高中物理选修3-4第2章第5节~第6节智能优化训练

1.两列沿相反方向传播的、振幅和波长都相同的半波如图2－5－4甲所示，在相遇的某一时刻如图乙所示，两列波“消失”，此时图中a 、b 质点的振动方向是( )图2－5－4A ．a 向上，b 向下B ．a 、b 都静止C ．a 向下，b 向上D ．a 、b 都向上解析：选C.由波的叠加原理知，波在相遇后互不影响地相互通过，通过后各自保持原有的状态继续传播．在图乙所对应的时刻，a 的振动是由左行波引起的，b 的振动是由右行波引起的，根据波的传播方向和质点的振动方向之间的关系可以判定选项C 是正确的．2．水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，可( )A ．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率B ．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率C ．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率D ．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率解析：选D.根据观察到明显衍射的条件是缝、小孔或障碍物的尺寸可与波长相比拟，或小于波长，因此应缩小小孔的尺寸或增大波的波长，选项A 、B 错误；根据公式v ＝λf 且水波的波速由介质决定，即水波的波速不变，则有λ＝v f，可见减小频率可以使波长增大．故选项C 错误，选项D 正确．3．如图2－5－5所示，S 1和S 2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，对于a 、b 、c 三点的振动情况的下列判断中，正确的是( )图2－5－5 A ．b 处的振动永远减弱B ．a 处永远是波峰与波峰相遇C ．b 处在此时刻是波谷与波谷相遇D ．c 处的振动永远减弱解析：选CD.b 处此刻是波谷和波谷相遇，位移为负的最大值，振动是加强的，A 错误，C 正确；a 处此刻是波峰与波峰相遇，过半周期后变成波谷与波谷相遇，始终是振动加强的点，但并非永远是波峰与波峰相遇的点，B 错误；c 处此刻是波峰与波谷相遇，过半个周期后是波谷与波峰相遇，c 处的振动永远减弱，D 正确．4．下列说法中正确的是( )A ．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B ．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化C ．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的D ．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的解析：选BCD.当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，选项C 正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A 错误，选项B 正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，选项D 正确．5.图2－5－6如图2－5－6所示，两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等．其中一列沿x轴正方向传播(如图中实线所示)，另一列沿x轴负方向传播(如图中虚线所示)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴方向．则图中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点．解析：由波的叠加原理可知，x轴上任一质点的位移等于两列波单独引起的位移的矢量和．对于x＝4,8两点，两列波单独引起的两个分振动相差为0，故这两点振动加强，振幅最大．对于x＝2,6两点，两列波单独引起的两个分振动相差为π，故这两点振动减弱，振幅最小．答案：4,82,6一、选择题1.如图2－5－7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2－5－8所示的()图2－5－7图2－5－8解析：选BC.当两列波的前半个波(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，所以选项C也是正确的．2．以下说法中正确的是()A．波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长C．波长越长的波，越容易发生衍射D．“闻其声不见其人”是声波的衍射现象解析：选CD.衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长更小时，才会观察到明显的衍射现象．“闻其声不见其人”是声波的衍射现象，所以C、D正确．3．当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是()A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的振幅最大C．质点P的位移始终最大D．质点P的位移有时为零解析：选ABD.由于P 点是两列波的波峰相遇点，故质点P 的振动始终是加强的，其振幅等于两列波的振幅之和．但质点P 并不停在波峰或波谷不动．它不断地在自己的平衡位置往复运动，故其位移有时为零．4．(2011年四川高二检测)有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断炮弹的飞行方向．他所利用的应是( )A ．声波的干涉现象B ．声波的衍射现象C ．