2024-2025學年高中物理第十二章4波的衍射和干涉練習含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE84.波的衍射和干涉基礎鞏固1下列現(xiàn)象或事實屬于衍射現(xiàn)象的是()A.風從窗戶吹進來B.雪積累在背風的屋后C.聽到墻外人的說話聲D.晚上看到水中月亮的倒影答案：C2下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象B.對同一列波,縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長小時,衍射現(xiàn)象明顯C.只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象,縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D.聲波簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大解析：衍射是一切波特有的現(xiàn)象,所以選項A正確,C錯誤;發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的,只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小時,才能視察到明顯的衍射現(xiàn)象,所以選項B正確;聲波的波長在1.7~17m之間,一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比,正是由于聲波波長較大,聲波簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象,所以選項D也是正確的。答案：ABD3“聞其聲而不見其人”是因為一般障礙物的尺寸()A.可以跟聲波波長相比,使聲波發(fā)生明顯衍射B.比聲波波長長得多,聲波不能發(fā)生衍射C.可以跟光波波長相比,使光波發(fā)生明顯衍射D.比光波波長長得多,光波不能發(fā)生明顯衍射解析：發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長相差不多,或者比波長更短。由于聲波波長長,能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,而光波波長短,不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故A、D項正確。答案：AD4利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示,則()A.圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象C.圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象,圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象D.圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象解析：由波的干涉和衍射概念知,題圖甲是一列波的傳播,顯示了波的衍射現(xiàn)象,題圖乙是兩列波的傳播,顯示了波的干涉現(xiàn)象。答案：D5下列關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法不正確的是()A.相遇后振幅小的一列波將減弱,振幅大的一列波將加強B.相遇后,兩列波各自的波形和傳播方向與相遇前完全相同C.在相遇區(qū)域,任一點的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和D.幾個人在同一房間說話,相互都聽得清晰,說明波在相遇時互不干擾解析：波的疊加原理是,兩列波相遇時,相互穿過,互不干擾,相遇區(qū)域的位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和。由此推斷選項A是錯誤的。答案：A6小河中有一個實心橋墩P,A為靠近橋墩浮在水面上的一片樹葉,俯視如圖所示,小河水面安靜?，F(xiàn)在S處以某一頻率拍打水面,要使形成的水波能帶動樹葉A振動起來,可以采納的方法是()A.提高拍打水面的頻率B.降低拍打水面的頻率C.無論怎樣拍打,A都不會振動起來D.無須拍打,A也會振動起來解析：使形成的水波能帶動樹葉A振動起來,必需使水面形成的波波長足夠長,衍射現(xiàn)象明顯,可以采納的方法是降低拍打水面的頻率,選項B正確。答案：B7如圖所示,水波干涉示意圖,S1、S2是兩波源,A、D、B三點在一條直線上,兩波源頻率相同、振幅相等,下列說法正確的是()A.質(zhì)點A一會兒在波峰,一會兒在波谷B.質(zhì)點B一會兒在波峰,一會兒在波谷C.質(zhì)點C一會兒在波峰,一會兒在波谷D.質(zhì)點D一會兒在波峰,一會兒在波谷解析：在波的干涉中,振動加強區(qū)域里的質(zhì)點總在自己的平衡位置兩側(cè)做簡諧運動,只是質(zhì)點的振幅較大,為A1+A2。本題中由于A1=A2,故振動減弱區(qū)的質(zhì)點并不振動,即質(zhì)點C不振動,而此時A點是波峰與波峰相遇,是加強點,B點是波谷與波谷相遇,是加強點。又A、D、B三點在同一條振動加強線上,這條線上任一點的振動都是加強的,故此三點都為加強點,這樣,此三點都是一會兒在波峰,一會兒在波谷。答案：ABD8關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,下列說法正確的是()A.隨意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象B.發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波,它們的頻率肯定相同C.在振動減弱的區(qū)域,各質(zhì)點都處于波谷D.在振動加強的區(qū)域,有時質(zhì)點的位移等于零解析：兩列波疊加產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象是有條件的,不是隨意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。