2023魯科版新教材高中物理選擇性必修第一冊(cè)同步練習(xí)-第3節(jié) 波的干涉和衍射

第3節(jié)波的干涉和衍射

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

題組一波的疊加

1.（多選）兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為Al和A2的相干簡(jiǎn)諧橫波相遇。下列說(shuō)法正確的是（）

A.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為IALA21

B.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移始終為A,+A2

C.波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移

D.波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅

2.（2020四川眉山期末）（多選）在彈性繩左右兩端垂直于繩輕搖一下,產(chǎn)生兩列振幅和波長(zhǎng)都相同的簡(jiǎn)諧橫

波,t=0時(shí)刻兩列波傳播至如圖所示位置。已知左側(cè)波向右傳播的速度大小為vl=lm∕s,下列說(shuō)法正確的是

（）

V2

A.t=2.5S時(shí)刻,0點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的速度方向向上

B.t=3.0S時(shí)刻,0點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的速度方向向下

C.右側(cè)波向左傳播的速度V2的大小與Vl的大小一定相等

D.t=0時(shí)刻坐標(biāo)在x=-2m處的質(zhì)點(diǎn)在t=2S時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到了0點(diǎn)

3.（2020上海建平中學(xué)月考）兩列振幅和波長(zhǎng)都相同而傳播方向相反的波（如圖甲所示），在相遇的某一時(shí)刻

兩列波“消失”（如圖乙所示）。此時(shí)介質(zhì)中x、y兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是（）

?

甲乙

A.X向下,y向上B.X向上,y向下

C.x、y都向上D.x、y都向下

題組二波的干涉現(xiàn)象

4.兩列水波周期均為2XIO2s,振幅均為1cm,它們相遇的區(qū)域中，實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,如圖所示,

下列圖中能表示B點(diǎn)的振動(dòng)圖像的是（）

5.（多選）如圖所示,SnSz是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)機(jī)械波波源,a、b、C三點(diǎn)位于S、Sz連線的中垂線上,

且ab=bc°某時(shí)刻a是兩列波的波峰相遇點(diǎn),c是與a相鄰的兩列波的波谷相遇點(diǎn),則（）

abc

A.a、b、C都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)

B.b是振動(dòng)減弱的點(diǎn)

C.經(jīng)過(guò)5質(zhì)點(diǎn)b在波峰

D.經(jīng)過(guò)《質(zhì)點(diǎn)b在波谷

6.（多選）如圖所示是水面上兩列頻率相同的波在某時(shí)刻的疊加情況，以波源Si、$為圓心的兩組同心圓弧表

示同一時(shí)刻兩列波的波峰（實(shí)線）和波谷（虛線）；Sl的振幅A,=4cm,4的振幅A2=3cm,則下列說(shuō)法正確的是

A.質(zhì)點(diǎn)D是振動(dòng)減弱點(diǎn)

B.質(zhì)點(diǎn)A、D在該時(shí)刻的高度差為14cm

C.再過(guò)半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)B、C是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)

D.質(zhì)點(diǎn)C的振幅為1cm

7.（2020河北邢臺(tái)月考）如圖所示,從入口S處送入某一頻率的聲音,通過(guò)左右兩條管道路徑SAT和SBT,聲音

傳到了出口T處,可以從T處監(jiān)聽(tīng)聲音。右側(cè)的B管可以拉出或推入以改變B管的長(zhǎng)度,開(kāi)始時(shí)左右兩側(cè)管

道關(guān)于S、T連線對(duì)稱(chēng),從S處送入某一頻率的聲音后,將B管逐漸拉出，當(dāng)拉出的長(zhǎng)度為1時(shí),第一次聽(tīng)到最

弱的聲音。設(shè)聲速為V,則該聲音的頻率為（）

題組三波的衍射現(xiàn)象

8.（多選）下列關(guān)于波的衍射的說(shuō)法正確的是（）

A.衍射是機(jī)械波特有的現(xiàn)象

B.對(duì)同一列波,縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯

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.聲波容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是由于聲波波長(zhǎng)較大

9.如圖所示,圖中O點(diǎn)是水面上一波源,實(shí)線、虛線分別表示該時(shí)刻的波峰、波谷,A是擋板,B是小孔,經(jīng)過(guò)

一段時(shí)間,水面上的波形將分布于（）

A.整個(gè)區(qū)域

B.陰影1以外區(qū)域

C.陰影∏以外區(qū)域

D.上述選項(xiàng)均不對(duì)

10.己知空氣中的聲速為340m∕so現(xiàn)有幾種聲波:①周期為1/20s;②頻率為10'Hz;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)生明顯的衍射現(xiàn)象的是（）

