課時(shí)訓(xùn)練9波的衍射和干涉

1、.課時(shí)訓(xùn)練9波的衍射和干預(yù)題組一波的衍射1.有一障礙物的寬度為10 m,以下衍射現(xiàn)象最明顯的是A.波長(zhǎng)為40 m的波B.波長(zhǎng)為9.9 m的波C.頻率為40 Hz的聲波聲速v=340 m/sD.頻率為5 000 MHz的電磁波波速v=3.0×108 m/s解析:題中幾列波的波長(zhǎng)分別是A=40 m,B=9.9 m,C=34040 m=8.5 m,D=3×1085 000×106 m=0.06 m,由波發(fā)生明顯衍射的條件知,A=40 m大于障礙物的尺寸,而其余波長(zhǎng)都小于障礙物的尺寸,故正確選項(xiàng)為A。答案:A2.一列波在傳播過(guò)程中通過(guò)一個(gè)障礙物,發(fā)生了一定程度的衍射,以下

2、哪種情況使衍射現(xiàn)象更明顯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)減小波的頻率解析:波在介質(zhì)中傳播時(shí)波速是由介質(zhì)決定的,與波的頻率無(wú)關(guān),所以改變波的頻率不會(huì)改變波速,但由v=f可知,當(dāng)波速一定時(shí),減小頻率那么波長(zhǎng)增大,而發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多,所以縮小障礙物的尺寸,同時(shí)減小波的頻率會(huì)使衍射現(xiàn)象更明顯,D選項(xiàng)正確。故正確選項(xiàng)為D。答案:D題組二波的疊加3.多項(xiàng)選擇以下關(guān)于兩列波相遇時(shí)疊加的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.相遇后,振幅小的一列波將減弱,振幅大的一列波將加強(qiáng)B.

3、相遇后,兩列波的振動(dòng)情況與相遇前完全一樣C.在相遇區(qū)域,任一點(diǎn)的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和D.幾個(gè)人在同一房間說(shuō)話,互相間聽(tīng)得清楚,這說(shuō)明聲波在相遇時(shí)互不干擾解析:兩列波相遇時(shí),每一列波引起的振動(dòng)情況都保持不變,而質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)那么是兩列波共同作用的結(jié)果,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B、C選項(xiàng)正確。幾個(gè)人在同一房間說(shuō)話,聲帶振動(dòng)發(fā)出的聲波在空間中互相疊加后,不改變每列波的振幅、頻率,所以聲波傳到人的耳朵后,仍能分辨出不同的人所說(shuō)的話,故D選項(xiàng)正確。答案:BCD4.兩列簡(jiǎn)諧波沿x軸相向而行,波速均為v=0.4 m/s,兩波源分別位于A、B處,t=0時(shí)的波形如下圖。當(dāng)t=2.5 s時(shí),M點(diǎn)的位移為cm,

4、N點(diǎn)的位移為cm。 解析:由圖可看出波源A的波長(zhǎng)為A=0.2 m,波源B的波長(zhǎng)為B=0.4 m,在2.5 s時(shí)間內(nèi)兩列波分別向左和向右傳播的間隔 均為x=vt=1 m。如下圖,將兩列波向左和向右分別平移x=1 m的間隔 ,得到t=2.5 s時(shí)刻的兩列波形圖,顯然此時(shí)波A使M質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng),而波B使M質(zhì)點(diǎn)處于波谷位置,故M質(zhì)點(diǎn)的位移疊加后為2 cm。波A使N質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng),而波B使N質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng),故N質(zhì)點(diǎn)的位移疊加后為0 cm。答案:205.多項(xiàng)選擇兩個(gè)不等幅的脈沖波在均勻介質(zhì)中均以1.0 m/s的速率沿同一直線相向傳播,t=0時(shí)刻的圖形如下圖,以下圖中

5、小方格的邊長(zhǎng)為0.1 m,那么以下不同時(shí)刻,波形正確的選項(xiàng)是解析:脈沖波在介質(zhì)中傳播,x=vt,當(dāng)t=0.3 s時(shí),兩脈沖波各沿波的傳播方向傳播0.3 m,恰好相遇,故A正確。當(dāng)t=0.4 s、0.5 s、0.6 s時(shí),兩脈沖波各沿波的傳播方向傳播0.4 m、0.5 m、0.6 m,由波的疊加原理知B、D正確,C錯(cuò)誤。答案:ABD題組三波的干預(yù)6.多項(xiàng)選擇在空氣中的同一區(qū)域內(nèi),兩列聲波波源的振動(dòng)情況如下圖,可以肯定的是A.a波源的頻率為b波源頻率的2倍B.a波的波長(zhǎng)為b波波長(zhǎng)的2倍C.a、b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù)D.通過(guò)同一狹縫,a波的衍射效果比b波明顯解析:由波的圖象可以看出,a波的周期