一個必要條件是兩列波的頻率相同,所以選項A是錯誤的,而選項B是正確的。在振動減弱的區(qū)域里,兩列波引起質(zhì)點的振動是減弱的,質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差。假如兩列波的振幅相同,質(zhì)點振動的振幅就等于零,不行能各質(zhì)點都處于波谷,所以選項C是錯誤的。在振動加強的區(qū)域里,兩列波引起質(zhì)點的振動始終是加強的,質(zhì)點振動得最猛烈,振動的振幅等于兩列波的振幅之和。但這些點始終是振動著的,因而有時質(zhì)點的位移等于零,所以選項D是正確的。答案：BD9如圖所示,正中O是水面上一波源,實、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()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.陰影Ⅲ以外區(qū)域解析：由題圖中可直觀看出,半波長為實虛兩圓半徑之差,且可看出擋板A的尺寸比波長大得多,而小孔B與波長長度差不多。據(jù)波發(fā)生明顯衍射的條件知,該波在擋板A處的衍射現(xiàn)象很不明顯,即可認為波沿直線傳播,故Ⅰ區(qū)內(nèi)水面無波形,故A、C、D選項不正確;該波的波長與小孔B差不多,能夠發(fā)生明顯的衍射,故在陰影區(qū)Ⅲ、Ⅱ之內(nèi)明顯存在衍射波的波形,故B選項正確。答案：B實力提升1已知空氣中的聲速為340m/s?，F(xiàn)有幾種聲波:①周期為120s,②頻率為104Hz,A.①和② B.②和③C.①和③ D.都可以解析：①②③三種聲波的波長分別為λ1=340×120m=17m,λ2=340104m=0.034m,答案：C2聲波能繞過某一建筑物傳播而光波卻不能繞過該建筑物,這是因為()A.聲波是縱波,光波是橫波B.聲波振幅大,光波振幅小C.聲波波長較長,光波波長很短D.聲波波速較小,光波波速很大解析：建筑物尺寸比較大,聲波的波長與它相比,相差不大,能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,而光波波長要短得多,不能發(fā)生明顯的衍射,故C項正確。答案：C3如圖所示,S1、S2是振動狀況完全相同的兩列機械波波源,振幅為A,B、C、D三點分別位于S1、S2連線的中垂線上,且BC=CD。某時刻B是兩列波的波峰相遇點,D是兩列波的波谷相遇點,則()A.B處質(zhì)點的位移始終為2AB.D處質(zhì)點的位移始終為-2AC.C處質(zhì)點的振幅為2AD.D處質(zhì)點的振幅為2A解析：振動加強的點的振動總是加強,但并不是始終處于波峰或波谷,它們都在平衡位置旁邊振動,也有的時刻位移為零。只是振幅為兩列波振幅之和,顯得振動猛烈。答案：CD4在學校運動場上50m直跑道的兩端,分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚聲器。兩個揚聲器連續(xù)發(fā)出波長為5m的聲波。一同學從該跑道的中點動身,向某一端點緩慢行進10m。在此過程中,他聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為()A.2 B.4C.6 D.8解析：設該同學向某一端點運動距離x(m)(x≤10),他所在的位置與兩個端點的距離差Δx=(25+x)-(25-x)=2x,當距離差等于波長的整數(shù)倍時,為聲音最強處,從聲音最強處接著行進,聲音起先由強變?nèi)酢Ｋ杂?n<2x,即n<4,n的取值為0,1,2,3。答案：B5兩列振動方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡諧橫波相遇。下列說法正確的是()A.波峰與波谷相遇處質(zhì)點的振幅為|A1-A2|B.波峰與波峰相遇處質(zhì)點離開平衡位置的位移始終為A1+A2C.波峰與波谷相遇處質(zhì)點的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點的位移D.波峰與波峰相遇處質(zhì)點的振幅肯定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點的振幅解析：依據(jù)簡諧波疊加規(guī)律可知波峰與波谷相遇處的振幅為|A1-A2|,質(zhì)點離開平衡位置的位移在0~|A1-A2|之間不斷改變,A項正確;波峰與波峰相遇處的振幅為A1+A2,質(zhì)點離開平衡位置的位移在0~(A1+A2)之間改變,B、C兩項錯誤,D項正確。答案：AD6如圖甲所示,在xy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧運動的點波源S1(0,4)和S2(0,-2)。兩波源的振動圖線分別如圖乙和圖丙所示。兩列波的波速均為1.00m/s。兩列波從波源傳播到點A(8,-2)的路程差為m,兩列波引起點B(4,1)處質(zhì)點的振動相互(填“加強”或“減弱”),點C(0,0.5)處質(zhì)點的振動相互(填“加強”或“減弱”)。

甲乙丙答案：2減弱加強7兩列簡諧橫波均沿x軸傳播,傳播速度的大小相等。其中一列沿x軸正方向傳播(如圖中實線所示),另一列沿x軸負方向傳播(如圖中虛線所示)。這兩列波的頻率相等,振動方向均沿y軸方向。則圖中x=1m,2m,3m,4m,5m,6m,7m,8m處各點中振幅最大的是x=m處的點,振幅最小的是x=m處的點。

解析：在題圖所示時刻,兩列波引起各質(zhì)點振動的位移和都為零,但其中一些點是振動過程中恰好經(jīng)過平衡位置,而另外一些點是振動減弱。對x=4m處的質(zhì)點,實、虛兩列波均使質(zhì)點從平衡位置向上運動,是同向疊加的,即振幅為兩列波分別引起的振幅之和。同理對x=8m處的質(zhì)點,兩列波都使該質(zhì)點向下振動,也是同向疊加,即是振動加強的點。而x=2m與x=6m處的質(zhì)點則均為反向疊加,即均為振幅最小的點。答案：4、82、6★8波源S1和S2振動方向相同,頻率均為4Hz,分別置于勻稱介質(zhì)中x軸上的O、A兩點處,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。已知兩波源振動的初始相位相同。求:(1)簡諧橫波的波長;(2)OA間合