2024-2025學(xué)年高中物理第十二章機械波4波的衍射和干涉課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE5波的衍射和干涉時間：45分鐘一、選擇題(1～6為單選，7～9為多選)1．關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法中正確的是(D)A．某些波在肯定條件下才有衍射現(xiàn)象B．某些波在任何狀況下都有衍射現(xiàn)象C．一切波在肯定條件下才有衍射現(xiàn)象D．一切波在任何狀況下都有衍射現(xiàn)象解析：衍射現(xiàn)象是波在傳播過程中所特有的特征，沒有條件，故一切波在任何狀況下都有衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯，故D正確．2．音箱裝飾布網(wǎng)既美觀又能阻擋灰塵進入音箱內(nèi)部，但是它又有不利的一面，對于音箱發(fā)出的聲音來說，布網(wǎng)就成了障礙物，它阻礙了聲音的傳播，造成了聲音失真，有的生產(chǎn)廠家就把裝飾布網(wǎng)安裝了子母扣，這樣聽音樂時就可以把布網(wǎng)卸下來，從而獲得高保真的聽覺效果．聽同樣的音樂不卸下布網(wǎng)和卸下布網(wǎng)相比較，你認為聲音損失掉的主要是(A)A．高頻部分B．低頻部分C．中頻部分D．不能確定解析：由v＝λf知，波速肯定時，頻率越高、波長越?。ㄩL越小，越不易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故不卸布網(wǎng)損失掉的主要是高頻部分，所以選項A正確．3．關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是(C)A．兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加B．兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點C．兩列頻率相同的波相遇時，介質(zhì)中振動加強的質(zhì)點在某時刻的位移可能是零D．兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的質(zhì)點的位移總是比振動減弱的質(zhì)點的位移大解析：兩列波相遇時肯定疊加，沒有條件，A錯；振動加強是指振幅增大，而不只是波峰與波峰相遇，B錯；加強點的振幅增大，質(zhì)點仍舊在自己的平衡位置兩側(cè)振動，故某時刻的位移可以是振幅范圍內(nèi)的任何值，C正確，D錯誤．4．兩列波相疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，那么(C)A．兩列波的頻率不肯定相同B．振動加強區(qū)域的各質(zhì)點都在波峰上C．振動加強的區(qū)域始終加強，振動減弱的區(qū)域始終減弱D．振動加強的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域不斷周期性地交換位置解析：兩列波發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是兩列波的頻率相同且相位差恒定，故A錯；且振動加強區(qū)始終加強，振動減弱區(qū)始終減弱，形成穩(wěn)定的干涉圖樣，C對，D錯；振動加強區(qū)域的各質(zhì)點振幅最大，它們也在自己的平衡位置旁邊振動，并不是只在波峰上，B錯．5．如圖所示，圖中O點是水面上一波源，實線、虛線分別表示該時刻的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過一段時間，水面上的波形將分布于(B)A．整個區(qū)域B．陰影Ⅰ以外區(qū)域C．陰影Ⅱ以外區(qū)域D．上述答案均不對解析：從題圖中可以看出擋板A比水波波長大的多，因此波不會繞過擋板A，而小孔B的大小與波長差不多，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B正確．6．兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖所示，其中實線表示波峰，虛線表示波谷，則(B)A．在兩波相遇的區(qū)域中會發(fā)生干涉B．在兩波相遇的區(qū)域中不會發(fā)生干涉C．a(chǎn)點的振動始終加強D．a(chǎn)點的振動始終減弱解析：從題圖中看出，兩列波的波長不同，但同一介質(zhì)中波速相等，依據(jù)v＝λf，知頻率不同，所以在兩波相遇的區(qū)域中不會發(fā)生干涉，B正確；因為不能發(fā)生干涉，所以雖然此時刻a點的振動加強，但不能始終加強，當然也不能始終減弱．所以本題選B.7．水波通過小孔，發(fā)生了肯定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更明顯，下列做法可取的是(BD)A．增大小孔尺寸B．減小小孔尺寸C．增大水波頻率D．