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

PAGEPAGE6波的衍射和干涉限時(shí)45分鐘總分100分一、單選題(每小題6分，共30分)1．有一障礙物的寬度為10m，下列衍射現(xiàn)象最明顯的是(A)A．波長為40m的波B．波長為9.9m的波C．頻率為40Hz的聲波(聲速v＝340m/s)D．頻率為5000MHz的電磁波(波速v＝3.0×1082．一列波在傳播過程中通過一個(gè)障礙物，發(fā)生了確定程度的衍射，以下哪種狀況使衍射現(xiàn)象更明顯(D)A．增大障礙物的尺寸，同時(shí)增大波的頻率B．增大障礙物的尺寸，同時(shí)減小波的頻率C．縮小障礙物的尺寸，同時(shí)增大波的頻率D．縮小障礙物的尺寸，同時(shí)減小波的頻率3．在空氣中的同一區(qū)域內(nèi)，兩列聲波波源的振動(dòng)狀況如圖所示，可以確定的是(B)A．a(chǎn)波源的頻率為b波源頻率的2倍B．a(chǎn)波的波長為b波波長的2倍C．a(chǎn)、b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D．通過同一狹縫，b波的衍射效果比a波明顯解析：由波的圖象可以看出，a波的周期是b波的2倍，因?yàn)椴ㄋ傧嗟?同一介質(zhì))，由波速公式v＝λf可知a波的波長等于b波的2倍，故A錯(cuò)而B正確；兩列波相干的條件是頻率必需相等，可知a、b兩列波疊加不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，C錯(cuò)誤；波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．4．兩列沿相反方向傳播的振幅和波長都相同的半波如圖(甲)，在相遇的某一時(shí)刻如圖(乙)兩列波“消逝”，此時(shí)圖中a、b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是(B)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，通過后各自保持原有的狀態(tài)接著傳播．在圖(乙)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，依據(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．5.如圖所示表示兩列相干水波的疊加狀況，如圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷．設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m．C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是(C)A．C、Q兩點(diǎn)都保持靜止不動(dòng)B．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為10cmC．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)D．從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0.25s，B點(diǎn)通過的路程為10cm解析：由波的干涉學(xué)問可知圖中加強(qiáng)區(qū)是質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處，減弱區(qū)是過D、F的連線處和過P、Q的連線處，明顯，C點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，不行能靜止，而Q點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)，靜止不動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；A、B在圖示時(shí)刻，A在波峰，B在波谷，它們是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時(shí)的高度差為20cm，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；A、B、C、E均在振動(dòng)加強(qiáng)處，且在同一條直線上，如圖所示，波是由E處向A處傳播的，C點(diǎn)向上方(上方表示水面)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；T＝eq\f(λ,v)＝0.5s,0.25s＝eq\f(1,2)T，在半個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為振幅的2倍，所以振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B的路程為20cm，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二、多選題(每小題8分，共40分)6．圖甲為一列橫波在t＝0時(shí)的波動(dòng)圖象，圖乙為該波中x＝2m處質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象，下列說法正確的是(CD)A．若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則所遇到的波的頻率為0.25HzB．若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物尺寸確定比4m大許多C．再過0.5s，P點(diǎn)的動(dòng)能最大D．波沿x軸正方向傳播解析：由圖乙可知該波的頻率為1Hz，由波的干涉條件可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖甲可知該波的波長λ＝4m，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；再過0.5sP點(diǎn)處于平衡位置動(dòng)能最大，選項(xiàng)C正確；由甲、乙圖象可判選項(xiàng)D正確．7.如圖所示為兩個(gè)完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確的是(BC)A．A點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)減弱B．B點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)仍減弱C．