2021年新课标版物理选修3-4双基限时练10-波的衍射和干涉.docx

双基限时练(十)　波的衍射和干涉
1．下列现象或事实属于衍射现象的是(　　)
A．风从窗户吹进来
B．雪积累在背风的屋后
C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响
D．晚上看到水中月亮的倒影
解析　波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射．C项与衍射现象相符．
答案　C
2．已知空气中的声速为340 m/s.现有几种声波：
①周期为 s，②频率为104Hz，③波长为10 m．它们传播时若遇到宽约为13 m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是(　　)
A．①和② B．②和③
C．①和③ D．①②③
解析　①、②、③三种声波的波长分别为λ1＝340× m＝17 m，λ2＝ m＝0.034 m，λ3＝10 m，依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项正确．
答案　C
3．两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，那么(　　)
A．两列波的频率不肯定相同
B．振动加强区域的各质点都在波峰上
C．振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱
D．振动加强的区域和振动减弱的区域不断周期性地交换位置
解析　两列波发生稳定的干涉的条件必需是两列波的频率相同且相位差恒定，故A错；且振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱，形成稳定的干涉图样，C对、D错；振动加强区域的各质点只是振幅最大，它们也在自己的平衡位置四周振动，并不是只在波峰上，B错．
答案　C
4．利用发波水槽得到的水面波形如图①、②所示，则(　　)

①

②
A．图①、②均显示了波的干涉现象
B．图①、②均显示了波的衍射现象
C．图①显示了波的干涉现象，图②显示了波的衍射现象
D．图①显示了波的衍射现象，图②显示了波的干涉现象
解析　由波的干涉和衍射概念知，题图①是一列波的传播，显示了波的衍射现象，题图②是两列波的传播，显示了波的干涉现象．
答案　D

5．S1和S2是相干波源，它们发出的两列波在空间相遇发生干涉，如图所示．实线表示波峰，虚线表示波谷，则(　　)
A．振动加强的点有a、b、c、d四点
B. a、b、c、d均为振动减弱的点
C. b、c为振动加强的点
D. a、d为振动加强的点
解析　在两列波发生干涉后波峰和波峰叠加的区域、波谷和波谷叠加的区域，为振动加强的区域，图中a、d为加强的点，波峰和波谷叠加的区域为振动减弱的点，图中c、b为减弱的点．
答案　D
6．(多选题)关于干涉和衍射现象的正确说法是(　　)
A．两列波在介质中叠加肯定产生干涉现象
B．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时肯定能发生明显衍射现象
C．叠加规律运用于一切波
D．只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象
解析　频率相同是产生干涉的必要条件，故A选项错误，D选项正确；一切波在任何条件下都会发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小，衍射现象才能明显，故B选项错误；波的叠加，没有条件限制，故C选项正确．
答案　CD

7．(多选题)一列水波通过某孔的实际状况如图所示，现把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，对水波通过孔后的假想状况的四幅图中，其假想错误的图示有(　　)

A．孔变小　 B．孔变小 　
C．波长变大 　 D．波长变大
解析　把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，这样当水波到达孔后就能发生明显的衍射现象，故A、C选项假想正确．
答案　BD

8．在空旷的广场上有一堵较高的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源，某人从图中的A点走到墙后的B点．在此过程中，若从声波的衍射来考虑，则会听到(　　)
A．声音变洪亮，男声比女声更响
B．声音变洪亮，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
解析　男声频率较低，在空气中的声波波长较长，女声频率较高，在空气中的声波波长较短，所以男声比女声更简洁发生衍射，故D选项正确．
答案　D

9．(多选题)如图所示，S1、S2是振动状况完全相同的两个机械波源，振幅为A.a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上，且ab＝bc，某时刻a是两列波的波峰相遇点，c是两列波的波谷相遇点，则(　　)
A．a处质点的位移始终为2A
B．c处质点的位移始终为－2A
C．b处质点的振幅为2A
D．c处质点的振幅为2A
解析　两振源S1、S2振动状况相同，a、b、c是两振源连线中垂线上的点，则波源到达a、b、c三点的波程差为零，即a、b、c三点都处于振动加强的点，振动加强的点的位移也在不断的变化，只是振幅等于两列波的振幅之和，故C、D选项正确．
答案　CD

10．(多选题)如图所示是水波干涉示意图，S1、S2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源频率相同，振幅相等，下列说法正确的是(　　)
A．质点A一会儿在波峰，一会儿在波谷
B．质点B一会儿在波峰，一会儿在波谷
C．质点C一会儿在波峰，一会儿在波谷
D．质点D一会儿在波峰，一会儿在波谷
解析　由题意可知，A、B、D是振动加强的点，C为振动减弱的点，故C选项错误．
答案　ABD
11．如图所示为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一个小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________.

解析　由同一波源分成的两列波频率相同，这符合两列机械波干涉的条件，当两波的路程差等于半波长的奇数倍时，振动减弱，当路程差等于波长的整数倍时，振动加强．
答案　相同　减小　增大
12．两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v＝0.4 m/s，两波源分别位于A、B处，t＝0时的波形如图所示．当t＝2.5 s，M点的位移为________cm，N点的位移为________cm.

解析　本题考查波的形成与传播、波的叠加．由图可看出波源A的波长为λA＝0.2 m，波源B的波长为λB＝0.4 m，在0～2.5 s时间内两列波分别向左和向右传播的距离均为Δx＝vΔt＝1 m．如图所示，将两列波向左和向右分别平移Δx＝1 m的距离，得到t＝2.5 s时刻的两列波形图，明显此时波A使M质点处于平衡位置向上振动，而波B使M质点处于波谷位置，故M质点的位移叠加后为2 cm.波A使N质点处于平衡位置向上振动，而波B使N质点处于平衡位置向上振动，故N质点的位移叠加后为0 cm.

答案　2　0

13．波源S1和S2振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2 m，如图所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：
(1)简谐横波的波长；
(2)OA间合振动振幅最小的点的位置．
解析　(1)设简谐横波波长为λ，频率为f，
则v＝λf，代入已知数据，得λ＝1 m
(2)以O点为坐标原点，
设P为OA间的任意一点，其坐标为x，
则两波源到P点的波程差Δl＝x－(2－x)，0≤x≤2.
其中x、Δl以m为单位．
合振动振幅最小的点的位置满足Δl＝λ，k为整数，所以x＝k＋，
可得－≤k≤，故k＝－2、－1、0、1.
解得：x＝0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m
答案　(1) 1 m
(2) x＝0.25 m　0.75 m　1.25 m　1.75 m
14．如图所示，两个完全相同的声源S1、S2发出两列频率、振幅、相位完全相同的声波，波长为2 m，S1在原点，S2在x轴上x＝4 m处，一人沿y轴正方向行驶，在y>0的区域内能听到几次强音？

解析　在y>0上一点P，要振动加强应满足－y＝kλ(k＝0,1,2,3…)，由几何关系可知0<kλ<4，即0<k<2，则k＝1，只能听到1次强音．
答案　1次