【名師一號(hào)】2021年人教版物理雙基限時(shí)練-選修3-4：第十二章《機(jī)械波》4-5

雙基限時(shí)練(十)波的衍射和干涉1．下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是()A．風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來B．雪積累在背風(fēng)的屋后C．水波前進(jìn)方向上遇到凸出在水面上的小石塊，小石塊對(duì)波的傳播沒有影響D．晚上看到水中月亮的倒影解析波在傳播過程中偏離直線傳播繞過障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射．C項(xiàng)與衍射現(xiàn)象相符．答案C2．已知空氣中的聲速為340m/s.現(xiàn)有幾種聲波：①周期為eq\f(1,20)s，②頻率為104Hz，③波長為10m．它們傳播時(shí)若遇到寬約為13m的障礙物，能產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象的是()A．①和② B．②和③C．①和③ D．①②③解析①、②、③三種聲波的波長分別為λ1＝340×eq\f(1,20)m＝17m，λ2＝eq\f(340,104)m＝0.034m，λ3＝10m，依據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩聲波的波長與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C項(xiàng)正確．答案C3．兩列波相疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，那么()A．兩列波的頻率不肯定相同B．振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)都在波峰上C．振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域始終減弱D．振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域不斷周期性地交換位置解析兩列波發(fā)生穩(wěn)定的干涉的條件必需是兩列波的頻率相同且相位差恒定，故A錯(cuò)；且振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱區(qū)始終減弱，形成穩(wěn)定的干涉圖樣，C對(duì)、D錯(cuò)；振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)只是振幅最大，它們也在自己的平衡位置四周振動(dòng)，并不是只在波峰上，B錯(cuò)．答案C4．利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖①、②所示，則()①②A．圖①、②均顯示了波的干涉現(xiàn)象B．圖①、②均顯示了波的衍射現(xiàn)象C．圖①顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖②顯示了波的衍射現(xiàn)象D．圖①顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖②顯示了波的干涉現(xiàn)象解析由波的干涉和衍射概念知，題圖①是一列波的傳播，顯示了波的衍射現(xiàn)象，題圖②是兩列波的傳播，顯示了波的干涉現(xiàn)象．答案D5．S1和S2是相干波源，它們發(fā)出的兩列波在空間相遇發(fā)生干涉，如圖所示．實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則()A．振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)有a、b、c、d四點(diǎn)B.a、b、c、d均為振動(dòng)減弱的點(diǎn)C.b、c為振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)D.a、d為振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)解析在兩列波發(fā)生干涉后波峰和波峰疊加的區(qū)域、波谷和波谷疊加的區(qū)域，為振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，圖中a、d為加強(qiáng)的點(diǎn)，波峰和波谷疊加的區(qū)域?yàn)檎駝?dòng)減弱的點(diǎn)，圖中c、b為減弱的點(diǎn)．答案D6．(多選題)關(guān)于干涉和衍射現(xiàn)象的正確說法是()A．兩列波在介質(zhì)中疊加肯定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障礙物時(shí)肯定能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C．疊加規(guī)律運(yùn)用于一切波D．只有頻率相同的兩列波疊加才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象解析頻率相同是產(chǎn)生干涉的必要條件，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確；一切波在任何條件下都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，但只有障礙物的尺寸與波長相差不多，或比波長小，衍射現(xiàn)象才能明顯，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；波的疊加，沒有條件限制，故C選項(xiàng)正確．答案CD7．(多選題)一列水波通過某孔的實(shí)際狀況如圖所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長變大，對(duì)水波通過孔后的假想狀況的四幅圖中，其假想錯(cuò)誤的圖示有()A．孔變小 B．孔變小C．波長變大 D．