A.①和②B.②和③

C.①和③D.都可以

11.（2020上海交大附中月考）如圖所示,S為波源,M、N是兩塊擋板,其中M板固定,N板可左右移動(dòng),兩板中

間有一狹縫,此時(shí)觀察不到A點(diǎn)振動(dòng)。為了使A點(diǎn)能發(fā)生振動(dòng),可采用的方法是（）

A.增大波源的頻率B.增大波源的振幅

C.將波源S向左移D.將N板向左移

能力提升練

題組一波的干涉的應(yīng)用

1.[2021新高考八?。ㄊ校?月聯(lián)考,遼寧卷,5]如圖所示,在xθy平面內(nèi)有兩個(gè)沿Z軸方向（垂直xθy平面）做

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)波源，（1,0）和Sz（4,0）,振動(dòng)方程分別為ZSTAsin（nt+3）?ZSZ=Asin（πt-y）,兩列波的

波速均為1m∕so兩列波在點(diǎn)B（2.5,3）和點(diǎn)C（4,4）相遇時(shí),分別引起B(yǎng)、C處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是相互（）

4

S?:

34方/m

A.加強(qiáng)、加強(qiáng)B.減弱、減弱

C.加強(qiáng)、減弱D.減弱、加強(qiáng)

2.（2022山東泰安二中期中）（多選）如圖所示,Sn8為兩個(gè)振動(dòng)情況完全一樣的波源,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,Si、&在空間共形成了5個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域,如圖中實(shí)線所示。P是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)

域中的一點(diǎn),從圖中可看出以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

%

A.P點(diǎn)到兩波源的距離差等于1.5λ

B.S,產(chǎn)生的波在該區(qū)域傳播速度更大

C.P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最強(qiáng),過(guò)半個(gè)周期后,振動(dòng)變?yōu)樽钊?/p>

D.兩波源之間的距離一定在2個(gè)波長(zhǎng)到3個(gè)波長(zhǎng)之間

3.（2022福建三明期中）（多選）如圖所示,在X軸上有兩個(gè)沿豎直方向振動(dòng)的波源S,>S2（圖中未畫(huà)出），在兩

波源之間有a、b兩點(diǎn),兩點(diǎn)間距離為2m。已知a點(diǎn)振動(dòng)始終減弱且振幅為2cm,b點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)且振幅

為8cm,觀察發(fā)現(xiàn)b點(diǎn)連續(xù)兩次出現(xiàn)在波峰的時(shí)間間隔為2s,假設(shè)a、b之間沒(méi)有振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)。則

下列判斷正確的是()

abx/m

A.兩波源8、&振動(dòng)周期一定相同,且周期為2s

B.兩波源&、Sz在介質(zhì)中產(chǎn)生的機(jī)械波的波長(zhǎng)為4m

C.波源Sl振幅可能是5cm

I).兩波源SnSz在介質(zhì)中產(chǎn)生的機(jī)械波的波速為4m/s

題組二波的干涉與衍射現(xiàn)象的判斷

4.如圖所示,S是水波的波源,x、y是擋板,Si、&是兩個(gè)狹縫(SSl=SS2,狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小)，試回答以下問(wèn)

題：

(1)若閉上S1,只打開(kāi)S,會(huì)看到什么現(xiàn)象？

(2)若，、Sz都打開(kāi),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？

答案全解全析

第3節(jié)波的干涉和衍射

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

1.AD波峰與波谷相遇處,振幅相消,故實(shí)際振幅為IA1-A21,故選項(xiàng)A正確;波峰與波峰相遇處,質(zhì)點(diǎn)的振幅最

大,合振幅為A∣+Az,但此處質(zhì)點(diǎn)仍處于振動(dòng)狀態(tài)中，其位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;振動(dòng)減弱點(diǎn)

和加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;波峰與波峰相遇處振動(dòng)加強(qiáng),波峰與波谷相遇處振動(dòng)減

弱,振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大于振動(dòng)減弱點(diǎn)的振幅,故選項(xiàng)D正確。

2.BC在同一介質(zhì)中,兩列波的波速相等,則t=2.5S時(shí)亥山兩列波各傳播2.5m,此時(shí)兩列波的“波峰”這種

振動(dòng)狀態(tài)傳至。點(diǎn)，因此O點(diǎn)位移向上達(dá)到最大,速度為0,故A錯(cuò)誤,C正確;t=0時(shí)刻坐標(biāo)在x=-3m和x=+3

m處的質(zhì)點(diǎn)都處于平衡位置且向下運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)形式在t=3s時(shí)刻傳至0點(diǎn),此時(shí)0點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的速度方向向下，

故B正確;波在介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng),并不隨波的傳播而遷移,故D錯(cuò)誤。

