人教版高中物理选修2-3 3.1 机械波的衍射和干涉 同步测试(含解析)

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名称 人教版高中物理选修2-3 3.1 机械波的衍射和干涉 同步测试(含解析)
格式 docx
文件大小 81.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2021-07-12 15:41:22

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人教版高中物理选修2-3第三章 第一节 机械波的衍射和干涉 同步测试
一、单选题(共9题;共18分)
1.两列频率相同的波发生干涉时,若两列波的波峰在某质点P位置相遇,则关于质点P有(?? )
A.?振动始终加强?????????????B.?振动始终减弱?????????????C.?振动有时加强有时减弱?????????????D.?位移始终最大
2.如图,P为桥墩,A为靠近桥墩浮在水面的叶片,波源S连续振动,形成水波,此时叶片A静止不动.为使水波能带动叶片振动,可用的方法是(?? )
A.?提高波源频率?????????B.?降低波源频率?????????C.?增加波源距桥墩的距离?????????D.?减小波源距桥墩的距离
3.如图所示为观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一小孔,O为波源,图中已画出波源所在区域的传播情况,每两条相邻(图中曲线)之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列说法中错误的是(?? )

A.?此时能明显地观察到波的衍射现象
B.?挡板前后波纹间距离相等
C.?如果波源频率不变,使孔的大小增大,有可能观察不到明显的衍射现象
D.?如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显观察到衍射现象
4.如图所示,S1、S2为两个振动情况完全一样的波源,两列波的波长都为λ,它们在介质中产生干涉现象,S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处),P是振动减弱区域中的一点,以下说法错误的是(?? )

A.?P点到两波源的距离差等于1.5λ
B.?P点始终不振动
C.?P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动变为最强
D.?当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一定传到P点
5.声波能绕过某一建筑物传播,这是因为(???? )
A.?声波是纵波??????????????????B.?声波是横波??????????????????C.?声波的波长较长??????????????????D.?声波的频率较长
6.关于波的衍射,下列说法中错误的是(?? )
A.?衍射是一切波的特性???????????????????????????????????????????B.?波长与孔的宽度差不多时,能发生明显衍射
C.?波长比孔的宽度小得越多,衍射现象越不明显????D.?波长比孔的宽度大得越多,衍射现象越不明显
7.下列说法不正确的是(??? )
A.?机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象
B.?可以用紫外线验钞
C.?只有频率相同的两列波才能干涉
D.?在双缝干涉现象里,相邻两亮条纹和暗条纹的间距是不相等的
8.如图所示,O是水面上一波源,实线和虚线分别表示某时刻的波峰和波谷,A是挡板,B是小孔.若不考虑波的反射因素,则经过足够长的时间后,水面上的波将分布于(?? )
A.?整个区域?????????????B.?阴影Ⅰ以外区域?????????????C.?阴影Ⅱ以外区域?????????????D.?阴影Ⅱ和Ⅲ以外的区域
9.关于机械波,下列说法与事实不一致的是(??? )
A.?能在真空中传播?????B.?频率由波源决定?????C.?能产生干涉、衍射现象?????D.?在传播过程中能传递能量
二、填空题(共3题;共6分)
10.只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长________,或者________时,才能观察到明显的衍射现象.
11.S1、S2为两个完全一样的相干波源,发出的光频率为7.5×1014Hz,光屏上A点到S1、S2的路程差为1.8×10﹣6m,B点到S1、S2的路程差为3.2×10﹣6m则A点出现________条纹B点出现________条纹.
12.1971年,屠呦呦等获得了青蒿乙醚提取物结晶,研究人员通过X射线衍射分析确定了青蒿素的结构.X射线衍射是研究物质微观结构的最常用方法,用于分析的X射线波长在0.05nm~0.25nm范围之间,因为X射线的波长________(选填“远大于”、“接近”或“远小于”)晶体内部原子间的距离,所以衍射现象明显.分析在照相底片上得到的衍射图样,便可确定晶体结构.X射线是________(选填“纵波”或“横波”).
三、解答题(共1题;共5分)
13.请用所学物理知识解释“只闻其声不见其人”这种现象?