6、是b波的2倍,因?yàn)椴ㄋ傧嗟韧唤橘|(zhì),所以a波的波長(zhǎng)是b波的2倍。由波速公式v=f可知a波的頻率等于b波的一半。故A錯(cuò)而B(niǎo)正確;兩列波相干的條件是頻率必須相等,可知a、b兩列波不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù);波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,故D選項(xiàng)正確。答案:BD7.多項(xiàng)選擇當(dāng)兩列振動(dòng)情況完全一樣的水波發(fā)生干預(yù)時(shí),假如兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的B.質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大C.質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大D.質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)為零解析:在穩(wěn)定干預(yù)情況下,兩列波波峰在P點(diǎn)相遇說(shuō)明P點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),因此P點(diǎn)到兩波源的波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍,所以A、B項(xiàng)對(duì)。但質(zhì)點(diǎn)位移是兩列波引起位移的矢量和,它隨時(shí)

7、間周期性變化。所以C錯(cuò),D對(duì)。答案:ABD8.兩列簡(jiǎn)諧波頻率相等,波速大小相等,分別沿+x和-x傳播,那么圖中x=1、2、3、4、5、6、7、8各點(diǎn)中振幅最大的是x=的點(diǎn),振幅最小的是x=的點(diǎn)。 解析:兩波頻率相等,疊加發(fā)生干預(yù),x=2、6的兩點(diǎn)振動(dòng)總相反,此為峰谷相遇,振動(dòng)減弱,振幅最小;x=4的質(zhì)點(diǎn)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軸正向,那么此時(shí)x=4的質(zhì)點(diǎn)向y軸正向振動(dòng),T4后兩對(duì)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x=8的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)沿y軸負(fù)向振動(dòng),T4為兩列波的波谷,波谷相遇處,也是加強(qiáng)區(qū),那么振幅最大的質(zhì)點(diǎn)為x=4、8的質(zhì)點(diǎn)。答案:

8、4和82和6建議用時(shí):30分鐘1.利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示,那么A.圖a、b均顯示了波的干預(yù)現(xiàn)象B.圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象C.圖a顯示了波的干預(yù)現(xiàn)象,圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象D.圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖b顯示了波的干預(yù)現(xiàn)象解析:由波的干預(yù)和衍射概念,圖a是一列波的傳播,顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖b是兩列波的傳播,顯示了衍射干預(yù)現(xiàn)象。答案:D2.多項(xiàng)選擇“聞其聲不見(jiàn)其人是因?yàn)橐话阏系K物的尺寸A.可以跟聲波波長(zhǎng)相比較,使聲波發(fā)生明顯衍射B.比聲波波長(zhǎng)大得多,聲波不能發(fā)生衍射C.可以跟光波波長(zhǎng)相比較,使光波也發(fā)生衍射D.比光波波長(zhǎng)大得多,光波不能發(fā)生明顯衍射解析:發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的

9、條件為障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多。由于聲波波長(zhǎng)大,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,而光波波長(zhǎng)太小,故遇到常見(jiàn)物體或人時(shí),不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,應(yīng)選A、D。答案:AD3.多項(xiàng)選擇如圖甲所示,沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長(zhǎng)均相等,當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是圖乙所示的甲乙解析:當(dāng)兩列波的前半個(gè)波形或后半個(gè)波形相遇時(shí),根據(jù)波的疊加原理,在前半個(gè)波形或后半個(gè)波形重疊的區(qū)域內(nèi)所有的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合位移為零,而兩列波的后半個(gè)波形或前半個(gè)波形保持不變,B正確。當(dāng)兩列波完全相遇時(shí)即重疊在一起,由波的疊加原理可知,所有質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和,使得所有的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移加倍,C

10、正確。答案:BC4.兩列波相疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干預(yù)現(xiàn)象,那么A.兩列波的頻率不一定一樣B.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)都在波峰上C.振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域始終加強(qiáng),振動(dòng)減弱的區(qū)域始終減弱D.振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域不斷周期性地交換位置解析:兩列波發(fā)生穩(wěn)定的干預(yù)現(xiàn)象的條件是兩列波的頻率一樣且相位差恒定,故A錯(cuò);且振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng),振動(dòng)減弱區(qū)始終減弱,形成穩(wěn)定的干預(yù)圖樣,C對(duì),D錯(cuò);振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)振幅最大,它們也在自己的平衡位置附近振動(dòng),并不是只在波峰上,B錯(cuò)。答案:C5.多項(xiàng)選擇關(guān)于干預(yù)和衍射現(xiàn)象,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.兩列波在介質(zhì)中疊加,一定產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象B.因衍射是波特有的特征,所以波遇到障礙物

