高中物理第章機(jī)械波.波的衍射和干預(yù)課后提升作業(yè)新人教版選修高中物理第章機(jī)械波.波的衍射和干預(yù)課后提升作業(yè)新人教版選修PAGE高中物理第章機(jī)械波.波的衍射和干預(yù)課后提升作業(yè)新人教版選修12.4波的衍射和干預(yù)課后提升作業(yè)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練】1.(2018·南京高二檢測(cè))在水波槽的衍射實(shí)驗(yàn)中,若打擊水面的振子振動(dòng)的頻次是5Hz,水波在水波槽中的流傳速度是0.05m/s,為察看到顯然的衍射現(xiàn)象,小孔直徑d應(yīng)為()A.10cmB.5mC.d>1cmD.d<1cm【分析】選D。此題察看波發(fā)生顯然衍射的條件,一般直接比較孔的直徑d與水波波長(zhǎng)λ的關(guān)系即可,當(dāng)d<λ時(shí)必定發(fā)生顯然的衍射,由題知水波的波長(zhǎng)λ==m=0.01m=1cm,即孔徑d應(yīng)與1cm相當(dāng)或比它還小。2.(多項(xiàng)選擇)對(duì)于干預(yù)和衍射現(xiàn)象的正確說(shuō)法是()A.兩列波在介質(zhì)中疊加必定產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象B.因衍射是波獨(dú)有的特點(diǎn),因此波碰到阻攔物時(shí)必定能發(fā)生顯然衍射現(xiàn)象C.疊加規(guī)律運(yùn)用于全部波D.只有頻次同樣的兩列波疊加才能產(chǎn)生堅(jiān)固的干預(yù)現(xiàn)象【分析】選C、D。頻次同樣是產(chǎn)生干預(yù)的必需條件,故A錯(cuò)誤、D正確;全部波在任何條件下都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象,但只有阻攔物的尺寸與波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)小,衍射現(xiàn)象才能顯然,故B錯(cuò)誤;波的疊加,沒(méi)有條件限制,故C正確。3.(2018·長(zhǎng)沙高二檢測(cè))已知空氣中的聲速為340m/s,現(xiàn)有幾種聲波:(1)周期為s;(2)頻次為104Hz;(3)波長(zhǎng)為10m。它們流傳時(shí)若碰到寬度約為13m的阻攔物,發(fā)生顯然衍射現(xiàn)象的是()A.(1)和(2)B.(2)和(3)C.(1)和(3)D.都能夠【分析】選C。此題察看發(fā)生顯然衍射現(xiàn)象的條件。第一由v=λ·f=計(jì)算各樣波的波長(zhǎng)。題中三種聲波的波長(zhǎng)分別為λ1=vT=340×m=17m;λ2==0.034m;λ3=10m。因?yàn)棣?大于阻攔物的寬度,因此能發(fā)生顯然衍射現(xiàn)象;λ2遠(yuǎn)小于阻攔物的寬度,因此不可以夠發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象;λ3與阻攔物的寬度相差不多,也能發(fā)生顯然衍射現(xiàn)象,因此C正確。4.(多項(xiàng)選擇)(2018·武漢高二檢測(cè))以以下圖,沿一條直線相向流傳的兩列波的振幅和波長(zhǎng)均相等,當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是以以下圖中的()【分析】選B、C。當(dāng)兩列波的前半個(gè)波(或后半個(gè)波)相遇時(shí),依據(jù)波的疊加原理,在前半個(gè)波(或后半個(gè)波)重疊的地區(qū)里全部的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合位移為零,而兩列波的后半個(gè)波(或前半個(gè)波)的波形保持不變,因此選項(xiàng)B正確。當(dāng)兩列波完滿相遇時(shí)(即重疊在一同),由波的疊加原理可知,全部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移均等于每列波獨(dú)自流傳時(shí)惹起的位移的矢量和,使得全部的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移加倍,因此選項(xiàng)C也是正確的。5.