【突破高考】福建省高考物理 能力专项突破课时提能演练 11.3波的干涉、衍射多普勒效应（含解析）

【突破高考】福建省2013年高考物理能力专项突破课时提能演练11.3波的干涉、衍射多普勒效应（含解析）(40分钟100分)一、选择题(本大题共8小题，每小题9分，共72分.每小题只有一个选项正确)1．(预测题)如图所示，橡皮绳上甲波峰向右传播，乙波谷向左传播，若它们的振幅和波长都相同，则它们相遇时互相叠加如图所示．此时图中的M、N、x、y等质点的振动情况是()A．M向上、N向下B．M向下、N向上C．M向右、N向左D．x、y均静止2.根据多普勒效应，下列说法中正确的是()A.多普勒效应只适用于声波B.当波源和观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低C.当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高D.当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高3.公路巡警开车在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象属于()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效应D．波的反射4.(2012·福州模拟)在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40m处，如图所示．在x＝400m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()-6-\nA．波源开始振动时方向沿y轴正方向B．从t＝0开始经0.15s，x＝40m的质点运动的路程为0.6mC．接收器在t＝2s时才能接收到此波D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能为9Hz5.(2012·莆田模拟)如图所示，甲为某一简谐波在t=1.0s时刻的图象，乙为甲图中C点的振动图象．则下列说法正确的是()A．甲图中B点的运动方向向左B．波速v=6m/sC．要使该波能够发生明显的衍射，则要求障碍物的尺寸远大于4mD．该波与另一列波发生稳定的干涉，则另一列波的频率为1Hz6.(创新题)如图甲所示，同一水平直线上相距6m的A、B两处各有一个振源，C为A、B连线的中点.在t0=0时刻，A、B两处的质点以相同的振幅同时开始做垂直于直线AB的上下振动，且都只振动了一个周期，它们的振动图象分别为图乙和图丙.若A处振源向右传播的波与B处振源向左传播的波在t1=0.3s时刻于C点相遇，则()-6-\nA.两列波在A、B间的传播速度均为20m/sB.两列波的波长都是4mC.在两列波相遇的过程中，中点C为振动加强点D.在t2=0.7s时刻，B处质点经过平衡位置且振动方向向下7.(易错题)如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是()A．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置B．从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为0.2mC．若该波波源从O点沿x轴正向运动，则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50HzD．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物,能发生明显的衍射现象8.(易错题)如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-2×10-1m和x=12×10-1m处,两列波的波速均为v=0.4m/s,两波源的振幅均为A=2cm.图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图),此刻平衡位置处于0.2m和0.8m的P、Q两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x=0.5m处,关于各质点运动情况的判断正确的是()-6-\nA.质点P、Q都首先沿y轴正方向运动B.t=0.75s时刻,质点P、Q都运动到M点C.t=1s时刻,质点M的位移为+4cmD.t=1s时刻,质点M的位移为-4cm二、非选择题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)9.(12分)已知空气中的声速为340m/s，现有周期为和频率为1×104Hz的两种声波，当它们传播时若遇到宽度约为13m的障碍物，哪种声波发生的衍射现象较明显？10.(16分)如图所示，S1、S2为水面上相距2m的两个波源，振动频率均为f＝5Hz，并且相位总是相同，水波的速度v＝2m/s，S1、S2的连线与河岸MN平行．问靠近MN的水面上共有几个振动加强的点？