C點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)仍加強(qiáng)D．D點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)解析：A點(diǎn)是波峰和波峰疊加，為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，且始終振動(dòng)加強(qiáng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B點(diǎn)是波峰和波谷疊加，為振動(dòng)減弱點(diǎn)，且始終振動(dòng)減弱，故選項(xiàng)B正確；C點(diǎn)處于振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，振動(dòng)始終加強(qiáng)，故選項(xiàng)C正確；D點(diǎn)為波峰與波谷疊加，為振動(dòng)減弱點(diǎn)，且始終振動(dòng)減弱，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8．兩個(gè)振動(dòng)狀況完全一樣的波源S1和S2相距6m，它們?cè)诳臻g產(chǎn)生的干涉圖樣如圖所示，圖中實(shí)線表示振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，虛線表示振動(dòng)減弱的區(qū)域．下列說法正確的是(AC)A．兩波源的振動(dòng)頻率確定相同B．虛線確定是波谷與波谷相遇處C．兩列波的波長都是2mD．兩列波的波長都是1m解析：因?yàn)樾纬煞€(wěn)定的干涉圖樣，所以兩波源的頻率確定相同，A正確；因?yàn)镾1和S2相距6m，由干涉圖樣可得，兩列波的波長都是2m，C正確，D錯(cuò)誤；虛線是振動(dòng)減弱區(qū)，是波峰與波谷相遇處，B錯(cuò)誤．9．如圖所示，S1、S2是振動(dòng)狀況完全相同的兩個(gè)機(jī)械波波源，振幅為A.a、b、c三點(diǎn)分別位于S1、S2連線的中垂線上，且ab＝bc.某時(shí)刻a是兩列波波峰的相遇點(diǎn)，c是兩列波波谷的相遇點(diǎn)，則(CD)A．a(chǎn)處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為2B．c處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為－2C．b處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2D．c處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2解析：因?yàn)閍、b、c三點(diǎn)均在S1、S2連線的中垂線上，則各點(diǎn)到S1、S2的距離相等，則S1與S2到各點(diǎn)的波程差為零，S1與S2振動(dòng)狀況相同，則a、b、c各點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，振動(dòng)加強(qiáng)并不是位移不變，而是振幅為2A10．如圖所示，S1、S2為兩個(gè)振動(dòng)狀況完全一樣的波源，兩列波的波長都為λ，它們?cè)诮橘|(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個(gè)振動(dòng)減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動(dòng)減弱區(qū)域中的一點(diǎn)，從圖中可看出(BD)A．P點(diǎn)到兩波源的距離差等于2λB．P點(diǎn)始終不振動(dòng)C．P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最弱，過半個(gè)周期后，振動(dòng)變?yōu)樽顝?qiáng)D．當(dāng)一列波的波峰傳到P點(diǎn)時(shí)，另一列波的波谷也確定傳到P點(diǎn)解析：振動(dòng)減弱點(diǎn)到兩波源距離差等于半波長的奇數(shù)倍，A錯(cuò)；兩波源振動(dòng)狀況相同，故P點(diǎn)振幅為零，B對(duì)，C錯(cuò)；在P點(diǎn)合位移為零，故其中一列波的波峰傳播到P點(diǎn)時(shí)，另一列波的波谷也傳播到P點(diǎn)，D對(duì)．三、非選擇題(共30分)11．(9分)如圖所示，兩列簡諧波頻率相等，波速大小相等，分別沿x軸正方向和x軸負(fù)方向傳播，則圖中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各點(diǎn)中振幅最大的是x＝4、8的點(diǎn)，振幅最小的是x＝2、6的點(diǎn)．解析：頻率相等的兩列波疊加發(fā)生干涉，2、6兩點(diǎn)振動(dòng)總相反，此時(shí)為峰谷相遇，振動(dòng)減弱，振幅最小．質(zhì)點(diǎn)4此時(shí)位于平衡位置，但兩列波在該點(diǎn)引起的振動(dòng)均沿y軸正方向，則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)4沿y軸正方向振動(dòng)，eq\f(1,4)T后兩列波在該處均形成波峰，振幅為兩波振幅之和，是加強(qiáng)區(qū)，振幅最大；同理，質(zhì)點(diǎn)8此時(shí)沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，eq\f(1,4)T后為兩列波的波谷與波谷相遇處，也是加強(qiáng)區(qū)，故振幅最大的質(zhì)點(diǎn)為4和8.疊加時(shí)不僅位移為分位移的矢量和，速度也為分速度的矢量和，另外本題也可把兩列波沿各自傳播方向平移eq\f(1,4)T、eq\f(1,2)T等，再看各點(diǎn)位移狀況．12．(10分)如圖所示，相鄰實(shí)線間的距離等于一個(gè)波長，試大致畫出波通過孔A和B以及遇到障礙物C和D之后的傳播狀況．答案：如圖所示解析：由題圖可知，孔A和障礙物D跟波長相差不多，因此，從孔A傳出的波和遇障礙物D之后的波均有明顯的衍射現(xiàn)象；孔B和障礙物C跟波長相比相差較大，因此，從孔B傳出的波和遇障礙物C之后的波無明顯的衍射現(xiàn)象．在畫通過孔A的衍射波時(shí)要強(qiáng)調(diào)畫出的同心半圓都是以孔A為圓心的；遇障礙物D之后波的傳播并沒有受影響；而從孔B傳出的波和遇障礙物C之后的波只沿直線傳播．所以從孔A、B傳出的波和遇障礙物C、D之后的波如圖所示．13．(11分)在右圖中，A、B是同一介質(zhì)中的兩相干波源，其振幅均為A＝5cm，頻率均為f＝100Hz，當(dāng)A點(diǎn)為波峰時(shí)