(多項(xiàng)選擇)以以下圖為兩列相關(guān)水波的疊加情況,圖中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,兩列波的振幅均為5cm,且圖示范圍內(nèi)振幅不變,波速和波長(zhǎng)分別為1m/s和1m,則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.C、D點(diǎn)是振動(dòng)增強(qiáng)點(diǎn)B.C、D點(diǎn)是振動(dòng)減弊端C.A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為10cmD.A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cm【分析】選B、D。圖示時(shí)辰,C、D兩點(diǎn)是波峰和波谷的相遇點(diǎn),是振動(dòng)的減弊端,A錯(cuò)、B對(duì)。A、B兩點(diǎn)分別是波峰與波峰的交點(diǎn)和波谷與波谷的交點(diǎn),是振動(dòng)的增強(qiáng)點(diǎn),它們的振幅均為10cm,故A、B兩質(zhì)點(diǎn)的豎直高度差為20cm,C錯(cuò)、D對(duì)?！举r償訓(xùn)練】(多項(xiàng)選擇)以以下圖是水波干預(yù)表示圖,S1、S2是兩波源,A、D、B三點(diǎn)在一條直線上,兩波源頻次同樣,振幅相等,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.質(zhì)點(diǎn)A一會(huì)兒在波峰,一會(huì)兒在波谷B.質(zhì)點(diǎn)B一會(huì)兒在波峰,一會(huì)兒在波谷C.質(zhì)點(diǎn)C一會(huì)兒在波峰,一會(huì)兒在波谷D.質(zhì)點(diǎn)D一會(huì)兒在波峰,一會(huì)兒在波谷【分析】選A、B、D。在波的干預(yù)中,振動(dòng)增強(qiáng)地區(qū)里的質(zhì)點(diǎn)總在自己的均衡地點(diǎn)雙側(cè)做簡(jiǎn)諧振動(dòng),但是質(zhì)點(diǎn)的振幅較大,為A1+A2。此題中因?yàn)锳1=A2,故振動(dòng)減弱區(qū)的質(zhì)點(diǎn)其實(shí)不振動(dòng),即質(zhì)點(diǎn)C不振動(dòng),而此時(shí)A點(diǎn)是波峰與波峰相遇,是增強(qiáng)點(diǎn),B點(diǎn)是波谷與波谷相遇,是增強(qiáng)點(diǎn)。又A、D、B三點(diǎn)在同一條振動(dòng)增強(qiáng)線上,這條線上任一點(diǎn)的振動(dòng)都是增強(qiáng)的,故此三點(diǎn)都為增強(qiáng)點(diǎn),這樣,此三點(diǎn)都是一會(huì)兒在波峰,一會(huì)兒在波谷,故A、B、D正確,C錯(cuò)誤?！疽族e(cuò)提示】解答此題的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn):(1)對(duì)增強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)不理解,認(rèn)為兩個(gè)增強(qiáng)點(diǎn)A、B之間是減弊端。(2)對(duì)疊加原理不清楚,誤認(rèn)為C點(diǎn)也是振動(dòng)的。6.(2018·衡水高二檢測(cè))兩個(gè)不等幅的脈沖波在平均介質(zhì)中均以1.0m/s的速度沿同向來(lái)線相向流傳,t=0時(shí)辰的圖形以以下圖,圖中小方格的邊長(zhǎng)為0.1m,則以下不同樣時(shí)辰,波形錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()【分析】選C。依據(jù)波的疊加原理可知,疊加后任一點(diǎn)位移為兩列波分別惹起位移的矢量和,經(jīng)0.3s、0.4s、0.5s、0.6s后,每列波形往前平移的距離分別為0.3m、0.4m、0.5m、0.6m,由疊加原理可知A、B、D正確。7.以以下圖,實(shí)線和虛線表示振幅、周期同樣,沿同一條直線向相反方向流傳的兩列正弦波剛相遇的情況,分析相遇后時(shí)辰,各質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e的位移大小和速度方向的情況,并說(shuō)明哪些點(diǎn)是振動(dòng)增強(qiáng)的,哪些點(diǎn)是振動(dòng)減弱的?【分析】依據(jù)波的獨(dú)立流傳原理,相遇后時(shí)辰,兩列波應(yīng)按以以下圖疊加,又由波的疊加原理,疊加地區(qū)內(nèi)a、b、c、d、e各質(zhì)點(diǎn)的位移都是零,但速度各不同樣,此中a、c、e三質(zhì)點(diǎn)速度最大,方向以以下圖,而b、d兩質(zhì)點(diǎn)速度為零。