新教材適用2023-2024學年高中物理第三章機械波5.波的干涉與衍射課后訓練教科版選擇性必修第一冊

5.波的干涉與衍射課后訓練鞏固提升基礎鞏固1.(多選)兩個不等幅的脈沖波在均勻介質中均以1.0m/s的速率沿同一直線相向傳播,t=0時刻的波形如圖所示,圖中小方格的邊長為0.1m。則不同時刻的波形正確的是()答案:ABD解析:脈沖波在介質中傳播,x=vt,當t=0.3s時,兩脈沖波各沿波的傳播方向傳播0.3m,恰好相遇,故A正確。當t=0.4s、0.5s、0.6s時,兩脈沖波各沿波的傳播方向傳播0.4m、0.5m、0.6m,由波的疊加原理可知B、D正確,C錯誤。2.如圖,P為橋墩,A為靠近橋墩漂浮的葉片,波源S連續(xù)振動,形成水波,此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動,可用的方法是()A.提高波源頻率B.提高波源周期C.減小波源距橋墩的距離D.增加波源距橋墩的距離答案:B解析:波源S連續(xù)振動,形成水波,水波中的質點上下振動,形成的波向前傳播,提高拍打水面的頻率,則質點振動的頻率增加,波的頻率與振動的頻率相等,根據λ=vf,波速不變,頻率增大,波長減小,衍射現象不明顯,反之提高波源周期,降低頻率,波長增大,衍射現象更明顯。衍射現象與傳播距離無關,增加或減小波源距橋墩的距離,不會影響衍射現象的發(fā)生,故A、C、D錯誤,B3.(多選)如圖所示,一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60m,在防波堤后A、B兩處有兩個小船進港躲避風浪。某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播,下列說法正確的有()A.假設波浪的波長約為10m,則A、B兩處小船基本上不受波浪影響B(tài).假設波浪的波長約為10m,則A、B兩處小船明顯受到波浪影響C.假設波浪的波長約為50m,則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D.假設波浪的波長約為50m,則A、B兩處小船明顯受到波浪影響答案:AD解析:A、B兩處小船明顯受到影響是因為水波發(fā)生明顯的衍射,波浪能傳播到A、B處的結果,當障礙物或縫隙的尺寸比波長小或跟波長差不多的時候,會發(fā)生明顯的衍射現象,故A、D正確。4.右圖是t=0時刻簡諧橫波a與b的波形圖,其中a沿x軸正方向傳播,b沿x軸負方向傳播,波速都是10m/s,振動方向都平行于y軸。下列選項畫出的是平衡位置在x=2m處的質點從t=0開始在一個周期內的振動圖像,其中正確的是()答案:B解析:由題可知,兩列波的波速相等,波長相等,則頻率相等,能發(fā)生干涉。過14周期后,兩列波的波峰同時到達x=2m處的質點,則此質點振動總是加強,振幅為兩列波振幅之和,即為3cm。t=0時刻該質點開始從平衡位置沿y軸正方向振動,所以B5.(改編題)如圖所示表示兩列同頻率相干水波在t=0時刻的疊加情況,圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,已知兩列波的振幅均為2cm,波速為2m/s,波長為0.4m,E點是BD連線和AC連線的交點,下列說法正確的是()A.A、E、C三點均是振動減弱點B.D、E、B三點均是振動加強點C.B、D兩點在該時刻的豎直高度差為4cmD.t=0.05s,E點離開平衡位置2cm答案:B解析:點A和點C均為波峰與波谷疊加,為振動減弱點。B點是波峰與波峰疊加點,D點是波谷與波谷疊加點,即為振動加強點,則E點在振動加強點連線上,也是振動加強點,故A錯誤,B正確;D點在該時刻波峰與波峰疊加,振動加強,偏離平衡位置的位移為4cm,B點在該時刻波谷與波谷疊加,振動加強,偏離平衡位置的位移為-4cm,則D、B兩點在該時刻的豎直高度差為8cm,故C錯誤;波傳播的周期T=λv=0.42s=0.2s,再經過t=0.05s時,即為14個周期,E6.如圖所示,S是水面波的波源,xy是擋板,S1、S2是兩個狹縫(SS1=SS2),狹縫的尺寸比波長小得多,試回答以下問題:(1)若閉上S1,只打開S2,會看到什么現象?(2)若S1、S2都打開,會發(fā)生什么現象?(3)若實線和虛線分別表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D各點中,哪些點振動最強,哪些點振動最弱?