機(jī)械波的衍射和干涉 同步練習(xí)

機(jī)械波的衍射和干涉同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實(shí)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(hù)吹進(jìn)來(lái)B．雪堆積在背風(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(méi)有影響D．晚上看到水中月亮的倒影答案：C解析：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(chēng)為波的衍射。C與衍射現(xiàn)象相符。2．(2022·濰城區(qū)質(zhì)檢)利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示，則()A．圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象B．圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象C．圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象D．圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象答案：D解析：由波的干涉和衍射概念知，圖a是一列波的傳播，顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b是兩列波的傳播，顯示了波的干涉現(xiàn)象。3．(新建高二檢測(cè))已知空氣中的聲速為340m/s?，F(xiàn)有幾種聲波：①周期為1/20s，②頻率為104Hz，③波長(zhǎng)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．都可以答案：C解析：①、②、③三種聲波的波長(zhǎng)分別為λ1＝340×eq\f(1,20)m＝17m，λ2＝eq\f(340,104)m＝，λ3＝10m，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩聲波的波長(zhǎng)與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確。4．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)情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(huà)，相互間聽(tīng)得清楚，這說(shuō)明聲波在相遇時(shí)互不干擾答案：BCD解析：兩列波相遇時(shí)，每一列引起的振動(dòng)情況都保持不變，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(huà)，聲帶振動(dòng)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，所以聲波到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所說(shuō)的話(huà)，故D正確。5．如圖中S1、S2是兩個(gè)相干波源，由它們發(fā)出的波相互疊加，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則對(duì)a、b、c三點(diǎn)振動(dòng)情況的下列判斷中，正確的是()A．b處的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱B．a(chǎn)處永遠(yuǎn)是波峰與波峰相遇C．b處在這時(shí)刻是波谷與波谷相遇D．c處的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱答案：CD解析：b處此刻是波谷與波谷相遇，過(guò)半周期后變成波峰與波峰相遇，是振動(dòng)始終加強(qiáng)的點(diǎn)，故C對(duì)，A錯(cuò)。a處此刻是波峰與波峰相遇，過(guò)半周期后變成波谷與波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，并非是永遠(yuǎn)波峰與波峰相遇的點(diǎn)，故B錯(cuò)。兩波干涉的結(jié)果是使某些區(qū)域的振動(dòng)是加強(qiáng)的，某些區(qū)域的振動(dòng)是削弱的。這種關(guān)系是穩(wěn)定的，振動(dòng)的加強(qiáng)區(qū)與削弱區(qū)是相互間隔的，存在著嚴(yán)格的分布規(guī)律。即凡波峰與波峰相遇的點(diǎn)或波谷與波谷相遇的點(diǎn)，都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)；凡峰、谷相遇的點(diǎn)，都是振動(dòng)減弱的點(diǎn)，C處此刻是波峰，波谷相遇，過(guò)半周期后是波谷、波峰相遇，它的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱，故D正確。6．(2022·惠州高二檢測(cè))在做水波通過(guò)小孔衍射的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，激發(fā)水波的振子振動(dòng)頻率為5Hz，水波在水槽中傳播速度為s，為使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，使用的小孔直徑d應(yīng)為多少米？答案：d≤解析：由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件知，當(dāng)d≤λ時(shí)滿(mǎn)足要求。由v＝λf得：λ＝，所以d≤。7．在介質(zhì)中常常有幾列波同時(shí)傳播，例如把兩塊石子在不同的地方投入池塘的水中，就有兩列波在水面上傳播。兩列波相遇時(shí)會(huì)不會(huì)像兩個(gè)小球相碰時(shí)那樣，都能改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？答案：兩列波相遇后彼此穿過(guò)，仍保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播，不像小球相碰那樣，改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只是在重疊的區(qū)域里彼此疊加。若兩列波頻率相同，則會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣。能力提升1．一列水波通過(guò)某孔的實(shí)際情況如圖(1)所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長(zhǎng)變大，水波通過(guò)孔后的假想情況如圖(2)四幅圖所示，其假想錯(cuò)誤的圖示有()答案：BD解析：衍射現(xiàn)象是普遍存在的。波遇到障礙物時(shí)都有繞過(guò)障礙物的特性，即衍射現(xiàn)象，但只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或差不多時(shí)才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。2．兩列沿相反方向傳播的振幅和波長(zhǎng)都相同的半波[如圖(甲)]，在相遇的某一時(shí)刻[如圖(乙)]兩列波“消失”，此時(shí)圖中a、b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是()A．a(chǎn)向上，b向下 B．a(chǎn)向下，b向上C．a(chǎn)、b都靜止 D．a(chǎn)、b都向上答案：B解析：由波的疊加原理知，波在相遇時(shí)互不影響地相互通過(guò)，通過(guò)后各自保持原有的狀態(tài)繼續(xù)傳播。在圖(乙)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，a的振動(dòng)是由左行波引起的，b的振動(dòng)是由右行波引起的，根據(jù)波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向之間的關(guān)系可以判定選項(xiàng)B是正確的。3．(2022·成都市高二調(diào)研)如圖表示兩列同頻率相干水波在t＝0時(shí)刻的疊加情況，圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm(且在圖中所示范圍內(nèi)振幅不變)，波速為2m/s，波長(zhǎng)為，E點(diǎn)為BD連線和AC連線的交點(diǎn)。下列敘述正確的是()A．A、C兩點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)的B．振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只有B、E、DC．直線BD上的所有點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)的D．B、D兩點(diǎn)在該時(shí)刻的豎直高度差為8cm答案：CD4．在空曠的廣場(chǎng)上有一堵較高大的墻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A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)，在此過(guò)程中，如果從聲波的衍射來(lái)考慮，則會(huì)聽(tīng)到()A．聲音變響，男聲比女聲更響B(tài)．聲音變響，女聲比男聲更響C．聲音變?nèi)?，男聲比女聲更弱D．聲音變?nèi)?，女聲比男聲更弱答案：D解析：由于MN很高大，故衍射現(xiàn)象比較弱，由于女聲音調(diào)更高，波長(zhǎng)更小，所以衍射更不明顯。5．(鄭州高二檢測(cè))如圖所示是觀察水面波衍射的實(shí)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(huà)出波源所在區(qū)域波的傳播情況，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)孔之后的傳播情況，下列描述正確的是()A．此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象答案：ABC解析：此題考查的知識(shí)點(diǎn)是：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．另外，此題對(duì)觀察、識(shí)圖能力提出了較高要求．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，波的頻率是一定的，又根據(jù)λ＝eq\f(v,f)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；如果孔的大小不變，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。6．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(kāi)S2會(huì)看到什么現(xiàn)象？(2)若S1、S2都打開(kāi)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？(3)上圖中若實(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(kāi)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(kāi)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)情況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開(kāi)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(kāi)，發(fā)生明顯的干涉。(