【全程復(fù)習(xí)方略】2021年春高中物理選修3-4-課時(shí)達(dá)標(biāo)·效果檢測(cè)-12.4-波的衍射和干涉

溫馨提示：此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)整合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。課時(shí)達(dá)標(biāo)·效果檢測(cè)一、選擇題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(lái)B.雪積累在背風(fēng)的屋后C.聽到墻外人的說(shuō)話聲D.晚上看到水中月亮的倒影【解析】選C。波在傳播過(guò)程中偏離直線傳播繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射。C與衍射現(xiàn)象相符。A、B、D不屬于衍射現(xiàn)象。2.(多選)(2022·和平區(qū)高二檢測(cè))下列關(guān)于兩列波相遇時(shí)疊加的說(shuō)法正確的是()A.相遇后,振幅小的一列波將減弱,振幅大的一列波將加強(qiáng)B.相遇后,兩列波的振動(dòng)狀況與相遇前完全相同C.在相遇區(qū)域,任一點(diǎn)的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和D.幾個(gè)人在同一房間說(shuō)話,相互間聽得清楚,這說(shuō)明聲波在相遇時(shí)互不干擾【解析】選B、C、D。兩列波相遇時(shí),每一列波引起的振動(dòng)狀況都保持不變,而質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)則是兩列波共同作用的結(jié)果,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B、C選項(xiàng)正確。幾個(gè)人在同一房間說(shuō)話,聲帶振動(dòng)發(fā)出的聲波在空間中相互疊加后,不轉(zhuǎn)變每列波的振幅、頻率,所以聲波傳到人的耳朵后,仍能辨別出不同的人所說(shuō)的話,故D正確。3.(多選)關(guān)于波的干涉,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.只有橫波才能產(chǎn)生干涉,縱波不能產(chǎn)生干涉B.任何兩列波,都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉C.不管是橫波還是縱波,只要疊加的兩列波的頻率相等,振動(dòng)狀況相同,相位差恒定就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D.波長(zhǎng)很小的波可以產(chǎn)生衍射,不能產(chǎn)生干涉【解析】選A、B、D。波都可以產(chǎn)生干涉與衍射現(xiàn)象,但只有相干波源才能看到干涉圖樣。4.(多選)(2022·鄭州高二檢測(cè))如圖所示是觀看水面波衍射的試驗(yàn)裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播狀況,每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng),則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播狀況,下列描述正確的是()A.此時(shí)能明顯地觀看到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.假如將孔AB擴(kuò)大,有可能觀看不到明顯的衍射現(xiàn)象D.假如孔的大小不變,使波源頻率增大,能更明顯地觀看到衍射現(xiàn)象【解析】選A、B、C。此題考查的學(xué)問(wèn)點(diǎn)是波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。另外,此題對(duì)觀看、識(shí)圖力氣提出了較高要求。從圖中可以看出,孔的大小與波長(zhǎng)相差不多,故能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,A選項(xiàng)正確;由于在同一均勻介質(zhì)中,波的傳播速度沒(méi)有變化,波的頻率是確定的,又依據(jù)λ=QUOTE可得波長(zhǎng)λ沒(méi)有變化,所以B選項(xiàng)是正確的;當(dāng)孔擴(kuò)大后,明顯衍射的條件將被破壞,故C選項(xiàng)正確;假如孔的大小不變,使波源頻率增大,則波長(zhǎng)減小,孔的尺寸將比波長(zhǎng)大,失去明顯的衍射現(xiàn)象的條件,因此D選項(xiàng)不正確。5.(多選)如圖所示,S1、S2為兩個(gè)振動(dòng)狀況完全一樣的波源,兩列波的波長(zhǎng)都為λ,它們?cè)诮橘|(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,S1、S2在空間共形成6個(gè)振動(dòng)減弱的區(qū)域(圖中虛線處),P是振動(dòng)減弱區(qū)域中的一點(diǎn),從圖中可看出()A.P點(diǎn)到兩波源的距離差等于1.5λB.P點(diǎn)始終不振動(dòng)C.P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最弱,過(guò)半個(gè)周期后,振動(dòng)變?yōu)樽顝?qiáng)D.當(dāng)一列波的波峰傳到P點(diǎn)時(shí),另一列波的波谷也確定傳到P點(diǎn)【解析】選A、B、D。