答案解析1．【解题指南】解答本题应明确以下两点(1)利用叠加原理和波形图分析叠加区域质点的位移.(2)据波的传播方向判断质点的振动方向并结合叠加原理分析叠加区域质点的速度方向.【解析】选B.橡皮绳的甲、乙脉冲半波在传播过程中波形保持不变，一直向前平移．在相遇处互相叠加，据波的叠加原理可判断出下一时刻M、x点位移为负，N、y点位移为正，因此M点振动方向向下，N点振动方向向上，x点速度方向向下，y点速度方向向上．但各质点此时位移矢量和均为零，B对．2.【解析】选C.根据多普勒效应可知，当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高，故C正确；多普勒效应不仅适用于声波，还适用于电磁波等，故A错；当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率比波源发出的频率低，故D错；当波源和观察者同向运动时，两者间的距离变化情况未知，所以无法确定，故B错.3.【解析】选C.巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应，选C.【总结提升】多普勒效应问题的判断(1)对于生产生活中所遇到的有关波的物理现象是否属于多普勒效应问题，应从题中获取相关信息，是否属于由于波源与观察者相对运动造成观察者接收到的频率变化问题，从而判断是否属于多普勒效应的应用.(2)多普勒效应中判断波源或观察者的运动方向及速度时，只需比较波源频率-6-\nf源和观察者感受到的频率f观间的大小关系，当f源>f观时，二者间距在增大，f源<f观时，二者间距在减小．4.【解析】选B.t＝0时，波刚好传播到x＝40m处，由质点振动的滞后性可以断定，x＝40m处的质点的起振方向是向下的，是波源初始时刻的振动方向，A错．由于T＝＝0.1s，f＝＝10Hz.从t＝0开始经0.15s，x＝40m的质点振动了t＝T，通过的路程为s＝×4A＝0.6m，B对．此波传到接收器所需时间为Δt＝＝1.8s，C错．由多普勒效应可知，当波源向x轴正方向运动时，接收器接收到波的频率会大于10Hz，D错，故选B.5.【解析】选D．由甲图知λ＝4m，由乙图知T=1s，故波速v=4m/s，f=1Hz.因此B错D对；要发生明显的衍射，波长应大于障碍物的尺寸，C错；由C点的振动图象知波向左传播，但B点的振动方向与波的传播方向不一定相同，A错，故选D．6.【解析】选D．根据题意可知:两列波的传播速度均为v=m/s=10m/s,A错；由振动图象知两列波周期均为0.2s，λ=vT=10×0.2m=2m，B错；中点C与两波源的路程差为0，但两波源的起始振动方向相反，故C为振动减弱点，C错；因A波经过0.6s传播至B处质点，故0.7s时B处质点的振动情况和0.1s时A处质点的振动情况相同，0.1s时A处质点正经过平衡位置向下运动，D对．7.【解析】选D.由波的传播方向可知质点b向y轴负方向运动，远离平衡位置，质点a向平衡位置运动，质点a先到平衡位置，A错；由于λ=4m，宽约3m的障碍物比波长小，能发生明显的衍射现象，D对；据T=得T=0.02s,f=50Hz，经0.01s质点a通过的路程为0.4m，B错；波源沿x轴正向运动,与观察者相互靠近，观察者接收到的波的频率将大于50Hz，C错.8.【解析】选D.由波的传播方向和波形图可知P、Q两质点刚开始振动时沿y轴负方向运动，A错;波传播过程质点不随波迁移，B错;由T==1s，知t=1s时刻，x=0.1m和0.9m处的两质点振动情况传播到M点，质点M振动加强，位移为-4cm，C错D对.【变式备选】如图所示，在双曲线的两个焦点F1和F2上放置两个频率相同的波源，它们激起的波的波长为4cm.就图中A、B、C、D四个质点的振动情况，下面说法中正确的是()A．若A、B振动加强，则C、D振动一定减弱B．若A、B振动加强，则C、D振动一定加强-6-\nC．A、B、C、D振动一定加强D．A、B、C、D振动一定减弱【解析】选B.根据双曲线的性质可知，F1和F2这两频率相同的波源到A、B两点间的路程差为8cm，是波长的整数倍，而F1和F2到C、D两点间的路程差为0，所以A、B、C、D四点干涉情况相同，由于不知道两波源的振动情况,故它们要么都是振动加强点，要么都是振动减弱点，B对.9.【解析】由公式v＝得周期为s的声波的波长λ1＝vT＝340×m＝17m，(4分)由公式v＝λf得频率为1×104Hz的声波的波长λ2＝＝0.034m.(4分)因为障碍物的尺寸为13m，所以周期为s的声波的衍射现象明显．(4分)答案：周期为s的声波10.【解析】由波速公式v＝λf得，水波波长λ＝＝0.4m.(2分)过S1、S2的连线作垂直平分线，交MN于P0点，如图因路程差Δs＝P0S1－P0S2＝0，故P0为振动加强点(2分)在P0的右侧任意一点P，路程差Δs＝PS1－PS2，因PS1－PS2<S1S2，故0<Δs<2m＝5λ，(4分)满足Δs＝nλ的点为振动加强点，故n＝1、2、3、4，即P0点右侧有4个振动加强点．(4分)由对称性知P0点左侧也有4个振动加强点，故靠近MN的水面上共有9个振动加强的点．(4分)答案：9个-6-