3.4 波的干涉 同步练习题 (word版含答案)

文档属性

名称 3.4 波的干涉 同步练习题 (word版含答案)
格式 doc
文件大小 509.2KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-24 10:58:36

图片预览

文档简介

3.4 波的干涉
一、单选题
1.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
2.如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法不正确的是(  )
A.a点位移始终处于最大位置
B.a、c两点的振动加剧,b、d两点的振动减弱
C.加强点和减弱点的位置固定不变
D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰
3.蝉利用了a发出声音,某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈,听到忽高忽低的蝉鸣声,这是由于声波的b现象,a、b组合正确的是(  )
A.蝉的嘴 干涉 B.蝉的腹鼓 干涉
C.蝉的翅膀 共振 D.蝉的嘴 共振
4.甲、乙两列完全相同的横波,分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播,t=0时的图像如图所示,若两列波的波速均为1m/s,则(  )
A.t=0.2 s时,F点的位移最大 B.t=0.2 s时,E、F、G三点的位移最大
C.t=0.5 s时,F点的位移最大 D.t=0.5 s时,F点的位移最小
5.两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波(如图甲),在相遇的某一时刻(如图乙),两列波“消失”,此时图中a、b质点的振动方向是(  )
A.a向上,b向下 B.a向下,b向上
C.a、b都静止 D.a、b都向上
6.两列简谐横波的振幅都是,传播速度大小相同。实线波的频率为,沿轴正方向传播;虚线波沿轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇,则(  )
A.在相遇区域会发生干涉现象
B.虚线波的频率为
C.实线波的传播速度为
D.平衡位置为处的质点此时刻速度为零
二、多选题
7.如图所示,甲、乙两列简谐横波在同一介质中按如图所示方向传播,时刻两列波的前端分别传播到的质点A和的质点B,经过的质点第2次经过平衡位置(不含本次)。已知甲、乙两列波的振幅分别是、。下列说法正确的是( )
A.两列机械波无法发生稳定干涉图样
B.两列波刚相遇的位置是处
C.时,处的质点位移为
D.时,处的质点的位移是0
8.如图是水平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 = 3cm,S2的振幅A2 = 2cm。则下列说法正确的是( )
A.质点D是振动减弱点
B.质点A、D在该时刻的高度差为10cm
C.再过半个周期,质点B、C是振动加强点
D.质点C的振幅为1cm
9.如图所示,均匀介质中有参数完全相同的两个的波源S1与S2,相距8m,同时同方向起振,在介质中产生简谐横波。振动传至两波源连线中垂线上的A点用时t=2s,已知A点距两波源连线中点O的距离为3m,从质点A起振开始计时,A点的振动方程为y=10sin(m)。下列说法正确的是(  )
A.振动在介质中传播的速度大小为为2.5m/s
B.振动在介质中传播的波长为10m
C.两波源之间的连线上有2个振动加强点
D.两波源之间的连线上距中点O距离为2.5m处的质点振幅为0
10.两列波长相等的水波发生干涉现象,若在某一时刻,恰好P点处两列波的波峰相遇,Q点处两列波的波谷相遇,则( )
A.P点振动加强,Q点振动减弱 B.P、Q两点振动都加强
C.P、Q两点振动周期相同 D.P、Q两点始终处在最大或最小位移处
11.如图所示,在均匀介质中,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,形成的机械波的波速都是10 m/s。介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4 m和5 m。则(  )
A.波的周期为0.1 s
B.波的波长为2 m
C.P点一定是振动加强点
D.P点可能是振动减弱点
三、填空题
12.如图所示,两波源S1、S2在水槽中形成的波形,两列波传播速度分别为v1、v2,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。在两波相遇的区域___________(选填“会”“不会”)产生干涉,传播速度v1______v2(选填“大于”“等于”“小于”)。
13.如图为利用发波水槽观察到的“波的干涉现象”。甲、乙为两列相互垂直传播的振动情况完全相同的波,实线表示波峰,虚线表示波谷,箭头表示波的传播方向。
(1)则图中P、Q二点_____
