2020年高中物理第二章機(jī)械波2.4波的干涉與衍射練習(xí)(含解析)教科版選修3-4

1、波的干涉與衍射基礎(chǔ)夯實(shí)1.有一障礙物白寬度為 10 m,下列衍射現(xiàn)象最明顯的是A.波長為40 m的波B.波長為9. 9 m的波C.頻率為40 Hz的聲波（聲速v=340 m/s）D.頻率為5 000 MHz的電磁波（波速v=3. 0X108 m/s）答案A解砂中幾列波的波長分別是入a=40 m,入b=9. 9 m,入戶m=8. 5 m,入戶m=0. 06 m,由波發(fā)生明顯衍射的條件知，入a=40 m大于障礙物的尺寸，而其余波長都小于障礙物的尺寸，故正確選項(xiàng)為A。2 . 一列波在傳播過程中通過一個障礙物，發(fā)生了一定程度的衍射，以下哪種情況使衍射現(xiàn)象更明顯（）A.增大障礙物的尺寸 B.增大障礙物的

2、尺寸 C.縮小障礙物的尺寸 D.縮小障礙物的尺寸 答案D,同時增大波的頻率 ,同時減小波的頻率 ,同時增大波的頻率 ,同時減小波的頻率-7 -螞生在介質(zhì)中傳播時波速是由介質(zhì)決定的 ，與波的頻率無關(guān)，所以改變波的頻率不會改變波 速，但由v二入f可知，當(dāng)波速一定時，減小頻率則波長增大，而發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或 孔的尺寸比波長小或跟波長相差不多 ，所以縮小障礙物的尺寸，同時減小波的頻率會使衍射現(xiàn) 象更明顯,D選項(xiàng)正確。故正確選項(xiàng)為 D=3 .（多選）下列關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法正確的是（）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，兩列波的振動情況與相遇前完全相同C.在

3、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.幾個人在同一房間說話，相互間聽得清楚，這說明聲波在相遇時互不干擾答案|bcd附中列波相遇時，每一列波引起的振動情況都保持不變，而質(zhì)點(diǎn)的振動則是兩列波共同作用的結(jié)果，故A選項(xiàng)錯誤，B、C選項(xiàng)正確。幾個人在同一房間說話，聲帶振動發(fā)出的聲波在空間中 相互疊加后，不改變每列波的振幅、頻率，所以聲波傳到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所說 的話，故D選項(xiàng)正確。4 .（多選）兩個不等幅的脈沖波在均勻介質(zhì)中均以1.0 m/s的速率沿同一直線相向傳播，t=0時刻的圖形如圖所示，下圖中小方格的邊長為 0.1 m,則以下不同時刻，波形正確的是（）忤案Abd

4、I解析那沖波在介質(zhì)中傳播,x=vt，當(dāng)t= 0. 3 s時，兩脈沖波各沿波的傳播方向傳播 0. 3 m,恰好相 遇，故A正確。當(dāng)t=0. 4 s、0.5 s、0.6 s時，兩脈沖波各沿波的傳播方向傳播 0.4 m、0. 5 m、 0. 6 m,由波的疊加原理知 B、D正確,C錯誤。5 .（多選）在空氣中的同一區(qū)域內(nèi)，兩列聲波波源的振動情況如圖所示，可以肯定的是（）A.a波源的頻率為b波源頻率的2倍B.a波的波長為b波波長的2倍C.a、b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D.通過同一狹縫，a波的衍射效果比b波明顯答案|BD喊擊波的圖象可以看出，a波的周期是b波白2 2倍，因?yàn)椴ㄋ傧嗟龋ㄍ唤橘|(zhì)），所以a

5、波的波 長是b波的2倍。由波速公式v=Xf可知a波的頻率等于b波的一半。故 A錯而B正確；兩列 波相干的條件是頻率必須相等 ，可知a、b兩列波不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉 ；波長越長，衍射現(xiàn)象越 明顯，故D選項(xiàng)正確。6.（多選）當(dāng)兩列振動情況完全相同的水波發(fā)生干涉時，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，下列說法正確的是（）A.質(zhì)點(diǎn)P的振動始終是加強(qiáng)的B.質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大C.質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大D.質(zhì)點(diǎn)P的位移有時為零擠案Abd網(wǎng)中穩(wěn)定干涉情況下，兩列波波峰在 P點(diǎn)相遇說明P點(diǎn)振動加強(qiáng)，因此P點(diǎn)到兩波源的波程 差為波長的整數(shù)倍，所以A、B項(xiàng)對。但質(zhì)點(diǎn)位移是兩列波引起位移的矢量和，它隨時間周期性變化。所以C錯,D對