這說(shuō)明在疊加地區(qū)內(nèi),a、c、e三質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是增強(qiáng)的,b、d兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是減弱的。答案:看法析【賠償訓(xùn)練】如圖甲所示,兩列波的振幅和波長(zhǎng)都同樣,流傳方向相反,在相遇的某一時(shí)辰,兩列波“消逝”,如圖乙所示,此時(shí)x、y兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是()A.x向下,y向上B.x向上,y向下C.x和y都向上D.x和y都向下【分析】選A。由帶動(dòng)法可判斷兩列波在x點(diǎn)惹起的振動(dòng)均向下,在y點(diǎn)惹起的振動(dòng)均向上,由波的疊加可知,x、y的振動(dòng)為合運(yùn)動(dòng),因此x向下運(yùn)動(dòng),y向上運(yùn)動(dòng)。8.甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中垂釣,兩船相距24m。有一列水波在湖面上流傳,使每只船每分鐘上下浮動(dòng)20次,當(dāng)甲船位于波峰時(shí),乙船位于波谷,這時(shí)兩船之間還有5個(gè)波峰。(1)此水波的波長(zhǎng)為多少?波速為多少?(2)若此波在流傳過(guò)程中碰到一根直立的電線桿,能否會(huì)發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象?(3)若該波經(jīng)過(guò)一跨度為30m的橋洞,橋墩直徑為3m,橋墩處能否看到顯然衍射?(4)若該橋?yàn)橐?m寬的涵洞,洞后能否發(fā)生顯然衍射?【分析】(1)由題意知:周期T=s=3s。設(shè)波長(zhǎng)為λ,則5λ+=24m,λ=m。由v=得,v=m/s=m/s。(2)因?yàn)棣?m,大于直立電線桿的直徑,因此此波經(jīng)過(guò)直立的電線桿時(shí)會(huì)發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象。(3)、(4)因?yàn)棣?m>3m,因此此波不論是經(jīng)過(guò)直徑為3m的橋墩,仍是經(jīng)過(guò)寬為3m的涵洞,都能發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象。答案:(1)mm/s(2)會(huì)(3)能(4)能【能力提升練】1.(2018·青島高二檢測(cè))以以下圖,MN是水池的邊沿,S1和S2是水池中水面上兩個(gè)振動(dòng)情況完滿同樣的相關(guān)波源,它們激起的水波波長(zhǎng)為2m。S1和S2連線垂直于MN,且它們與MN的距離分別是8m和3m。設(shè)MN足夠長(zhǎng),則在水池界限MN上共有幾處水面是安靜的()A.1處B.3處C.5處D.無(wú)數(shù)處【分析】選C。在MN上任取一點(diǎn)P,連結(jié)PS1、PS2,由幾何知識(shí)可知PS1-PS2≤S1S2=5m因此(PS1-PS2)能夠取1m、3m、5m,取5m時(shí)即對(duì)應(yīng)圖中的P0點(diǎn),取1m、3m時(shí)左右可分別取點(diǎn),因此合計(jì)有5處水面是安靜的。2.以以下圖,正中O是水面上一波源,實(shí)、虛線分別表示該時(shí)辰的波峰、波谷,A是擋板,B是小孔,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,水面上的波形將散布于()A.整個(gè)地區(qū)B.暗影Ⅰ之外處域C.暗影Ⅱ之外處域D.暗影Ⅲ之外處域【分析】選B。由題圖中可直觀看出,半波長(zhǎng)為實(shí)虛兩圓半徑之差,且可看出擋板A的尺寸比波長(zhǎng)大得多,而小孔B與波長(zhǎng)長(zhǎng)度差不多。據(jù)波發(fā)生顯然衍射的條件知道,該波在擋板A處的衍射現(xiàn)象很不顯然,即能夠?yàn)椴ㄑ刂本€流傳,故Ⅰ區(qū)內(nèi)水面無(wú)波形,故A、C、D選項(xiàng)不正確;該波的波長(zhǎng)與小孔B差不多,能夠產(chǎn)生顯然的衍射,故在暗影區(qū)Ⅲ、Ⅱ以內(nèi),顯然存在衍射波的波形,故B選項(xiàng)正確。