四、计算题(共1题;共5分)
14.两列波在x轴上沿相反方向传播,如图所示。两列波的传播速度都是v=6m/s,频率都是f=30Hz,在t=0时,这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处,使S1和S2都开始向上做简谐运动,S1的振幅为2 cm,S2的振幅为1cm,已知质点A与S1、S2的距离分别为S1A=2.95m、S2A=4.25m ,当两列波都到达A点后,A点的振幅为多大?
五、综合题(共2题;共28分)
15.如图1所示两个相干波源S1、S2产生的波在同一均匀介质中相遇.图中实线表示波峰,虚线表示波谷,c和f分别为ae和bd的中点,则:
(1)在a、b、c、d、e、f六点中,振动加强的点是________.振动减弱的点是________.
(2)若两振源S1和S2振幅不相同,此时位移为零的点是________.
(3)在图2中画出此时刻ace连线上,以a为原点的一列完整波形,标出e点.
16.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 , 桥墩处能否看到明显衍射?
(4)若该桥为一3 m宽的涵洞,洞后能否发生明显衍射?
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】A
【解析】【解答】解:P点为波峰与波峰叠加,为振动加强点,振动始终加强,振幅最大.位移在变化,有时为零,有时处于最大;但频率不变;故A正确,BCD错误. 故选:A.
【分析】两列波波峰与波峰相遇,振动加强,振幅最大,质点依然做简谐运动,不是静止不动.
2.【答案】B
【解析】【解答】拍打水面时,水波中的质点上下振动,形成的波向前传播,提高拍打水面的频率,则质点振动的频率增加,波的频率与振动的频率相等,根据 ,波速不变,频率增大,波长减小,衍射现象不明显,反之降低频率,波长增大,衍射现象更明显.故A错误,B正确.C、D错误.
故选:B.
【分析】发生明显的衍射现象的条件:孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或更小.当衍射现象明显时,形成的水波能带动树叶A振动起来.
3.【答案】D
【解析】【解答】解:A、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A正确. B、波通过孔后,波速、频率、波长不变,则挡板前后波纹间的距离相等.故B正确.
C、如果将孔AB扩大,孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象.故C正确.
D、如果孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据λ= 知,波长减小,可能观察不到明显的衍射现象.故D错误.
本题选择错误的,故选:D.
【分析】当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时,就能够发生明显的衍射现象,这是发生明显衍射的条件.
4.【答案】C
【解析】【解答】解:A、由题意可知,S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域,则P点到两波源的距离差等于1.5λ.故A正确; B、S1、S2为振动情况完全相同的波源,P点电振动减弱点,则始终不振动.故B正确;
C、若P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动仍为最弱.故C错误;
D、因P点是振动减弱区,当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一定传到P点,故D正确;
本题是选说法错误的是,故选:C.
【分析】两列波相遇时振动情况相同时振动加强,振动情况相反时振动减弱;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,则振动情况相同时振动加强;振动情况相反时振动减弱.
5.【答案】C
【解析】【解答】声波能绕过某一建筑物传播,声音发生了衍射,说明声波波长较长.声波虽是纵波,但绕过阻碍物的现象不能说明声波是纵波.
故选:C
【分析】声波能绕过阻碍物,这是声音的衍射现象.
6.【答案】D
【解析】【解答】解:波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象叫做波的衍射. 衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象.
发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大,故ABC正确,D错误.
本题选择错误的,故选:D.
【分析】衍射又称为绕射,波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象.衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象.发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大.
7.【答案】D
【解析】【解答】A、波都能发生干涉和衍射现象,而机械波和电磁波都是波,故A正确;
B、利用紫外线的荧光作用,可以用紫外线验钞,故B正确;
C、据波的干涉条件可知,只有频率相同的两列波才能干涉,故C正确;
D、双缝干涉现象里,相邻两亮条纹和暗条纹的间距是相等的,故D错误.
故选:D .
【分析】利用波特有的现象、常见光的应用、波的干涉条件判断和双缝干涉的特点即可判断选项.
8.【答案】B
【解析】【解答】一列水波在传播过程中遇到了小孔B , 相比而言B的孔洞的尺寸比较小,所以能发生明显的衍射,但A挡板的尺寸较大,所以不能发生衍射现象;所以水面上波分布于除阴影Ⅰ以外区域,故B正确,ACD错误;
故选:B
【分析】要使发生明显的衍射现象,必须使得孔或阻碍物的尺寸比水波的波长要小得多或相差不大.
