2022高中物理 課下能力提升十 第十二章 第4節(jié) 波的衍射和干涉（含解析）新人教版選修3-4

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1、2022高中物理 課下能力提升十 第十二章 第4節(jié) 波的衍射和干涉（含解析）新人教版選修3-4 一、選擇題 1．一列簡諧波在兩時(shí)刻的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示，由圖可確定這列波的(　　) A．周期　　　　　　　　B．波速 C．波長 D．頻率 2．[多選](2016·綿陽高二檢測)如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x＝5 m的M點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，已知P點(diǎn)的振動周期為0.4 s，下列說法正確的是(　　) A．這列波的波長是4 m B．這列波的傳播速度是 10 m/s C．質(zhì)點(diǎn)Q(x＝9 m)經(jīng)過0.5 s才第一次到達(dá)波峰 D．M點(diǎn)

2、右邊各質(zhì)點(diǎn)開始振動時(shí)的方向都是向下 3．一列橫波沿x軸傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)A的平衡位置與坐標(biāo)原點(diǎn)O相距0.5 m，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A沿y軸正方向運(yùn)動，經(jīng)過0.02 s第一次到達(dá)最大位移處。由此可知(　　) A．這列波的波長為2 m B．這列波的頻率為50 Hz C．這列波的波速為25 m/s D．這列波沿x軸正方向傳播 4．一列簡諧橫波在t＝0.4 s時(shí)刻的波形如圖甲所示，波傳播方向上質(zhì)點(diǎn)A的振動圖象如圖乙所示。則(　　) A．該波沿x軸負(fù)方向傳播 B．該波的速度是 25 m/s C．任意0.4 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)A通過的路程均為10 m D．從此時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)

3、Q先回到平衡位置 二、非選擇題 5．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A開始做簡諧運(yùn)動，其振動圖象如圖所示，質(zhì)點(diǎn)A振動的周期是________s；t＝8 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A的運(yùn)動沿y軸的________方向(填“正”或“負(fù)”)；質(zhì)點(diǎn)B在波的傳播方向上與A相距16 m，已知波的傳播速度為 2 m/s，在t＝9 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B偏離平衡位置的位移是________cm。 6．(2016·日照高二檢測)一列橫波沿x軸傳播，圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波形，虛線表示從該時(shí)刻起0.005 s后的波形。 (1)如果周期大于0.005 s，則當(dāng)波向右傳播時(shí)，波速為多大？波向左傳播時(shí)，波速又是多大？ (2)如果周期小于0.0

4、05 s，則當(dāng)波速為 6 000 m/s時(shí)，求波的傳播方向。 [提能練] 一、選擇題 1．一列簡諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖中的實(shí)線所示，t＝0.02 s 時(shí)刻的波形如圖中虛線所示，若該波的周期T大于0.02 s，則該波傳播速度可能是(　　) A．2 m/s B．3 m/s C．4 m/s D．5 m/s 2．如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，實(shí)線和虛線分別表示t1＝0和t2＝0.5 s(T＞0.5 s)時(shí)的波形，能正確反映t3＝7.5 s時(shí)波形的是選項(xiàng)圖中的(　　) 3．如圖所示，已知一列

5、橫波沿x軸傳播，實(shí)線和虛線分別是t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的圖象，已知t2＝ s，振動周期為0.5 s，則波的傳播方向與傳播距離是(　　) A．沿x軸正方向，6 m B．沿x軸負(fù)方向，6 m C．沿x軸正方向，2 m D．沿x軸負(fù)方向，2 m 4．[多選](2016·唐山高二檢測)一列周期為0.4 s的簡諧波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，該波在某一時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)振動還只發(fā)生在O、M之間；A、B、C是介質(zhì)中的三個質(zhì)點(diǎn)，平衡位置分別位于2 m、3 m、6 m處。此時(shí)B的速度方向?yàn)閥軸負(fù)方向，下列說法正確的是(　　) A．該波沿x軸正向傳播，波速為 20 m/s B．A質(zhì)點(diǎn)比B質(zhì)點(diǎn)

6、晚振動0.05 s C．B質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的位移為 1 cm D．由圖示時(shí)刻經(jīng)0.1 s，B質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動路程為 2 cm 5．圖甲是一列簡諧橫波在t＝1.25 s時(shí)的波形圖，已知c位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的晚0.5 s起振，則圖乙所示振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可能位于(　　) 　 　　　　　 甲　　　　　　　　　　乙 A．a(chǎn)＜x＜b B．b＜x＜c C．c＜x＜d D．d＜x＜e 二、非選擇題 6．如圖所示是一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，這列波從O點(diǎn)傳播到F點(diǎn)需要0.12 s，求： (1)這列波的傳播速