減小水波頻率解析：依據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件，可知本題中要使現(xiàn)象更明顯，可實行：減小小孔尺寸或增大水波波長，或同時減小小孔尺寸、增大水波波長，所以選項A錯誤，B正確；變更頻率表面看對衍射現(xiàn)象沒影響，但題目的情景中是水波，介質(zhì)已確定，由v＝λf知：若f變更了，λ也會變更，就會影響衍射發(fā)生的明顯程度，因此欲增大波長，必需減小水波頻率，故C錯誤，D正確．8．關(guān)于干涉和衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是(CD)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肯定能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C．疊加規(guī)律適用于一切波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：頻率相同是干涉的必要條件，A錯，D對；一切波在任何條件下都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，但只有障礙物的尺寸與波長相差不多，或比波長小時，衍射現(xiàn)象才最明顯，B錯；波的疊加沒有條件，C對．9．如圖所示，實線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰與波峰的相遇點，下列說法中正確的是(BD)A．該時刻質(zhì)點O正處在平衡位置B．P、N兩質(zhì)點始終處在平衡位置C．隨著時間的推移，質(zhì)點M向O點處移動D．從該時刻起，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點M到達平衡位置解析：本題考查對干涉圖樣的相識．由題圖可知，圖中O、M為振動加強點，此時刻O處于波谷，M處于波峰，因此A錯誤；N、P為減弱點，又因兩列波振幅相同，因此，N、P兩點振幅為零，即兩質(zhì)點始終處于平衡位置，B正確；質(zhì)點不會隨波移動，C錯誤；從該時刻經(jīng)eq\f(1,4)周期，兩列波在M點分別引起的振動都位于平衡位置，故M點位于平衡位置，D正確．二、非選擇題10．如圖所示，為聲波干涉演示儀的原理圖．兩個U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔，聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率相同的波．當聲波分別通過A、B傳播到右側(cè)小孔時，若兩列波傳播的路程相差半個波長，則此處聲波的振幅等于零；若傳播的路程相差一個波長，則此處聲波的振幅等于原振幅的2倍．解析：聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)向上、向下分別形成兩列頻率相同的波，若兩列波傳播的路程相差半個波長，則振動相消，所以此處振幅為零；若傳播的路程相差一個波長，振動加強，則此處聲波的振幅等于原振幅的2倍．11．甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚，兩船相距24m．有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動20次，當甲船位于波峰時，乙船位于波谷，這時兩船之間還有5個波峰．(1)此水波的波長為多少？波速為多少？(2)若此波在傳播過程中遇到一根直立的電線桿，是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？(3)若該波經(jīng)過一跨度為30m的橋洞，橋墩直徑為3m，橋墩處能否看到明顯衍射現(xiàn)象？(4)若該橋為一3m寬的涵洞，洞后能否發(fā)生明顯衍射？答案：(1)eq\f(48,11)meq\f(16,11)m/s(2)會(3)能(4)能解析：(1)由題意知：周期T＝eq\f(60,20)s＝3s.設(shè)波長為λ，則5λ＋eq\f(λ,2)＝24m，λ＝eq\f(48,11)m.由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(48,11×3)m/s＝eq\f(16,11)m/s.(2)由于λ＝eq\f(48,11)m，大于直立電線桿的直徑，所以此波通過直立的電線桿時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．(3)、(4)由于λ＝eq\f(48,11)m>3m，所以此波無論是通過直徑為3m的橋墩，還是通過寬為3m的涵洞，都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．12．甲、乙兩列完全相同的橫波分別從波源A、B兩點沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖象如圖所示，假如兩列波的波速都是10m/s，求：(1)甲、乙兩列波的頻率各是多少？(2)第幾秒末兩列波相遇？相遇時C、D兩點間有哪些質(zhì)點位移最大？答案：(1)2.5Hz2.5Hz(2)0.2sx＝5m與x＝7m解析：(1)由題圖知甲、乙兩列波波長均為λ＝4m，又因波速均為v＝10m/s，所以由f＝eq\f(v,λ)得f＝eq\f(10,4)Hz＝2.5Hz，故甲、