2024-2025學(xué)年高中物理第十二章機械波第4節(jié)波的衍射和干涉練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGE5-波的衍射和干涉[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．某些波在肯定條件下才有衍射現(xiàn)象B．不是全部的波在任何狀況下都有衍射現(xiàn)象C．一切波在肯定條件下才有衍射現(xiàn)象D．一切波在任何狀況下都有衍射現(xiàn)象解析：衍射現(xiàn)象是波在傳播過程中所特有的特征，沒有條件，故一切波在任何狀況下都有衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯，故D正確．答案：D2．關(guān)于波的干涉，下列說法正確的是()A．只有橫波才能發(fā)生干涉，縱波不能發(fā)生干涉B．只要是兩列以上的波，在相遇的區(qū)域內(nèi)都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉C．能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的波頻率肯定相同D．干涉是機械波特有的現(xiàn)象解析：干涉是波特有的性質(zhì)，任何波只要滿意相干條件都能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．答案：C3．關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是()A．兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加B．兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點C．兩列頻率相同的波相遇時，介質(zhì)中振動加強的質(zhì)點在某時刻的位移可能是零D．兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的質(zhì)點的位移總是比振動減弱的質(zhì)點的位移大解析：兩列波相遇時肯定疊加，沒有條件，A錯誤；振動加強是指振幅增大，而不只是波峰與波峰相遇，B錯誤；加強點(減弱點)的振幅增大(減小)，質(zhì)點仍舊在自己的平衡位置兩側(cè)振動，故某時刻的位移可以是振幅范圍內(nèi)的任何值，C正確，D錯誤．答案：C4．兩列沿相反方向傳播的、振幅和波長都相同的半波(如圖甲)，在相遇的某一時刻(如圖乙)兩列波“消逝”，此時圖中a、b質(zhì)點的振動方向是()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都向上解析：a、b質(zhì)點的振動方向是兩列波振動的疊加，依據(jù)波的傳播方向和波形圖，可判知質(zhì)點的振動方向，選項B正確．答案：B5．(多選)當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時，假如兩列波的波峰在P點相遇，下列說法正確的是()A．質(zhì)點P的振動有時是減弱的B．質(zhì)點P的振動始終是加強的C．質(zhì)點P的振幅最大D．質(zhì)點P的位移始終最大解析：P點是兩列波的波峰的相遇點，故其振動始終是加強的，A錯誤，B正確；質(zhì)點P處于振動加強區(qū)，振幅最大，C正確；對于某一個振動的質(zhì)點，位移是會隨時間改變的，D錯誤．答案：BC6．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，俯視圖如圖所示，小河水面安靜．現(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．無需拍打，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，必需使水面形成的水波波長足夠長，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．(多選)波長為60m和17m的兩列聲波在空氣中傳播時，下列敘述正確的是()A．波長為60m的聲波比17m的聲波傳播速度慢B．波長為60m的聲波比17m的聲波頻率小C．波長為60m的聲波比17m的聲波易發(fā)生明顯衍射D．波長為17m的聲波不能發(fā)生衍射解析：不管波長為多少，聲波在空氣中的傳播速度都約為340m/s，由波長、波速、頻率關(guān)系v＝λf可知，波長越長，頻率越小，所以A錯，B對．由發(fā)生明顯衍射的條件可知，波長越長，越簡單發(fā)生明顯衍射，C對．任何波都可以發(fā)生衍射，D錯．答案：BC8．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：由題圖中可以直觀看出，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．依據(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(rèn)為波沿直線傳播，故陰影Ⅰ區(qū)域內(nèi)水面無波形；該波的波長與小孔B差不多，能夠產(chǎn)生明顯的衍射，故在陰影Ⅲ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)存在明顯的衍射波形，故B選項正確．