声波的多普勒效应D ．声波的反射现象解析：选C.据多普勒效应现象，当炮弹运动方向靠近战士时，他听到的尖叫声音调较高，炮弹远离战士时，他听到的尖叫声音调较低．5．一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为( )A ．水波的波长增大B ．水波的周期增大C ．水波的频率减小D ．水波的振幅减小解析：选D.水波的频率是由波源的频率决定的，发生衍射后水波的频率不变，所以选项B 、C 错误．波速是由介质决定的，发生衍射后波速不变，由v ＝λf 知，水波的波长不变，选项A 错误．波的强弱是由振幅决定的，所以选项D 正确．6.如图2－5－9所示是水波干涉示意图，S 1、S 2是两波源，A 、D 、B 三点在一条直线上，两波源频率相同，振幅相等，下列说法正确的是( )图2－5－9A ．质点A 一会儿在波峰，一会儿在波谷B ．质点B 一会儿在波峰，一会儿在波谷C ．质点C 一会儿在波峰，一会儿在波谷D ．质点D 一会儿在波峰，一会儿在波谷解析：选ABD.在波的干涉中，振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐振动，只是质点的振幅较大为A 1＋A 2，本题中由于A 1＝A 2，故振动减弱区的质点并不振动，而此时A 点是波峰与波峰相遇，是加强点，B 点是波谷与波谷相遇，是加强点．又A 、D 、B 三点在一条振动加强线上，这条线上任一点的振动都是加强的，故此三点都为加强点，这样，此三点都是一会儿在波峰，一会儿在波谷．7.如图2－5－10所示是观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 是两块挡板，AB 是一个孔，O 是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(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，下列描述中正确的是( )图2－5－10A ．此时能明显观察到波的衍射现象B ．挡板前后波纹间距离相等C ．如果将孔AB 扩大，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，能更明显地观察到衍射现象解析：选ABC.从题图可以看出，孔AB 尺寸与波长差不多，衍射现象的明显程度与波长及障碍物线度有关：当两者较接近或波长大于障碍物线度时，衍射现象明显，否则不明显，故选项A 、C 正确．由λ＝v f知，v 不变，f 增大，则λ减小，故选项D 错．既然衍射是指“波绕过障碍物而传播的现象”，那么经过孔后的波长自然不变，故选项B 是正确的．8．下列情况中，观察者感到声音的音调变高的是( )A ．声源静止，观察者向着声源运动B ．声源静止，观察者远离声源运动C ．观察者静止，声源向着观察者运动D ．观察者静止，声源远离观察者运动解析：选AC.观察者感到音调变高了，是接收到的频率变得比声源的实际频率高，一定是观察者与声源相互靠近，反之，两者相互远离．答案为A 、C.9.(2011年高考上海卷)两波源S 1、S 2在水槽中形成的波形如图2－5－11所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )图2－5－11A ．在两波相遇的区域中会产生干涉B ．在两波相遇的区域中不会产生干涉C ．a 点的振动始终加强D ．a 点的振动始终减弱解析：选B.由图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，故B 正确，A 、C 、D 错误．10．音箱装置布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部，但是它又有不利的一面，对于音箱发出的声音来说，布网就成了障碍物，它阻碍了声音的传播，造成了声音的失真．有的生产厂家就把装饰布安装上子母扣，这样听音乐时就可以将布网卸下来，从而获得真实的听觉效果，听同样的音乐时，不卸下布网跟卸下布网相比较，你认为声音损失掉的主要是( )A ．高频成分B ．低频成分C ．中频成分D ．不能确定解析：选A.当声音从音箱发出遇到布网这一障碍物时，若声波的波长比布网的直径大或者和它差不多时，就可以发生明显的衍射现象，这样布网就不能阻挡这部分声波，布网可以阻挡波长比它的直径小得多的声波，即声音的高频成分，所以选A.二、非选择题11．甲、乙两人分别乘两只船在湖中钓鱼，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10次．当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波长为多少？波速为多少？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？解析：由题意知：周期T ＝6010 s ＝6 s ．设波长为λ，则24 m ＝λ＋λ2，λ＝16 m ，所以v ＝λT ＝166m/s ＝83m/s.由于λ＝16 m 大于竖立电线杆的直径，所以当此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象．答案：16 m 83m/s 会 12．以速度u ＝20 m/s 奔驰的火车，鸣笛声频率为275 Hz ，已知常温下空气中的声速v ＝340 m/s.(1)当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？(2)当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？解析：(1)f ′＝v v －u ·f ＝340340－20×275 Hz ≈292 Hz. (2)f ″＝v v ＋u ·f ＝340340＋20×275 Hz ≈260 Hz. 答案：(1)292 Hz (2)260 Hz。