11、時(shí)一定能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C.疊加規(guī)律適用于一切波D.只有頻率一樣的兩列波疊加才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù)現(xiàn)象解析:頻率一樣是干預(yù)的必要條件,A錯(cuò),D對(duì);一切波在任何條件下都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,但只有障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相差不多,或比波長(zhǎng)小時(shí),衍射現(xiàn)象才最明顯,B錯(cuò);波的疊加沒(méi)有條件,C對(duì)。答案:CD6.如下圖,甲、乙兩平面波是振幅一樣的相干波,甲波沿x軸正方向傳播,乙波沿y軸正方向傳播,圖中實(shí)線表示某一時(shí)刻的波峰位置,虛線表示波谷位置,對(duì)圖中正方形中央的a、b、c、d四點(diǎn)的振動(dòng)情況,正確的判斷是A.a、b點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),c、d點(diǎn)振動(dòng)減弱B.a、c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),b、d點(diǎn)振動(dòng)減弱C.a、d點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),b、c點(diǎn)振動(dòng)減弱D

12、.a、b、c、d點(diǎn)的振動(dòng)都加強(qiáng)解析:當(dāng)兩列波出現(xiàn)干預(yù)現(xiàn)象時(shí),要產(chǎn)生干預(yù)圖樣,形成一條加強(qiáng)線,一條減弱線加強(qiáng)線、減弱線彼此相間的穩(wěn)定的干預(yù)圖樣,在圖中設(shè)定A、B、C、D四點(diǎn),實(shí)線相交點(diǎn),即波峰與波峰相遇,都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),可知BD決定的直線為加強(qiáng)線,過(guò)A、C的平行BD直線的兩條直線也應(yīng)是加強(qiáng)線。a、c兩點(diǎn)在BD直線上,故a、c兩點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),分別過(guò)b、d點(diǎn)且平行于BD直線的兩條直線均在兩加強(qiáng)線之間,應(yīng)為減弱線,故b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)是減弱點(diǎn)。答案:B7.在空曠的廣場(chǎng)上有一堵較高的墻MN,墻的一側(cè)O點(diǎn)有一個(gè)正在播放男女聲合唱歌曲的聲源,某人從圖中的A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)。在此過(guò)程中,假如從聲波的衍射來(lái)考慮

13、,那么會(huì)聽(tīng)到A.聲音變響亮,男聲比女聲更響B(tài).聲音變響亮,女聲比男聲更響C.聲音變?nèi)?男聲比女聲更弱D.聲音變?nèi)?女聲比男聲更弱解析:男聲頻率較低,在空氣中的聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng),女聲頻率較高,在空氣中的聲波波長(zhǎng)較短,所以男聲比女聲更容易發(fā)生衍射,故D選項(xiàng)正確。答案:D8.消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題,內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣體的過(guò)程中都發(fā)出噪聲,干預(yù)型消聲器可以用來(lái)削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。干預(yù)型消聲器的構(gòu)造及氣流運(yùn)行如下圖,產(chǎn)生的波長(zhǎng)為的聲波沿程度管道自左向右傳播。在聲波到達(dá)a處時(shí),分成兩束相干波,它們分別通過(guò)r1和r2的路程,再在b處相遇,即可到達(dá)削弱噪聲的目的。假設(shè)r=r2-

14、r1,那么r等于A.波長(zhǎng)的整數(shù)倍B.波長(zhǎng)的奇數(shù)倍C.半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍D.半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍解析:要到達(dá)削弱噪聲的目的,那么波程差應(yīng)等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,從而保證分成兩束的相干波疊加后減弱。答案:C9.假如房間外面很嘈雜,你的房門大開(kāi),會(huì)吵得你心煩意亂。關(guān)上房門,房間就安靜了。假如你沒(méi)有把房門關(guān)嚴(yán),而是留了一條縫,試分析結(jié)果會(huì)怎樣呢?答案:假設(shè)房門留了一條縫,房間外的聲音照樣能進(jìn)入房間。因?yàn)槁暡ǖ牟ㄩL(zhǎng)比門縫的尺寸要大得多,故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,房?jī)?nèi)的人能聽(tīng)見(jiàn)嘈雜聲。10.如圖為某一報(bào)告廳主席臺(tái)的平面圖,AB是講臺(tái),S1、S2是與講臺(tái)上話筒等高的喇叭,它們之間的互相位置和尺寸如下圖。報(bào)告者的聲音放大后經(jīng)喇叭傳回話筒再次放大時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生嘯叫。為了防止嘯叫,話筒最好擺放在講臺(tái)上適當(dāng)?shù)奈恢?在這些位置上兩個(gè)喇叭傳來(lái)的聲音因干預(yù)而相消。空氣中聲速為340 m/s,假設(shè)報(bào)告人聲音的頻率為136 Hz,問(wèn)講臺(tái)上這樣的位置有多少個(gè)?解析:對(duì)應(yīng)于聲頻f=136 Hz的