6、。7 .小河中有一個實(shí)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，小河水面平 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，可以采用的方法 是（）A.提高拍打水面的頻率8 .降低拍打水面的頻率C.無論怎樣拍打，八都不會振動起來D.無需拍打，A也會振動起來HUb畫口形成的水波能帶動樹葉A振動起來，必須使水面形成的波波長足夠長，衍射現(xiàn)象明顯，可以采用的方法是降低拍打水面的頻率，選項(xiàng)B正確。8.（多選）“聞其聲不見其人”是因?yàn)橐话阏系K物的尺寸（）A.可以跟聲波波長相比較，使聲波發(fā)生明顯衍射8 .比聲波波長大得多，聲波不能發(fā)生衍射C.可以跟光波波長相比較，使

7、光波也發(fā)生衍射D.比光波波長大得多，光波不能發(fā)生明顯衍射答案Ad麗儀生明顯衍射現(xiàn)象的條件為障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多。由于聲波波 長大，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，而光波波長太小，故遇到常見物體或人時，不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 故選A D。9 .兩列波相疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，那么（）A.兩列波的頻率不一定相同B.振動加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)都在波峰上C.振動加強(qiáng)的區(qū)域始終加強(qiáng)，振動減弱的區(qū)域始終減弱D.振動加強(qiáng)的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域不斷周期性地交換位置答案C喊由列波發(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(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，振動減弱區(qū)始終減弱，形成穩(wěn)定的干涉圖樣，C又1

8、D錯；振動加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)振幅最大，它們也在自己的平衡位置附近振動，并不是只在波峰上，B錯。10 .（多選）關(guān)于干涉和衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象11 因衍射是波特有的特征，所以波遇到障礙物時一定能發(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)象答案|CD福申率相同是干涉的必要條件 ,A錯,D又t 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。 11.在空曠的廣場上有一堵較高的墻 MN墻的一側(cè)O點(diǎn)有一個正在播放男女聲合唱歌

9、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，如果從聲波的衍射來考慮，則會聽到（ ）H-IAM q NA.聲音變響亮，男聲比女聲更響B(tài).聲音變響亮，女聲比男聲更響C.聲音變?nèi)?，男聲比女聲更弱D.聲音變?nèi)?，女聲比男聲更弱方案| D曬巾聲頻率較低，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 男聲比女聲更容易發(fā)生衍射，故D選項(xiàng)正確。12 .1 包5卜消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個重要課題，內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣體的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流 運(yùn)行如圖所示，產(chǎn)生的波長為 人的聲波沿水平管道自左向

10、右傳播。在聲波到達(dá)a處時，分成兩束相干波，它們分別通過1和匕的路程，再在b處相遇，即可達(dá)到削弱噪聲的目的。 若A r=r 2-r 1, 則A r等于（）A.波長入的整數(shù)倍B.波長入的奇數(shù)倍C.半波長的奇數(shù)倍D.半波長的偶數(shù)倍fK c回碎達(dá)到削弱噪聲的目的，則波程差應(yīng)等于半波長的奇數(shù)倍，從而保證分成兩束的相干波疊 加后減弱。13 .如果房間外面很嘈雜，你的房門大開，會吵得你心煩意亂。關(guān)上房門，房間就安靜了。如果你沒有把房門關(guān)嚴(yán)，而是留了一條縫，試分析結(jié)果會怎樣呢？m郎房門留了一條縫，房間外的聲音照樣能進(jìn)入房間。因?yàn)槁暡ǖ牟ㄩL比門縫的尺寸要大得 多，故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，房內(nèi)的人能聽見嘈雜聲。能

11、力提升14 .（多選）如圖甲所示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當(dāng)它們相遇時可能出現(xiàn)的波形是圖乙所示的何案|BC砰中兩列波的前半個波形（或后半個波形）相遇時，根據(jù)波的疊加原理，在前半個波形（或后半個波形）重疊的區(qū)域內(nèi)所有的質(zhì)點(diǎn)振動的合位移為零，而兩列波的后半個波形 （或前半個波 形）保持不變，B正確。當(dāng)兩列波完全相遇時（即重疊在一起），由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點(diǎn)振動的位移加倍，C正確。15 .如圖所示，甲、乙兩平面波是振幅相同的相干波 ，甲波沿x軸正方向傳播，乙波沿y軸正方 向傳播，圖中實(shí)線表示某一時刻的波峰位