答案:見解析解析:(1)只打開S2時,波源S產生的波傳播到狹縫S2時,由于狹縫的尺寸比波長小得多,于是水面波在狹縫S2處發(fā)生衍射現象,水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側傳播開來。(2)因為SS1=SS2,所以從波源發(fā)出的水面波傳播到S1、S2處時它們的振動情況完全相同,當S1、S2都打開時產生相干波,它們在空間相遇時產生干涉現象,一些地方振動加強,一些地方振動減弱,加強區(qū)與減弱區(qū)相互間隔開,產生穩(wěn)定的干涉現象。(3)質點D是波峰與波峰相遇處,是振動最強點;質點B是波谷與波谷相遇處,也是振動最強點。質點A、C是波峰與波谷相遇的地方,這兩點振動最弱。能力提升1.在水波槽里放兩塊擋板,中間留一窄縫,已知窄縫的寬度為0.5cm,所用水波的波長為5cm,則下圖所示的衍射圖樣正確的是()答案:C解析:窄縫寬度0.5cm明顯小于水波波長5cm,符合發(fā)生明顯衍射的條件,且水波是以水中“某點”為中心的弧線,故只有選項C正確。2.(原創(chuàng)題)如圖(a)所示,兩列振幅和波長都相同而傳播方向相反的波,在如圖(b)所示的某一時刻,兩列波“消失”,此時介質中x、y兩質點的運動方向是()(a)(b)A.x向下,y向上B.x向上,y向下C.x、y都向上D.x、y都靜止答案:A解析:由題圖看出,兩列波的波峰與波谷疊加,振動減弱,兩波的振幅相等,所以如題圖(b)所示的時刻兩列波“消失”。根據波形平移法判斷可知,向右傳播的波單獨引起x的振動方向向下,y的振動方向向上,向左傳播的波單獨引起x的振動方向向下,y的振動方向向上,根據疊加原理可知,此時x質點的振動方向是向下,y質點的振動方向是向上,故A正確,B、C、D錯誤。3.下圖是利用水波槽觀察到的水波衍射圖像,從圖像可知()A.B側水波是衍射波B.A側波速與B側波速相等C.減小擋板間距離,衍射波的波長將減小D.增大擋板間距離,衍射現象將更明顯答案:B解析:B側水波在傳播過程中遇到帶有窄縫的擋板后發(fā)生衍射,A側水波是衍射波,選項A錯誤;同種機械波在相同介質中的傳播速度相同,選項B正確;減小擋板間距離,衍射現象會更明顯,但是衍射波的波速不變,頻率不變,故波長不變,選項C錯誤;因為只有當擋板間距離跟波長差不多,或者比波長更小時,衍射現象才明顯,所以當增大擋板間距離時,衍射現象不會更明顯,選項D錯誤。4.(多選)兩列頻率相同、振幅均為A的簡諧橫波P、Q分別沿x軸正方向和x軸負方向在同一介質中傳播,兩列波的振動方向均沿y軸。某時刻兩波的波面如圖所示,實線表示P波的波峰、Q波的波谷;虛線表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c為三個等距的質點,d為b、c中間的質點。下列判斷正確的是()A.質點a的振幅為2AB.質點b始終靜止不動C.圖示時刻質點c的位移為0D.圖示時刻質點d的振動方向沿y軸負方向答案:CD解析:由題圖可知,a、c兩點為減弱點,b為加強點,所以a、c兩點始終靜止不動,故A、B錯誤,C正確;此時d點處P波向下運動,Q波向下運動,所以質點d沿y軸負方向振動,D正確。5.如圖所示,操場上有兩個振動情況完全相同的揚聲器均發(fā)出頻率為f=34Hz的聲音,已知空氣中聲速v聲=340m/s,則該聲波的波長為m,圖中ED=16m,DF=9m,CD=12m,則觀察者在C處聽到的聲音是(選填“減弱的”或“加強的”)。

答案:10減弱的解析:聲波的波長為λ=vfCE=12CF=12C點到E、F兩點的路程差為Δs=CE-CF=5m=12λ,所以觀察者在C6.下圖是某階梯教室主席臺的平面圖,AB是講臺,S1、S2是與講臺上話筒等高的相同的喇叭,它們相互之間的位置和尺寸如圖所示。講師的聲音放大后經喇叭傳回話筒再次放大時可能會產生嘯叫。為了避免嘯叫,話筒最好擺放在講臺上適當的位置,在這些位置上兩個喇叭傳來的聲音因干涉而相消。已知空氣中聲速為v=340m/s,講師聲音的頻率為f=136Hz,忽略講臺的寬度。(1)求講師聲音的波長λ。(2)圖中B點是振動“加強”點還是振動“減弱”點,試通過計算說明判斷依據。(3)講臺上能夠避免嘯叫的適當位置有多少個?答案:(1)2.5m(2)見解析(3)4個解析:(1)講師聲波的波