振動(dòng)減弱點(diǎn)到兩波源距離差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,依據(jù)P點(diǎn)所處虛線的位置可知,P點(diǎn)到S1、S2的距離之差為1.5λ,A對(duì);兩波源振動(dòng)狀況相同,故P點(diǎn)振幅為零,B對(duì)、C錯(cuò);在P點(diǎn)合位移為零,故其中一列波的波峰傳播到P點(diǎn)時(shí),另一列波的波谷傳播到P點(diǎn),D對(duì)。二、非選擇題6.兩列波在x軸上沿相反方向傳播,如圖所示。兩列波的傳播速度都是v=6m/s,頻率都是f=30Hz,在t=0時(shí),這兩列波分別從左和右剛剛傳到S1和S2處,使S1和S2都開頭向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),S1的振幅為2cm,S2的振幅為1cm,已知質(zhì)點(diǎn)A與S1、S2的距離分別為S1A=2.95m、S2A=4.25m,當(dāng)兩列波都到達(dá)A點(diǎn)后,A點(diǎn)的振幅為多大?【解析】?jī)闪胁ǖ牟ㄩL(zhǎng)均為λ=QUOTE=QUOTEm=0.2m。S1A=2.95m=QUOTEλ,S2A=4.25m=QUOTEλ=21QUOTEλ。當(dāng)振源S2產(chǎn)生的波傳到A點(diǎn)時(shí),A點(diǎn)向上振動(dòng),這時(shí)振源S1早已使A振動(dòng),且使A點(diǎn)已振動(dòng)的時(shí)間為t=QUOTEs=QUOTEs=QUOTET=6QUOTET,因此振源S1此時(shí)使A回到平衡位置且向下振動(dòng);依據(jù)波的疊加原理,知A為振動(dòng)減弱區(qū),振幅為兩列波的振幅之差,即A=A1-A2=(2-1)cm=1cm。答案:1cm一、選擇題1.在水波槽的衍射試驗(yàn)中,若打擊水面的振子振動(dòng)頻率是5Hz,水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s,為觀看到顯著的衍射現(xiàn)象,小孔直徑d應(yīng)為()A.10cm B.5cm C.d>1cm D.d<1cm【解析】選D。在水槽中激發(fā)的水波波長(zhǎng)為λ=QUOTE=QUOTEm=0.01m=1cm。要求在小孔后產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象,應(yīng)取小孔的尺寸小于波長(zhǎng)。2.(2021·大綱版全國(guó)卷)在學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上50m直跑道的兩端,分別安裝了由同一信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)的兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器。兩個(gè)揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長(zhǎng)為5m的聲波。一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)動(dòng)身,向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10m。在此過(guò)程中,他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為()A.2 B.4 C.6 D.8【解析】選B。依據(jù)波的干涉的加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的條件,可知當(dāng)某點(diǎn)與兩個(gè)波源距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),即聲音加強(qiáng)點(diǎn),由題可知,Δx=nλ=5n(n=0,1,2…),所以這位同學(xué)距離跑道兩端相差5m的整數(shù)倍,也就是說(shuō)這位同學(xué)每向前運(yùn)動(dòng)2.5m,就為一個(gè)聲音加強(qiáng)點(diǎn),10m內(nèi)共有4個(gè)點(diǎn),故選B?！究偨Y(jié)提升】確定振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的技巧(1)波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇的點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),波峰與波谷相遇的點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。(2)在波的傳播方向上,加強(qiáng)點(diǎn)的連線為加強(qiáng)區(qū),減弱點(diǎn)的連線為減弱區(qū)。(3)不管波如何疊加,介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)均在各自的平衡位置四周振動(dòng)。3.(多選)在空氣中的同一區(qū)域內(nèi),兩列聲波波源的振動(dòng)狀況如圖所示,可以確定的是()A.a波源的頻率為b波源頻率的2倍B.a波的波長(zhǎng)為b波波長(zhǎng)的2倍C.a、b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D.通過(guò)同一狹縫,a波的衍射效果比b波明顯【解析】選B、D。