波長變大解析把孔的尺寸變小，或者把水波的波長變大，這樣當(dāng)水波到達(dá)孔后就能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故A、C選項(xiàng)假想正確．答案BD8．在空曠的廣場上有一堵較高的墻MN，墻的一側(cè)O點(diǎn)有一個(gè)正在播放男女聲合唱歌曲的聲源，某人從圖中的A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)．在此過程中，若從聲波的衍射來考慮，則會(huì)聽到()A．聲音變洪亮，男聲比女聲更響B(tài)．聲音變洪亮，女聲比男聲更響C．聲音變?nèi)?，男聲比女聲更弱D．聲音變?nèi)?，女聲比男聲更弱解析男聲頻率較低，在空氣中的聲波波長較長，女聲頻率較高，在空氣中的聲波波長較短，所以男聲比女聲更簡潔發(fā)生衍射，故D選項(xiàng)正確．答案D9．(多選題)如圖所示，S1、S2是振動(dòng)狀況完全相同的兩個(gè)機(jī)械波源，振幅為A.a、b、c三點(diǎn)分別位于S1、S2連線的中垂線上，且ab＝bc，某時(shí)刻a是兩列波的波峰相遇點(diǎn)，c是兩列波的波谷相遇點(diǎn)，則()A．a(chǎn)處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為2B．c處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為－2C．b處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2D．c處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2解析兩振源S1、S2振動(dòng)狀況相同，a、b、c是兩振源連線中垂線上的點(diǎn)，則波源到達(dá)a、b、c三點(diǎn)的波程差為零，即a、b、c三點(diǎn)都處于振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的位移也在不斷的變化，只是振幅等于兩列波的振幅之和，故C、D選項(xiàng)正確．答案CD10．(多選題)如圖所示是水波干涉示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點(diǎn)在一條直線上，兩波源頻率相同，振幅相等，下列說法正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)A一會(huì)兒在波峰，一會(huì)兒在波谷B．質(zhì)點(diǎn)B一會(huì)兒在波峰，一會(huì)兒在波谷C．質(zhì)點(diǎn)C一會(huì)兒在波峰，一會(huì)兒在波谷D．質(zhì)點(diǎn)D一會(huì)兒在波峰，一會(huì)兒在波谷解析由題意可知，A、B、D是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，C為振動(dòng)減弱的點(diǎn)，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案ABD11．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________.解析由同一波源分成的兩列波頻率相同，這符合兩列機(jī)械波干涉的條件，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)．答案相同減小增大12．兩列簡諧波沿x軸相向而行，波速均為v＝0.4m/s，兩波源分別位于A、B處，t＝0時(shí)的波形如圖所示．當(dāng)t＝2.5s，M點(diǎn)的位移為________cm，N點(diǎn)的位移為________cm.解析本題考查波的形成與傳播、波的疊加．由圖可看出波源A的波長為λA＝0.2m，波源B的波長為λB＝0.4m，在0～2.5s時(shí)間內(nèi)兩列波分別向左和向右傳播的距離均為Δx＝vΔt＝1m．如圖所示，將兩列波向左和向右分別平移Δx＝1m的距離，得到t＝2.5s時(shí)刻的兩列波形圖，明顯此時(shí)波A使M質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng)，而波B使M質(zhì)點(diǎn)處于波谷位置，故M質(zhì)點(diǎn)的位移疊加后為2cm.波A使N質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng)，而波B使N質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng)，故N質(zhì)點(diǎn)的位移疊加后為0cm.答案2013．波源S1和S2振動(dòng)方向相同，頻率均為4Hz，分別置于均勻介質(zhì)中x軸上的O、A兩點(diǎn)處，OA＝2m，如圖所示．兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4m/s.已知兩波源振動(dòng)的初始相位相同．求：(1)簡諧橫波的波長；(2)OA間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置．解析(1)設(shè)簡諧橫波波長為λ，頻率為f，則v＝λf，代入已知數(shù)據(jù)，得λ＝1m(2)以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)P為OA間的任意一點(diǎn)，其坐標(biāo)為x，則兩波源到P點(diǎn)的波程差Δl＝x－(2－x)，0≤x≤2.其中x、Δl以m為單位．合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置滿足Δl＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(k＋\f(1,2)))λ，k為整數(shù)，所以x＝eq\f(1,2)k＋eq\f(5,4)，可得－eq\f(5,2)≤k≤eq\f(3,2)，故k＝－2、－1、0、1.解得：x＝0.25m,0.75m,1.25m,1.75m答案(1)1m(2)x＝0.25m0.75m1.25m1.75m14．如圖所示，兩個(gè)完全相同的聲源S1、