12、置 ，虛線表示波谷位置，對圖中正方形中央的 a、b、c、 d四點(diǎn)的振動情況，正確的判斷是（）A. a、b點(diǎn)振動加強(qiáng)，c、d點(diǎn)振動減弱B. a、c點(diǎn)振動加強(qiáng)，b、d點(diǎn)振動減弱 C.a、d點(diǎn)振動加強(qiáng)，b、c點(diǎn)振動減弱 D.a、b、c、d點(diǎn)的振動都加強(qiáng)答案卿巾兩列波出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時 ，要產(chǎn)生干涉圖樣，形成一條加強(qiáng)線，一條減弱線加強(qiáng)線、減 弱線彼此相間的穩(wěn)定的干涉圖樣，在圖中設(shè)定 A、B、C D四點(diǎn)，實(shí)線相交點(diǎn)，即波峰與波峰相遇，都是振動加強(qiáng)點(diǎn)，可知BD決定的直線為加強(qiáng)線，過A、C的平行BD直線的兩條直線也應(yīng)是 加強(qiáng)線。a、c兩點(diǎn)在BD直線上，故a、c兩點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn),分別過b、d點(diǎn)且平行于 BD直線

13、的兩條直線均在兩加強(qiáng)線之間，應(yīng)為減弱線，故b、d兩點(diǎn)的振動是減弱點(diǎn)。16 .兩列簡諧波沿 x軸相向而行，波速土勻?yàn)関=0.4 m/s,兩波源分別位于 A B處,t=0時的波形 如圖所示。當(dāng)t=2.5 s時，M點(diǎn)的位移為 cm,N點(diǎn)的位移為 cmu-I- i Ul/CE答案|2 0福邨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 入a=0.2 m,波源B的波長為 入b=0. 4 m,在2. 5 s時間內(nèi)兩列波分別向左和向右傳播的距離均為Ax=vAt=1 m。如圖所示，將兩列波向左和向右分別平移A x=1 m的距離，得到t=2. 5 s時刻的兩列波形圖，顯然此時波A使M質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置

14、向上振動，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2 cm。波A使N質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動，而波B使N質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動， 故N質(zhì)點(diǎn)的位移疊加后為 0 cm。17 .兩列簡諧波頻率相等，波速大小相等，分別沿+x和-x傳播，則圖中x=1、2、3、4、5、6、7、8各點(diǎn)中振幅最大的是 x=的點(diǎn)，振幅最小的是 x=的點(diǎn)。儕案4和8 2和6畫W波頻率相等，疊加發(fā)生干涉，x=2、6的兩點(diǎn)振動總相反，此為峰谷相遇，振動減弱，振幅最 ?。粁=4的質(zhì)點(diǎn)此時位于平衡位置，但兩列波在該點(diǎn)引起的振動均沿y軸正向，則此時x=4的質(zhì)點(diǎn)向y軸正向振動，后兩對波在該處均形成波峰，振幅為兩波振幅之和，是加

15、強(qiáng)區(qū)，振幅最大，同 理x=8的質(zhì)點(diǎn)此時沿 y軸負(fù)向振動，為兩列波的波谷，波谷相遇處，也是加強(qiáng)區(qū)，則振幅最大的 質(zhì)點(diǎn)為x=4、8的質(zhì)點(diǎn)。18 .下圖為某一報(bào)告廳主席臺的平面圖，AB是講臺，S、S2是與講臺上話筒等高的喇叭，它們之間的相互位置和尺寸如圖所示。報(bào)告者的聲音放大后經(jīng)喇叭傳回話筒再次放大時可能會產(chǎn)生嘯 叫。為了避免嘯叫，話筒最好擺放在講臺上適當(dāng)?shù)奈恢?，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340 m/s,若報(bào)告人聲音的頻率為136 Hz,問講臺上這樣的位置有多少個？Hr 4I解析利應(yīng)于聲頻f=136 Hz的聲波的波長是入=2. 5 m式中v=340 m/s是空氣中的聲速。在下圖中，O是AB的中點(diǎn),P是OB上任一點(diǎn)