9.【答案】A
【解析】【解答】A、机械波的传播需要介质;不能在真空中传播;故A错误;
B、机械波的频率与波源振动的频率相同;故B正确;
C、机械波可以产生干涉及衍射现象;故C正确;
D、机械波的传播过程也是传递能量的过程;故A正确;
本题选择与事实不一致的,故选:A.
【分析】明确机械波的性质:机械波能传播能量和振动性质,其频率由波源决定,波速由介质决定.
二、填空题
10.【答案】相差不多;比波长更小
【解析】【解答】只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象。
【分析】发生明显衍射现象的条件。
11.【答案】暗;明
【解析】【解答】解:光的波长为: λ= = =0.4×10﹣6m
光屏上A点到S1、S2的路程差为1.8×10﹣6m,由于 =4.5,故A点到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍,出现暗条纹;
光屏上B点到S1、S2的路程差为3.2×10﹣6m,由于 =8,故B点到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍,出现亮条纹;
故答案为:暗,明.
【分析】当光屏上点到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍时,出现明条纹;当光屏上点到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍时,出现暗条纹.
12.【答案】接近;横波
【解析】【解答】解:能发生明显的衍射现象的条件是:孔或障碍物的尺寸比波长小或者相差不多.当X射线透过晶体内部原子间隙时,发生了明显的衍射现象,用于分析的X射线波长应接近晶体内部原子间的距离;因为X射线是由交替变化的电场和磁场组成的,所以X射线是一种横波.
故答案为:接近,横波
【分析】由X射线穿过晶体内部原子间隙能发生明显的衍射现象来判断;X射线是由交替变化的电场和磁场组成的,X射线是横波.
三、解答题
13.【答案】解答:这是波的特性决定的,声波的波长比光波波长要长的多,容易发生衍射现象,所以它能绕过一般的障碍物而被另一侧的人听到,光波波长较短,不能绕过障碍物,只能沿直线传播,也就产生了只闻其声不见其人的现象.
答:声波的波长较长,容易发生衍射,而光波的波长较短,不容易发生衍射现象.
【解析】【分析】声波和光波都能发生衍射现象,但是声波的波长比光波波长大很多,容易发生衍射现象.
四、计算题
14.【答案】解答:两列波的波长均为
。,。
当振源 产生的波传到A点时,A点向上振动,这时振源 早已使A振动,且使A点已振动的时间为,因此振源 此时使A回到平衡位置且向下振动;根据波的叠加原理,知A为振动减弱区,振幅为两列波的振幅之差,即 。
【解析】?【分析】由波速公式 求出波长.根据A到S1、S2的距离之差与波长的关系,分析A点的振动是加强还是减弱,即可确定其振幅。
五、综合题
15.【答案】(1)ace;bdf
(2)cf
(3)解:
【解析】【解答】解:(1)由图可知:a点是波谷与波谷相遇点,而b、d点是波峰与波谷相遇点,e点是波峰与波峰相遇点.由于当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强,在波的传播方向上,振动加强的点的连线上的c点也是振动的加强点;当波峰与波谷相遇时振动减弱,所以振动加强点是a与e,振动减弱点是b、d;f在振动减弱的连线上,因此c是振动加强点,而f是振动减弱点;(2)若两振源S1和S2振幅不相同,波峰与波谷相遇的位移不为零,平衡位置相遇为零,此时刻位移为零的点是:c、f.(3)在图2中画出此时刻ace连线上,以a为原点的一列完整波形,如图: 故答案为:(1)a c e,b d f;(2)c f (3)
【分析】两列频率相同的相干波,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,则振动情况相同时振动加强;振动情况相反时振动减弱,从而即可求解.
16.【答案】(1)由题意知:周期
设波长为λ,则,
由v=得,v= m/s= m/s.
(2)由于,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)由于,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.
(4)由于,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.
【解析】【分析】两船之间的距离等于一个半波长,即可求出波长,由每只船每分钟上下浮动20次,求出每秒振动的次数即为频率,再由波速公式 求波速.一切波都会发生衍射现象.发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大.根据波速公式求出两列波的波长,即可比较。