由波的圖像可以看出,a波的周期是b波的2倍,由于波速相等(同一介質(zhì)),由波速公式v=λf可知a波的波長(zhǎng)等于b波的2倍,故A錯(cuò)而B正確;兩列波相干的條件是頻率必需相等,可知a、b兩列波疊加不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉,C錯(cuò)誤;波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,故D選項(xiàng)正確。4.(多選)(2022·長(zhǎng)春高二檢測(cè))兩個(gè)不等幅的脈沖波在均勻介質(zhì)中均以1.0m/s的速率沿同始終線相向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖所示,圖中小方格的邊長(zhǎng)為0.1m,則以下不同時(shí)刻,波形正確的是()【解析】選A、B、D。當(dāng)t=0.3s時(shí),毀滅A圖的波形,這時(shí)由s=vt=0.3m可知,兩波正好相遇,所以A正確,同理B、D也正確?！咀兪接?xùn)練】(多選)(2022·攀枝花高二檢測(cè))如圖所示,沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長(zhǎng)均相等,當(dāng)它們相遇時(shí)可能毀滅的波形是如圖所示的()【解析】選B、C。當(dāng)兩列波的前半個(gè)波(或后半個(gè)波)相遇時(shí),依據(jù)波的疊加原理,在前半個(gè)波(或后半個(gè)波)重疊的區(qū)域內(nèi)全部的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合位移為零,而兩列波完全相遇時(shí)(即重疊在一起),由波的疊加原理可知,全部質(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,故B、C正確。二、非選擇題5.已知空氣中的聲速為340m/s,現(xiàn)有周期為QUOTEs和頻率為1×104Hz的兩種聲波,當(dāng)它們傳播時(shí)若遇到寬度約為13m的障礙物,哪種聲波發(fā)生的衍射現(xiàn)象較明顯?【解析】依據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件進(jìn)行處理。周期為QUOTEs的聲波的波長(zhǎng)為λ1=vT=340×QUOTEm=17m。頻率為1×104Hz的聲波的波長(zhǎng)為λ2=QUOTE=QUOTEm=0.034m。由于障礙物的尺寸為13m,所以周期為QUOTEs的聲波比頻率為1×104Hz的聲波的衍射現(xiàn)象明顯。答案:周期為QUOTEs的聲波衍射現(xiàn)象明顯6.(2022·萬(wàn)州區(qū)高二檢測(cè))如圖所示,S是水面波的波源,x、y是擋板,S1、S2是兩個(gè)狹縫(SS1=SS2,狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小得多),試回答以下問(wèn)題:(1)若閉上S1,只打開S2會(huì)看到什么現(xiàn)象?(2)若S1、S2都打開,會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?(3)若實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D各點(diǎn)中,哪些點(diǎn)向上振動(dòng)最強(qiáng),哪些點(diǎn)向下振動(dòng)最強(qiáng),哪些點(diǎn)振動(dòng)最弱?【解析】(1)只打開S2時(shí),波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時(shí),由于狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小,于是水面波在狹縫S2處發(fā)生衍射現(xiàn)象,水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側(cè)傳播開來(lái)。(2)由于SS1=SS2,從波源發(fā)出的水波傳播到S1、S2處時(shí)它們的振動(dòng)狀況完全相同,當(dāng)S1、S2都打開時(shí)產(chǎn)生相干波,它們?cè)诳臻g相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,一些地方振動(dòng)加強(qiáng),一些地方振動(dòng)減弱,加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互隔開,發(fā)生明顯的干涉。(3)質(zhì)點(diǎn)D是波峰與波峰相遇處,是該時(shí)刻向上振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)B是波谷與波谷相遇處,是該時(shí)刻向下振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)A、C是波峰與波谷相遇的地方,這兩點(diǎn)振動(dòng)最弱。加強(qiáng)和減弱是指質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的猛烈程度,或者說(shuō)是振幅大小的差異,加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大,減弱點(diǎn)的振幅小,但它們的位移是隨時(shí)間變化的,某一時(shí)刻加強(qiáng)點(diǎn)的位移完全可以小于減弱點(diǎn)的位移,當(dāng)然也可以為零。答案:見解析【總結(jié)提升】波的干涉中加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的推斷方法(1)圖像法:在某時(shí)刻的波形圖