7、度； (2)畫出這列波經(jīng)0.26 s后的波形圖； (3)若波的傳播方向跟上述方向相反，畫出這列波經(jīng)0.18 s 后的波形圖。 答 案 [基礎(chǔ)練] 1．解析：選C　由圖可確定波的波長、振幅，兩時(shí)刻具體數(shù)值未知，故不能確定周期、頻率和波速。 2．解析：選ABD　從圖象可知λ＝4 m，波速v＝＝10 m/s，故A、B正確；波從M傳到Q需要Δt＝＝＝0.4 s，波傳到Q時(shí)，Q質(zhì)點(diǎn)先向下振動，故到達(dá)波峰位置還需＝0.3 s，則從開始計(jì)時(shí)起Q質(zhì)點(diǎn)要經(jīng)過0.7 s才第一次到達(dá)波峰，選項(xiàng)C錯誤，D正確。 3．解析：選D　由題中圖象可知這列波的波長為2×0.5 m＝1 m，故A錯誤；質(zhì)點(diǎn)A

8、沿y軸正方向運(yùn)動，因此波源在A的左側(cè)，波沿x軸正方向傳播，D正確；A由平衡位置，經(jīng)過T第一次到達(dá)最大位移處，所以波的周期為0.08 s，頻率為12.5 Hz，由v＝知，波速v＝＝12.5 m/s，故B、C錯誤。 4．解析：選B　由乙圖知，質(zhì)點(diǎn)A在t＝0.4 s時(shí)刻通過平衡位置向下運(yùn)動，在甲圖上，根據(jù)波形平移法，可知該波沿x軸正方向傳播，故A錯誤；由甲圖讀出波長λ＝20 m，由乙圖讀出周期T＝0.8 s，則該波的速度v＝＝25 m/s，故B正確；時(shí)間t＝0.4 s＝T，則質(zhì)點(diǎn)A在0.4 s內(nèi)通過的路程等于2倍振幅，是 16 cm，故C錯誤；此時(shí)刻P點(diǎn)向上運(yùn)動，而質(zhì)點(diǎn)Q直接向平衡位置運(yùn)動，所以

9、質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)Q后回到平衡位置，故D錯誤。 5．解析：題圖為質(zhì)點(diǎn)A的振動圖象，由圖象可知周期為4 s；波源的起振方向與質(zhì)點(diǎn)的起振方向相同且向上，t＝6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A在平衡位置向下振動；故8 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A在平衡位置向上振動，即沿y軸正方向；波傳播到B點(diǎn)，需要時(shí)間t1＝＝ s＝8 s，故t＝9 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B又振動了1 s(個周期)，處于正向最大位移處，位移為 10 cm。 答案：4　正　10 6．解析：(1)如果周期大于0.005 s，波在0.005 s 內(nèi)傳播的距離小于一個波長。 如果波向右傳播，從圖上看傳播的距離為 2 m，由此可得波速： v右＝＝ m/s＝400 m/s， 如果波向左

10、傳播，從圖上看傳播的距離為 6 m，由此可得波速： v左＝＝ m/s＝1 200 m/s。 (2)由圖可知波長λ＝8 m， 波的傳播距離為Δx＝vΔt＝6 000×0.005 m＝30 m＝λ＝3λ， 所以波向左傳播。 答案：(1)向右傳播時(shí)波速為400 m/s 向左傳播時(shí)波速為 1 200 m/s (2)向左傳播 [提能練] 1．解析：選B　由T>0.02 s，故：若波向右傳播，則波傳播的距離x1＝0.02 m，則速度v1＝＝ m/s＝1 m/s；若波向左傳播，則波傳播的距離 x2＝0.06 m，則波速v2＝＝ m/s＝3 m/s，故B正確。 2．解析：選D　T＞0.5

11、s且波沿x軸正向傳播，Δt＝t2－t1＝，T＝2 s，t3＝7.5 s＝3T，故t3＝7.5 s時(shí)波形應(yīng)為D，D正確。 3．解析：選C　振動周期T＝0.5 s，又因?yàn)閠2＝ s，所以波由t1到t2經(jīng)過了，由圖可知波長為8 m，則波在這段時(shí)間內(nèi)的傳播距離L＝λ×＝8× m＝2 m。判斷波的傳播方向可以選一個特殊點(diǎn)，如x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)，由平衡位置經(jīng)過到波峰，即此質(zhì)點(diǎn)由平衡位置向上運(yùn)動，則波沿x軸正方向傳播。 4．解析：選BCD　根據(jù)機(jī)械波的傳播規(guī)律(垂直同側(cè)法)，可知波向x軸負(fù)方向傳播，波速v＝＝ m/s＝20 m/s，故A錯誤；A質(zhì)點(diǎn)到B質(zhì)點(diǎn)的距離恰為，晚振動時(shí)間Δt＝＝0.05 s，故B

12、正確；根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動方程，此時(shí)B質(zhì)點(diǎn)的位移y＝Asin＝× cm＝1 cm，故C正確；0.1 s 恰為，B質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向振動，回到平衡位置用，剩下的繼續(xù)向下振動到達(dá)－1 cm 處，總的路程為2 cm，故D正確。 5．解析：選D　根據(jù)所給波形圖和c位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的質(zhì)點(diǎn)晚0.5 s起振，則該列簡諧橫波的周期是T＝1 s，根據(jù)周期和所給波形圖能找到t＝0時(shí)的波形圖(余弦圖象)，根據(jù)所給振動圖象可知，t＝0時(shí)所找質(zhì)點(diǎn)應(yīng)該位于平衡位置上方且向上振動，結(jié)合t＝0時(shí)的波形圖可知，所找質(zhì)點(diǎn)可能位于d