3.A題圖乙所示的時(shí)刻兩列波波峰與波谷疊加,振動(dòng)減弱,兩列波的振幅相等,兩波“消失”。根據(jù)波形平

移法判斷可知,在題圖乙所示的時(shí)刻，向右傳播的波單獨(dú)引起X的運(yùn)動(dòng)方向向下,y的運(yùn)動(dòng)方向向上，向左傳播

的波單獨(dú)引起X的運(yùn)動(dòng)方向向下,y的運(yùn)動(dòng)方向向上,根據(jù)疊加原理可知,此時(shí)X質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向向下,y質(zhì)點(diǎn)

的運(yùn)動(dòng)方向向上。故選A。

4.C由題可知B點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),其振幅為A=AI+A2=2cm,周期不變,仍為2X10?s。綜上分析,C正確。

5.ACa、b、C三點(diǎn)到波源&與到波源S2的距離相等,三點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤；由題意可知

b點(diǎn)是ac的中點(diǎn),某時(shí)刻a是兩列波的波峰相遇點(diǎn),c是與a相鄰的兩列波的波谷相遇點(diǎn)，則經(jīng)過(guò)!兩列波的

波峰傳到b,質(zhì)點(diǎn)b在波峰,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。

6.BD由圖像可知,D點(diǎn)為兩列波的波谷相遇點(diǎn),是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;此時(shí)A點(diǎn)在加強(qiáng)后的最高點(diǎn),D

點(diǎn)在加強(qiáng)后的最低點(diǎn)，由波的疊加原理可知A、D的高度差為14cm,選項(xiàng)B正確；由于兩列波的頻率相等,疊

加后會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,所以A、D點(diǎn)始終是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),B、C點(diǎn)始終是振動(dòng)減弱點(diǎn),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)C

為振動(dòng)減弱點(diǎn),振幅為A-A2=Icm,選項(xiàng)D正確。

7.C兩列聲波在出口T處發(fā)生干涉,當(dāng)?shù)谝淮温?tīng)到最弱的聲音時(shí),滿足21§,又因?yàn)棣?^,所以f=?選C。

8.BD衍射是一切波特有的現(xiàn)象,所以A、C錯(cuò);發(fā)生明顯衍射的條件是縫、孔或障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或跟

波長(zhǎng)差不多,縫、孔或障礙物越小,衍射現(xiàn)象越明顯,B、D對(duì)。

9.B從題圖中可以看出擋板A的長(zhǎng)度大于水波波長(zhǎng),因此波不會(huì)繞過(guò)擋板A,而小孔B的大小與波長(zhǎng)差不多，

能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故B項(xiàng)正確。

10.C由公式V片,得周期為4s的聲波的波長(zhǎng)為：λ,=vT=340×^m=17m;由公式v=λf得頻率為10'Hz的

聲波的波長(zhǎng)為：λ=y=∣^m=0.034m,發(fā)生明顯衍射的條件是孔徑、障礙物的尺寸小于波長(zhǎng)或者與波長(zhǎng)相差不

大,故①能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象,②不能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。波長(zhǎng)為10m的聲波,障礙物寬度為13m,與該

聲波波長(zhǎng)相差不大,故③能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。因此,能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象的是①和③,故C正確,A、B、

D錯(cuò)誤。

11.D觀察不到A點(diǎn)振動(dòng),說(shuō)明衍射現(xiàn)象不明顯,要使衍射現(xiàn)象明顯,狹縫的尺寸要和波長(zhǎng)差不多或者比波長(zhǎng)

小些,因此可以減小波源的頻率,增大波源的波長(zhǎng);或?qū)板向左移,減小狹縫的尺寸。故A、B、C錯(cuò)誤,D正

確。

能力提升練

1.D由兩列波的振動(dòng)方程可知,這兩列波振動(dòng)步調(diào)相反,其振動(dòng)周期都是T善2s,由V號(hào)得,兩列波的波長(zhǎng)

λ=2π√兩波源S1和Sz至B點(diǎn)的距離差為0,所以點(diǎn)B是振動(dòng)減弱點(diǎn);兩波源S,和Sz到C點(diǎn)的距離差為1m,

為今所以點(diǎn)C是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)。選項(xiàng)D正確,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤。

2.ABC由題意可知,在空間共形成5個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域,則P點(diǎn)到兩波源的距離差等于入，A錯(cuò)誤;S”

S2為振動(dòng)情況完全相同的波源,則SNSz產(chǎn)生的波的傳播速度相等,B錯(cuò)誤;若P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最強(qiáng),過(guò)半個(gè)周

期后,振動(dòng)仍為最強(qiáng),C錯(cuò)誤;因?yàn)镾i、％在空間共形成了5個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域,所以波程差最大大于2個(gè)波長(zhǎng),

但又小于3個(gè)波長(zhǎng),所以?xún)刹ㄔ粗g的距離一定在2個(gè)波長(zhǎng)到3