A.P为振动增强点,此时的振动方向向上
B.Q为振动增强点,此时的振动方向向下
C.P为振动减弱点,位移始终为零
D.Q为振动减弱点,此时位移为负的最大值
(2)在图中用实线连接相关的一些交点,画出一个振动加强区域;用虚线连接相关的一些交点,画出一个振动减弱区域______。
14.如图所示,S是水面波的波源,S1、S2是挡板上两个能够打开或闭合的狭缝(SS1=SS2,狭缝的宽度比波长小得多)。如果S1、S2都打开,则水面波在挡板右侧发生_______现象;如果S1打开,S2闭合,水面波通过狭缝S1发生_________现象。
四、解答题
15.在同一均匀介质中,甲乙两波源位于O点和Q(84m,0)点,分别产生向右和向左的简谐波。某时刻波形如图实线和虚线表示,此时甲波传播到x=48m处,乙波传到x=24m处。已知甲波波源振动了1.2s,求:
(1)甲、乙两波的波速及波源起振的时间差;
(2)通过计算说明x=48m位置质点的位移能否达到25cm。
16.健身运动中的战绳训练俗称“甩大绳”,是绝佳的锻炼方式。它不仅能够提升肌肉力量,还会对平衡性、稳定性、爆发力等综合体能有着惊人的训练益处。如图甲所示,小李握住绳子端,小明握住绳子端,从时同时开始上下持续振动,产生的横波以一定速率沿细绳传播,忽略其它因素的影响,绳子上各点的振动可视为竖直方向的简谐振动。已知两端间距为,点的振动图像如图乙所示,点的振动图像如图丙所示,两列波在时同时到达绳子中点。求:
(1)两列波的波长;
(2)质点第一次偏离平衡位置的位移为的时刻。(规定向上为位移的正方向)
17.在同种均匀介质中有相距4m的两个波源S1、S2,它们在垂直纸面方向振动的周期分别为T1=0.8s、T2=0.4s,振幅分别为A1=2cm、A2=1cm,在介质中沿纸面方向传播的简谐波的波速v=5m/s.S是介质中一质点,它到S1的距离为3m,且SS1⊥S1S2,在t=0时刻,S1、S2同时开始垂直纸面向外振动,求:
(ⅰ)S1、S2在t=0时的振动传到质点S的时间差
(ⅱ)t=10s时,质点S离开平衡位置的位移大小.
18.如图所示,在操场平面内建立平面直角坐标系,平面内有一半径为R=10 m的圆形轨道,圆心在O处,A、B分别为圆上两点。现于A(-10 m,0)、B(10 m,0)两点分别安装了两个扬声器。两个扬声器连续振动发出简谐声波,其振动图像如下图所示。已知声波在空气中的传播速率为v=340 m/s,两波频率均为f=68 Hz,振幅相等。试求:
(1)一同学从B点沿直线运动到A点(不含A、B点),该同学有几次听不到声音及听不到声音的位置坐标;
(2)一同学从B点沿圆轨道逆时针运动半周到A点(不含A、B点),该同学听不见声音的点的位置坐标方程。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】
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,BCD错误,A正确。
故选A。
2.A
【详解】
AB.由图可知a点是波谷与波谷相遇点,c点是波峰和波峰的相遇点,而b、d点是波峰与波谷相遇点。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;但加强点并不是位移始终处于最大位置,选项A错误,B正确;
C.振动加强和减弱的区域位置是固定不变的,选项C正确;
D.根据波动过程可知,经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰,选项D正确。
本题选不正确的,故选A。
3.B
【详解】
蝉发出的声音是蝉的腹鼓振动发出的,该同学围绕蝉歇息的树干走了一圈,听到忽高忽低的蝉鸣声,是声波的干涉现象。
故选B。
4.C
【详解】
AB.t=0.2 s时,波传播的距离为
x1=vt=0.2m
两列波都传到F点,此时两列波单独引起F点的振动方向均向下,但位移为0,E、G两点位移最大,AB错误;
CD.t=0.5 s时,波传播的距离
x2=vt=0.5m
两列波的波峰同时传到F点,F点的位移最大,D错误,C正确。
故选C。
5.B
【详解】
由于两个半波的振幅和波长都相同,在如图乙的时刻,两列波在a、b两点引起的振动方向相反,则各个质点叠加后合位移均为零,而在前一时刻,b点在平衡位置下方,a点还在平衡位置上方,而在下一时刻,b点运动到平衡位置上方,a点运动到平衡位置下方,因此该时刻a向下,b向上运动。
故选B。
6.B
【详解】
A.只有同频率的波相遇才能发生干涉,故A错误;
B.实线波的波长为4m,虚线波的波长为6m,波速相等,则可得
则虚线波的频率为
故B正确;
C.实线波的传播速度为
故C错误;
D.根据传播方向和质点振动方向的判断,两列波传到平衡位置为处时,质点的振动方向都是向y轴的正方向,故此时刻速度为最大,故D错误。
故选B。
7.AD
【解析】
【详解】
A.图中可以读出,,根据题意,经过,处的质点第2次经过平衡位置,所以甲机械波的周期,机械波的传播速度
由此可以计算乙机械波的周期,由于两列波的频率不同,无法发生稳定干涉,A正确;
B.根据选项A和波速公式有

