高中物理 第十二章 机械波 第四节 波的衍射和干涉课后跟踪练习 新人教版选修3-4

第12章第4节基础夯实1．以下关于波的衍射的说法，正确的是()A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B．当孔的尺寸比波长小时，衍射现象明显C．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显D．只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象答案：B2．(·新建高二检测)已知空气中的声速为340m/s.现有几种声波：①周期为1/20s，②频率为104Hz，③波长为10m，它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是()A．①和② B．②和③C．①和③ D．都可以答案：C解析：①、②、③三种声波的波长分别为λ1＝340×eq\f(1,20)m＝17m，λ2＝eq\f(340,104)m＝0.034m，λ3＝10m，根据发生明显衍射现象的条件可知，①、③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多，能产生明显的衍射现象，故C正确．3．(·姜堰市溱潼中学高二检测)关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是()A．任意两列波都能产生稳定干涉现象B．发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D．在振动加强的区域，有时质点的位移等于零答案：BD4．(·洛阳市高二检测)当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法不正确的是()A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的位移始终最大C．质点P的位移有时为零D．质点P的振幅最大答案：B5．(·江苏武进中学高二检测)如图所示，S是波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可以左右移动，两板中间有一狭缝，此时A点没有明显振动，为了使A点能发生明显振动，可采用的方法是()A．增大波源的频率B．减小波源的频率C．将N板向右移D．将N板向左移答案：BD解析：A点要发生明显振动，就是要出现明显的衍射现象，而发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小或者跟波长差不多，当狭缝距离不变时，必须增大波长，而v是一定的，由v＝fλ可知，要增大λ则只要减小f，故B正确．当波长λ不变时，将N板左移，使狭缝距离d减小，也能产生明显衍射，故D正确．故本题应选B、D.6．如图中S1、S2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，则对a、b、c三点振动情况的下列判断中，正确的是()A．b处的振动永远互相减弱B．a处永远是波峰与波峰相遇C．b处在这时刻是波谷与波谷相遇D．c处的振动永远互相减弱答案：CD解析：b处此刻是波谷与波谷相遇，过半周期后变成波峰与波峰相遇，是振动始终加强的点，故C对，A错．a处此刻是波峰与波峰相遇，过半周期后变成波谷与波谷相遇，是振动加强点，并非是永远波峰与波峰相遇的点，故B错．两波干涉的结果是使某些区域的振动是加强的，某些区域的振动是削弱的．这种关系是稳定的，振动的加强区与削弱区是相互间隔的，存在着严格的分布规律．即凡波峰与波峰相遇的点或波谷与波谷相遇的点，都是振动加强的点；凡峰、谷相遇的点，都是振动减弱的点，C处此刻是波峰，波谷相遇，过半周期后是波谷、波峰相遇它的振动永远互相减弱，故D正确．7．甲乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24m，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动10次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波速为多少？若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？答案：eq\f(8,3)m/s会发生解析：由题意可知T＝eq\f(60,10)s＝6s.设此波的波长为λ，则有24＝λ＋eq\f(λ,2)，λ＝16(m)∴v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(16,6)m/s＝eq\f(8,3)m/s.由于λ＝16m大于竖立电线杆的尺寸，所以当波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象．8．两列波在x轴上沿相反方向传播，如图所示．两列波的传播速度都是v＝6m/s，频率都是f＝30Hz，在t＝0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处，使S1和S2都开始向上做简谐运动，S1的振幅为2cm，S2的振幅为1cm，已知质点A与S1、S2的距离分别为S1A＝2.95m、S2A＝4.25m，当两列波都到达A点后，答案：1cm解析：两列波的波长均为λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(6,30)m＝0.2m．S1A＝2.95m＝eq\f(2.95,0.2)λ，S2A＝4.25m＝eq\f(4.25,0.2)λ＝21eq\f(1,4)λ.当振源S2产生的波传到A点时，A点向上振动，这时振源S1早已使A振动，且使A点已振动的时间为t＝eq\f(4.25－2.95,6)s＝eq\f(13,60)s＝eq\f(\f(13,60),\f(1,30))T＝6eq\f(1,2)T，因此振源S1此时使A回到平衡位置且向下振动；根据波的叠加原理，知A为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即A＝A1－A2＝(2－1)cm＝1cm.能力提升1．两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波[如图(甲)]，在相遇的某一时刻[如图(乙)]两列波“消失”，此时图中a、b质点的振动方向是()A．a向上，b向下B．a向下，b向上C．a、b都静止D．a、b都向上答案：B解析：由波的叠加原理知，波在相遇时互不影响地相互通过，通过后各自保持原有的状态继续传播．在图(乙)所对应的时刻，a的振动是由左行波引起的，b的振动是由右行波引起的，根据波的传播方向和质点的振动方向之间的关系可以判定选项B是正确的．2．在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源．某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到()A．声音变响，男声比女声更响B．声音变响，女声比男声更响C．声音变弱，男声比女声更弱D．声音变弱，女声比男声更弱答案：D3．(·郑州高二检测)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象答案：ABC解析：此题考查的知识点是：波发生明显衍射现象的条件．另外，此题对观察、识图能力提出了较高要求．从图中可以看出，孔的大小与波长相差不多，故能够发生明显的衍射现象，A选项正确；由于在同一均匀介质中，波的传播速度没有变化，波的频率是一定的，又根据λ＝eq\f(v,f)可得波长λ没有变化，所以B选项是正确的；当孔扩大后，明显衍射的条件将被破坏，故C选项正确；如果孔的大小不变，使波源频率增大，则波长减小，孔的尺寸将比波长大，失去明显的衍射现象的条件，因此D选项不正确．4．两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0m/s的速率沿同一直线相向传播，t＝0时刻的波形如图所示，图中小方格的边长为0.1m，则以下不同时刻，波形正确的是()答案：ABD解析：当t＝0.3s时，出现A图的波形，这时由s＝vt＝0.3m可知，两波正好刚相遇，所以A正确，同理B与D也正确．5．(·成都市高二调研)如图表示两列同频率相干水波在t＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm(且在图中所示范围内振幅不变)，波速为2m/s，波长为0.4m，E点为BD连线和AC连线的交点．下列叙述正确的是()A．A、C两点都是振动加强的B．振动加强的点只有B、E、DC．直线BD上的所有点都是振动加强的D．B、D两点在该时刻的竖直高度差为8cm答案：CD6．已知空气中的声速为340m/s，现有周期为eq\f(1,20)s和频率为1×104Hz的两种声波，当它们传播时若遇到宽度约为13m的障碍物，哪种声波发生的衍射现象较明显？答案：周期为eq\f(1,20)s的波衍射现象明显解析：根据发生明显衍射现象的条件进行处理．周期为eq\f(1,20)s的声波的波长为λ1＝vT＝340×eq\f(1,20)m＝17m.频率为1×104Hz的声波的波长为λ2＝eq\f(v,f)＝eq\f(340,104)m＝0.034m因为障碍物的尺寸为13m，所以周期为eq\f(1,20)s的声波比频率为1×104Hz的声波的衍射现象明显．7．如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点向上振动最强，哪些点向下振动最强，哪些点振动最弱？解析：(1)只打开S2时，波源S产生的波传播到狭缝S2时，由于狭缝的尺寸比波长小，于是水面波在狭缝S2处发生衍射现象，水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来．(2)由于SS1＝SS2，从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同，当S1、S2都打开时产生相干波，它们在空间相遇时产生干涉现象，