课时分层作业(十) 波的干涉和衍射 多普勒效应及其应用
说明：单选题每小题4分，双选题每小题6分，本试卷总分60分
?题组一 波的叠加与干涉
1．(双选)蝉的家族中的高音歌手是一种被称作“双鼓手”的蝉，它的身体两侧有大大的环形发声器官，身体的中部是可以内外开合的圆盘。圆盘开合的速度很快，抖动的蝉鸣就是由此发出的。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，下列说法正确的是( )
A．这种现象属于声波的衍射现象
B．这种现象属于声波的干涉现象
C．蝉的身体两侧的大大的环形发声器官可以看作相干波源
D．蝉发出的两列声波的传播速度不一定相同
2．主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波，某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波(声音在空气中的传播速度为340 m/s)( )
A．振幅为2A
B．频率为100 Hz
C．波长应为1.7 m的奇数倍
D．在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相
3．(双选)如图所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是图中的( )
A B C D
?题组二 波的衍射
4．(双选)下列为水波的衍射现象，S为波源，d为挡板上的小孔宽度，相邻弧线间距为一个波长，其中符合事实的是( )
A B C D
5．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是 5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为( )
A．10 cm B．5 cm
C．d＞1 cm D．d＜1 cm
?题组三 多普勒效应
6．(双选)火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是( )
A．观察者静止，火车向他驶来
B．观察者静止，火车离他驶去
C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动
D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动
7．医院有一种先进的检测技术——彩超，就是向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速。这一技术主要利用了 ( )
A．波的干涉 B．多普勒效应
C．波的叠加 D．波的衍射
8．图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有明显振动，为使A处水面也能发生明显振动，可采用的方法是( )
A．使波源的频率增大
B．使波源的频率减小
C．移动N使狭缝的间距增大
D．在不移动M板的情况下，不能使A处发生明显振动
9．(双选)如图所示，图中表示两列相干水波的叠加情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，设这两列波的振幅均为 5 cm。两列波传播中在图示范围内振幅各自不变，波速和波长均分别为 1 m/s 和0.5 m。C点是BE连线的中点，下列说法正确的是( )
A．图中C、D两点都保持静止不动
B．图示时刻A、B两质点竖直高度差是20 cm
C．图示时刻C点正处在平衡位置且向下运动
D．从此时刻起经0.25 s，B质点通过的路程为20 cm
10．(14分)甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速大小为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否发生明显衍射现象？
(4)若该桥有一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显的衍射现象？
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1．BC [“听到忽高忽低的蝉鸣声”说明这是声波的干涉现象，A错误，B正确；蝉的身体两侧的发声器官可以看作相干波源，C正确；波速是由介质决定的，D错误。]
2．B [主动降噪耳机是根据波的干涉条件抵消声波，与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消来实现降噪的，所以抵消声波的振幅为A，A错误；抵消声波的频率为f＝＝100 Hz，B正确；抵消声波与噪声的波速、频率相同，则波长也相同，为λ＝vT＝340×0.01 m＝3.4 m，C错误；抵消声波在耳膜中产生的振动与题图中所示的振动反相，D错误。故选B。]
3．BC [当这两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以B正确；当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍，所以C正确。]
4．BC [A、B中小孔宽度远大于波长，衍射现象不明显，故A错，B对；C、D中小孔宽度远小于波长，衍射现象明显，但穿过小孔后，波速和频率不变，波长应不变，故C对，D错。]
5．D [在水槽中激发的水波波长为λ＝＝ m＝0.01 m＝1 cm。要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长，故D正确。]
6．BD [当观察者与声源相向运动时，观察者单位时间内接收到的声波的个数增多，所以观察者接收到的频率升高，听到乐音的音调比原来要高；当观察者与声源背向运动时，观察者单位时间内接收到的声波的个数减少，所以观察者接收到的频率降低，听到乐音的音调比原来降低，综上所述，正确选项为B、D。]
7．B [由题意可知，该仪器是测量反射波的频率变化，而波的干涉、波的衍射及波的叠加都不会产生频率的变化，而多普勒效应中由于波源和接收者之间的相对移动可使接收到的频率发生变化，故该技术体现的是多普勒效应。故选B。]
8．B [由题意可知，当减小波源的频率，波长增大，故A错误，B正确；而波的明显的衍射条件为障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大，或比波长更小，故移动N使狭缝的距离减小也可以使衍射现象更加明显，故C、D错误。]
9．BD [根据两列相干水波的叠加情况，可知D点是振动减弱点，但C点是振动加强点，故A错误；加强点会得到加强，在A点波峰与波峰相遇，A点高度为10 cm，在B点波谷与波谷相遇，B点深度为10 cm，A、B两点的竖直高度差为20 cm，故B正确；图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动，故C错误；从图示时刻起经 0.25 s 即半个周期后，B点通过的路程为 20 cm，故D正确。]
10．解析：(1)由题意知：周期T＝ s＝3 s
设波长为λ，则5λ＋＝24 m，λ＝ m
由v＝得，v＝ m/s＝ m/s。
(2)由于λ＝ m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。
(3)、(4)由于λ＝ m＞3 m，所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。
答案：(1) m m/s (2)会 (3)能 (4)能
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