相遇有
x甲 = v甲t,x乙 = v乙t,x甲 + x乙 = 3cm
解得
则两列波在处相遇,B错误;
C.相遇后又经过,甲波质点到达波峰,但乙波还没有到达波峰,所以其位移不可能是,C错误;
D.甲经过,传播到处,所以处,没有出现两列波的叠加。根据机械波质点振动规律,乙波中处的质点,振动方程为
所以时,该质点的位移为0,D正确。
故选AD。
8.BD
【解析】
【详解】
A.题图中质点A、D分别是波峰与波峰相遇、波谷与波谷相遇,是振动加强点,而质点B、C是波峰与波谷相遇,是振动减弱点,A错误;
B.质点A的位移为3cm + 2cm = 5cm,质点D的位移为- 3cm - 2cm = - 5cm,故质点A、D在该时刻的高度差为10cm,B正确;
C.振动的干涉图样是稳定的,质点A、D一直是振动加强点,而质点B、C一直是振动减弱点,C错误;
D.质点C是振动减弱点,振幅为3cm - 2cm = 1cm,D正确。
故选BD。
9.ABD
【详解】
A.由勾股定理可知,S1A=5m,t=2s,故
v==2.5m/s
A正确;
B.由A点振动方程可得
波长
λ=vT=10m
B正确;
CD.振动加强点到两波源的距离差应为半波长的偶数倍,减弱点到两波源的距离差为半波长的奇数倍,故两波源之间连线只有O点为振动加强,距离O点左右2.5m的位置,为振动减弱点,C错误,D正确。
故选ABD。
10.BC
【详解】
因P点处两列波的波峰相遇,Q点处两列波的波谷相遇,可知P、Q两点振动都加强;P、Q两点振动周期相同且都等于波源的振动周期;P、Q两点振幅最大,并非始终处在最大或最小位移处。
故选BC。
11.AC
【详解】
A.设简谐波的波速为v,周期为T,由题意知
A正确;
B.根据可得
B错误;
CD.根据题意可知,P点到A、B两个波源的路程差
所以P点一定为振动加强点,C正确,D错误。
故选AC。
12. 不会 等于
【解析】
【详解】
从图中看出,两列波的波长不同,而在同一介质中不同的机械波的波速相等,根据
v = λf
所以两列水波的频率不同,而只有两列波的频率相同时才能发生干涉现象,所以在两波相遇的区域中不会产生干涉。
13. C 图见解析
【解析】
【详解】
(1)波峰与波峰叠加,波谷与波谷叠加,Q点为振动加强点,此时速度为零,位于位移为负的最大值,选项BD错误;
波峰与波谷叠加,为振动减弱点.P点处于减弱点的连线上, 即在减弱区内,所以P点为振动减弱点,位移始终为零,故A错误,C正确.
(2)波峰与波峰叠加,波谷与波谷叠加,即为振动加强点,如红线所示;波峰与波谷叠加,即为振动减弱点,如黑线所示.
14. 干涉 明显的衍射
【解析】
【详解】
由于SS1=SS2,所以从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同,当S1、S2都打开时产生相干波,它们在空间相遇时产生干涉现象,一些地方振动加强,一些地方振动减弱,加强区与减弱区相互间隔开,发生明显的干涉现象;
只打开S1时,波源S产生的波传播到狭缝S1时,由于狭缝的尺寸比波长小,于是水面波在狭缝S1处发生明显的衍射现象,水面波以狭缝S1处为波源向挡板另一侧传播开来。
15.(1)40m/s,0.3s;(2)不能
【解析】
【详解】
(1)由于波匀速传播且速度相同
波速
v===40m/s
t乙===1.5s
所以
t乙-t甲=0.3s
(2)要使x=48cm的位置振幅为25cm,则两列波峰同时到达
由此时开始计时且波速相同可得
x=v甲t=λ甲
x=v乙t=λ乙(m,n为整数)
所以
λ甲=λ乙
解得
12m=8n+3
不可能使m、n同为整数,所以不可能到达。
16.(1)2m;(2)1.1s
【解析】
【详解】
(1)波速
波长
(2)两列波在时同时到达绳子中点C,再经过0.3s,由A波在C点引起的位移为40cm,由B波在C点引起的位移为-80cm,则此时C点的位移为-40cm,即质点C第一次偏离平衡位置的位移为-40cm的时刻为t=1.1s。
17.(1)0.4s(2)2cm
【解析】
【详解】
(i)由题意可知:;
S1在t=0时的振动传到S质点的时间:
S2在t=0时的振动传到S质点的时间,
S1、S2在t=0时的振动传到S质点的时间差为;
(ii)t=10s时质点s按S1的振动规律已经振动了,
即t=10s时S1引起质点S的位移大小为:;
t=10s时质点s按S2的振动规律已经振动了:,
即t=10s时S2引起质点S的位移为;
10s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;
18.(1)x=0,±2.5m,±5m,±7.5m;(2)无,都能听见声音
【详解】
(1)波长为
因为振源反相振动,故当时,听不到声音。有
(n=0,±1,±2,±3…)

(n=0,±1,±2,±3…)
满足上式时,听不到声音。
当n=0时,x=0
当n=±1时,x=±2.5m
当n=±2时,x=±5m
当n=±3时,x=±7.5m
共7次听不到声音。
(2)声波振动方向和波传播方向一致,故一同学从B点沿圆轨道逆时针运动半周到A点(不含A、B点)都能听见声音。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页