2019-2020年高中物理 第2章 機(jī)械波 2.5 波的干涉與衍射課后訓(xùn)練 滬科版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第2章 機(jī)械波 2.5 波的干涉與衍射課后訓(xùn)練 滬科版選修3-4 1．消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題，內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過程中都會(huì)發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行如圖所示，波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播。在聲波到達(dá)a處時(shí)，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達(dá)到削弱噪聲的目的。若△r＝r2－r1，則△r等于（　?。?。 A．波長λ的整數(shù)倍 B．波長λ的奇數(shù)倍 C．半波長的奇數(shù)倍 D．半波長的偶數(shù)倍 2．關(guān)于聲波，以下說法正確的是（　?。?。 A．常溫下人耳能聽到的聲音波長范圍約是1.7～1 700 cm B．同一頻率的聲波在金屬里傳播的波長比在空氣里要長 C．敲響一音叉，使音叉緩慢旋轉(zhuǎn)，聽其聲音忽強(qiáng)忽弱，這是聲波的衍射現(xiàn)象 D．在空房子里講話，余音繚繞，這是聲波多次反射所致，稱為交混回響 3．一列水波穿過小孔產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，衍射后水波的強(qiáng)度減弱是因?yàn)椋ā　。? A．水波的波長增大 B．水波的周期增大 C．水波的頻率減小 D．水波的振幅減小 4．如圖所示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是下圖中的（　?。?。 5．關(guān)于波的衍射，下列說法正確的是（　?。? A．衍射是一切波的特性 B．波長跟孔的寬度差不多時(shí)，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 C．波長比孔的寬度小得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯 D．波長比孔的寬度大得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯 6．如圖所示，S1、S2是振幅均為A的兩個(gè)水波波源，某時(shí)刻它們形成的波峰和波谷分別由實(shí)線和虛線表示。則下列說法中正確的是（　?。?。 A．兩列波在相遇區(qū)域發(fā)生干涉 B．兩列波在相遇區(qū)域內(nèi)發(fā)生疊加 C．此時(shí)各點(diǎn)的位移是：xA＝0，xB＝－2A，xC＝2A D．A處振動(dòng)始終減弱，B、C處振動(dòng)始終加強(qiáng) 7．如圖所示為聲波干涉演示儀的原理圖。兩個(gè)U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一個(gè)小孔。聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率__________的波。當(dāng)聲波分別通過A、B傳播到右側(cè)小孔時(shí)，若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長，則此處聲波的振幅__________；若傳播的路程相差一個(gè)波長，則此處聲波的振幅__________。 8．如圖所示，A處放一頻率為42.5 Hz的音叉，經(jīng)過橡皮管ACB和ADB連通到B處，在B處完全聽不到音叉振動(dòng)的聲音。已知管ACB的長度為0.4 m，聲音在空氣中傳播速度為340 m/s。 （1）管ADB的長度至少為多少？ （2）管ADB的可能長度的表達(dá)式是什么？  參考答案 1．答案：C　解析：由波的干涉特點(diǎn)可知：當(dāng)某點(diǎn)到兩相干波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，故選C。 2．答案：ABD　解析：人耳能聽到聲音的頻率范圍為20～20 000 Hz，聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s，由公式知，A正確；聲音在金屬中的傳播速度比在空氣中的大，傳播頻率不變，由公式知，B正確，音叉產(chǎn)生的忽強(qiáng)忽弱的現(xiàn)象是干涉，所以C不正確；在空房子里講話，余音繚繞，是聲波的反射，所以D正確。 3．答案：D　解析：水波的頻率是由波源的頻率決定的，發(fā)生衍射后水波的頻率不變，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。波速是由介質(zhì)決定的，發(fā)生衍射后波速不變，由v＝λf知，水波的波長不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。波的強(qiáng)弱是由振幅決定的，所以選項(xiàng)D正確。 4．答案：BC　解析：當(dāng)兩列波的前半個(gè)波（或后半個(gè)波）相遇時(shí)，根據(jù)波的疊加原理，在前半個(gè)波（或后半個(gè)波）重疊的區(qū)域里所有的質(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，所以選項(xiàng)B正確。當(dāng)兩列波完全相遇時(shí)（即重疊在一起），由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移加倍，所以選項(xiàng)C也是正確的。所以本題應(yīng)選BC。 5．答案：ABC　解析：干涉和衍射是波的特性，故A正確；根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件可知，B、C正確。 6．答案：BC　解析：兩列波發(fā)生干涉的條件是頻率相同，相差恒定。從上圖可知λ1＝2λ2，則2f1＝f2，這兩列波不是相干波，故不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 兩列機(jī)械波在相遇區(qū)域發(fā)生疊加，這是波的基本現(xiàn)象之一。其結(jié)果是：任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移，都等于這兩列波分別引起的位移的矢量和。所以B、C選項(xiàng)都對(duì)。 由于頻率不同，疊加情況會(huì)發(fā)生變化。如C處此時(shí)兩波峰相遇，但經(jīng)T/2，S2在C處是波谷，S1則不是，故C處不能始終加強(qiáng)。D錯(cuò)。 7．答案：相同　減小　增大 解析：由同一波源分成的兩列波頻率相同，這符合兩列波干涉的條件，當(dāng)兩波的路程差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)減弱，當(dāng)路程差等于波長的整數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)。 8．答案：（1）4.4 m　 （2）s＝（8n＋4.4）m 解析：（1）由公式得 要使B處聽不到聲音，B處應(yīng)為振動(dòng)減弱區(qū)，而波程差至少為， 即sADB－sACB＝，sADB＝4.4 m。 （2）在B處聽不到聲音時(shí)管ADB的長度應(yīng)對(duì)應(yīng)一系列值， 即sADB－sACB＝nλ＋（n＝0,1，2，…） 得sADB＝（8n＋4.4） m（n＝0,1，2，…）。