答案：B9．在圖中，A、B是同一介質(zhì)中兩相干波源，其振幅均為A＝5cm，頻率均為f＝100Hz，當(dāng)A點為波峰時，B點恰好為波谷，波速v＝10m/s，推斷P點為振動加強點還是振動減弱點？解析：A到P與B到P的波程差為Δx＝25m－15m＝10m．這兩列波的波長為λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(10,100)m＝0.1m．10m恰好為0.1m的整數(shù)倍，又因A、B步調(diào)相反，因此P點為減弱點．答案：減弱點[B組素養(yǎng)提升]10．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，圖中實線表示某一時刻的波峰位置，實線相交點為A、B、C、D，虛線表示波谷位置，對圖中正方形中心的a、b、c、d四點的振動狀況，正確的推斷是()A．a(chǎn)、b點振動加強，c、d點振動減弱B．a(chǎn)、c點振動加強，b、d點振動減弱C．a(chǎn)、d點振動加強，b、c點振動減弱D．a(chǎn)、b、c、d點振動都加強解析：當(dāng)兩列波出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時，要產(chǎn)生干涉圖樣，形成一條加強線、一條減弱線……即加強線、減弱線彼此相間隔的穩(wěn)定的干涉圖樣，圖中實線相交點A、B、C、D，即波峰與波峰相遇，都是振動加強點，可知B、D確定的直線為加強線，過A、C平行于BD直線的兩條直線也應(yīng)是加強線，a、c兩點在BD直線上，故a、c點是振動加強點，分別過b、d點且平行于BD直線的兩條直線均在兩加強線之間，應(yīng)為減弱線，故b、d兩點的振動減弱．答案：B11．(多選)如圖所示，S1、S2為兩個振動狀況完全一樣的波源，兩列波的波長都為λ，它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個振動減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動減弱區(qū)域中的一點，從圖中可看出()A．P點到兩波源的距離差等于1.5λB．P點始終不振動C．P點此時刻振動最弱，過半個周期后，振動變?yōu)樽顝奃．當(dāng)一列波的波峰傳到P點時，另一列波的波谷也肯定傳到P點解析：振動減弱點到兩波源距離差等于半波長的奇數(shù)倍，依據(jù)P點所處虛線的位置可知，P點到S1、S2的距離之差為1.5λ，選項A正確；兩波源振動狀況相同，故P點振幅為零，P點始終為振動減弱點，選項B正確，選項C錯誤；在P點合位移為零，故其中一列波的波峰傳播到P點時，另一列波的波谷也肯定傳播到P點，選項D正確．答案：ABD12．甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚，兩船相距24m．有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動20次，當(dāng)甲船位于波峰時，乙船位于波谷，這時兩船之間還有5個波峰．(1)此水波的波長為多少？波速為多少？(2)若此波在傳播過程中遇到一根豎直的電線桿，是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？(3)若該波經(jīng)過一跨度為30m的橋洞，橋墩直徑為3m，橋墩處能否看到明顯衍射？(4)若該橋為一3m寬的涵洞，洞后能否發(fā)生明顯衍射？解析：(1)由題意知：周期T＝eq\f(60,20)s＝3s.設(shè)波長為λ，則5λ＋eq\f(λ,2)＝24m，λ＝eq\f(48,11)m.由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(48,11×3)m/s＝eq\f(16,11)m/s.(2)由于λ＝eq\f(48,11)m，大于豎直電線桿的直徑，所以此波通過豎直的電線桿時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．(3)(4)由于λ＝eq\f(48,11)m>3m，所以此波無論是通過直徑為3m的橋墩，還是通過寬為3m的涵洞，都能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象．答案：(1)eq\f(48,11)meq\f(16,11)m/s(2)會(3)能(4)能[C組學(xué)霸沖刺]13．甲、乙兩列完全相同的橫波分別從波源A、B兩點沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖象如圖所示，假如兩列波的波速都是10m/s，求：(1)甲、乙兩列波的頻率各是多少？(2)第幾秒末兩列波相遇？相遇時C、D兩點間有哪些位移最大？解析：(1)由圖知λ＝4m，又因v＝10m/s所以由f＝eq\f(v,λ)得f＝eq\f(10,4)Hz＝2.5Hz故甲、乙兩列波的頻率均為2.5Hz.(2)設(shè)經(jīng)t時間兩波相遇，則2v