【賠償訓(xùn)練】以以下圖,相鄰實(shí)線間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng),試大概畫出波經(jīng)過(guò)孔A和B以及碰到阻攔物C和D今后的流傳情況?！痉治觥坑深}圖可知,孔A和阻攔物D跟波長(zhǎng)相差不多,因此,從孔A傳出的波和遇阻攔物D今后的波均有顯然的衍射現(xiàn)象;孔B和阻攔物C跟波長(zhǎng)比較相差較大,因此,從孔B傳出的波和遇阻攔物C今后的波無(wú)顯然的衍射現(xiàn)象。在畫經(jīng)過(guò)孔A的衍射波時(shí)要重申畫出的齊心半圓都是以孔A為圓心的;遇阻攔物D今后波的流傳并無(wú)受影響;而從孔B傳出的波和遇阻攔物C今后的波只沿直線流傳。因此從孔A、B傳出的波和遇阻攔物C、D今后的波以以下圖。答案:看法析圖3.以以下圖,空間同一平面上有A、B、C三點(diǎn),AB=5m,BC=4m,AC=3m,A、C兩點(diǎn)處有完滿同樣的兩個(gè)波源,振動(dòng)頻次為1360Hz,波速為340m/s,則BC連線上振動(dòng)減弱的地點(diǎn)有幾處?【分析】由題意可得該波的波長(zhǎng)為:λ==m=0.25mBC上的點(diǎn)到A處和C處的距離之差知足:1m≤Δx≤3m而振動(dòng)減弱的點(diǎn)知足:Δx=(2n+1)聯(lián)立解得:3.5≤n≤11.5,故n可取4、5、6、7、8、9、10、11等8個(gè)值,對(duì)應(yīng)BC上有8個(gè)振動(dòng)減弱的點(diǎn)。答案:8處【賠償訓(xùn)練】(2018·鄭州高二檢測(cè))以以下圖,在半徑為R=45m的圓的圓心O處和圓周上A處,有兩個(gè)功率差不多的喇叭,同時(shí)發(fā)出兩列完滿同樣的聲波,且波長(zhǎng)λ=10m。若人站在B處,正好聽不到聲音;若沿逆時(shí)針?lè)较驈腂走到A,則時(shí)而能聽到聲音,時(shí)而聽不到聲音。試問(wèn)在抵達(dá)A點(diǎn)以前,還有幾處聽不到聲音?【分析】因?yàn)椴ㄔ碅、O到B點(diǎn)的波程差為Δs=s1-s2=R=45m=4λ,因此在B點(diǎn)發(fā)生干預(yù)相消現(xiàn)象。在圓周上任一點(diǎn)C處聽不到聲音的條件為Δs=s1-s2=±(2k+1)=±5(2k+1)m將s2=R=45m代入上式得s1=±5(2k+1)m+45m因此有s1=(10k+50)m或s1=(-10k+40)m又0<s1<2R=90m因此0<(10k+50)m<90m或0<(-10k+40)m<90m解得-5<k<4即k可取-4、-3、-2、-1、0、1、2、3,因此在抵達(dá)A點(diǎn)以前還有8處聽不到聲音。答案:8處4.以以下圖,S是水面波的波源,x、y是擋板,S1、S2是兩個(gè)狹縫(SS1=SS2,狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小得多),試回答以下問(wèn)題:(1)若閉上S1,只翻開S2,會(huì)看到什么現(xiàn)象?(2)若S1、S2都翻開,會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?(3)從兩個(gè)狹縫S1、S2流傳的兩列波在某一時(shí)辰的圖形以以下圖,若實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D各點(diǎn)中,哪些點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng),哪些點(diǎn)振動(dòng)最弱?【分析】(1)只翻開S2,波源S產(chǎn)生的波流傳到狹縫S2時(shí),因?yàn)楠M縫的尺寸比波長(zhǎng)小,則水波在狹縫S2處發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象,水面波以狹縫S2處為中心向擋板另一側(cè)流傳開來(lái)。(2)因?yàn)镾S1=SS2,從波源發(fā)出的水波流傳到S1、S2處時(shí)它們的振動(dòng)情況完滿同樣,當(dāng)S1、S2都翻開時(shí)產(chǎn)生兩列相關(guān)波源,它們?cè)诳臻g相遇時(shí)產(chǎn)生堅(jiān)固的干預(yù)現(xiàn)象,出現(xiàn)一些地方振動(dòng)增強(qiáng),一些地方振動(dòng)減弱的現(xiàn)象,增強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔,發(fā)生顯然的干預(yù)現(xiàn)象,出現(xiàn)堅(jiān)固的干預(yù)圖樣。(3)由題圖可知,點(diǎn)D是波峰與波峰相遇處,是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn);點(diǎn)B是波谷與波谷相遇處,也是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn);點(diǎn)A、C是波峰與波谷相遇的地方,這兩點(diǎn)振動(dòng)最弱。答案:(1)在S2處發(fā)生顯然的衍射現(xiàn)象(2)在擋板后發(fā)生堅(jiān)固的干