谷相遇”,从而确定是加强点还是减弱点。
3. 注意两点:①加强点、减弱点的位置固定不动,但它们都在各自平衡位置附近振动,加强点位移不是始终最大,减弱点位移也不是始终为零;②加强区与减弱区互相间隔,判断多个点时结合 的通式逐点分析。
11.如图所示,在同一均匀介质中,波源和相距10 m,质点P与两波源的连线相互垂直,且。时,两波源同时垂直纸面起振,振动频率均为2 Hz。它们产生的简谐波朝各个方向传播,到达质点P的时间差是1 s,两波到达P点时各自振幅分别为、。时,质点P经过的路程为40 cm,则( )
A.简谐波的波长为2 m
B.两个波源起振方向相同
C.时,质点P的速度为0
D.在以波源为圆心、半径为6 m的圆上有24个振动加强点
12.在同一均匀介质中,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于O点和处,两列波的波速均为。如图所示为时刻两列波的波形图,此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。下列说法正确的是( )
A.两列波的频率为
B.两列波相遇的时刻是
C.时质点Q的位移为
D.形成稳定干涉后,处质点振幅为6cm
13.(多选)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2 m和x=1.2 m处,两列波的波速均为0.4 m/s,左侧波源的振幅为2 cm,右侧波源的振幅为3 cm。如图所示为t=0时刻两列波的图像,此刻平衡位置位于x=0.2 m和x=0.8 m的两质点刚开始振动。两列波叠加后,下列说法正确的是( )
A.两列波的频率相同,会产生稳定的干涉图样
B.平衡位置位于x=0.5 m的质点为振动加强点,它的位移不可能为0
C.平衡位置位于x=0.4 m的质点为振动减弱点,t=1 s之后其位移始终为0
D.平衡位置位于x=0.3 m的质点为振动加强点,振幅为5 cm
14.(多选)如图1是摄影师航拍到钱塘江两波潮水娓娓向对方走来,交织在一起形成壮观的景象。其原理为两列平面波相遇的干涉现象,可将两列波简化成如图2示意图(其中实线表示波峰,虚线表示波谷),甲、乙两列频率均为0.5Hz的水波以2m/s的速度传播,振幅均为0.2m,波面间形成夹角,此时点刚要开始起振,点距点8m,则( )
A.点是振动加强点
B.经过,波传到点
C.图中此刻点经过的总路程比点多1.6m
D.稳定干涉后,、连线间共有三个振动加强点(不含、)
15.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,甲的频率,时刻的波形图如图所示。下列说法正确的是( )
A.乙的波速等于2m/s
B.此时平衡位置位于的质点正在向上运动
C.平衡位置位于和处的两个质点都是振动加强点
D.时,平衡位置位于处的质点位移
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