高中物理 第十二章 機(jī)械波 第四節(jié) 波的衍射和干涉課后跟蹤練習(xí) 新人教版選修3-4

第12章第4節(jié)基礎(chǔ)夯實(shí)1．以下關(guān)于波的衍射的說法，正確的是()A．波遇到障礙物時(shí)，一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．當(dāng)孔的尺寸比波長小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯C．當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時(shí)，衍射現(xiàn)象很明顯D．只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長相差不多時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象答案：B2．(·新建高二檢測)已知空氣中的聲速為340m/s.現(xiàn)有幾種聲波：①周期為1/20s，②頻率為104Hz，③波長為10m，它們傳播時(shí)若遇到寬約為13m的障礙物，能產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)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、③三種聲波的波長分別為λ1＝340×eq\f(1,20)m＝17m，λ2＝eq\f(340,104)m＝0.034m，λ3＝10m，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩聲波的波長與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確．3．(·姜堰市溱潼中學(xué)高二檢測)關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象B．發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同C．在振動(dòng)減弱的區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷D．在振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，有時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于零答案：BD4．(·洛陽市高二檢測)當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，下列說法不正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的B．質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大C．質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)為零D．質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大答案：B5．(·江蘇武進(jìn)中學(xué)高二檢測)如圖所示，S是波源，M、N是兩塊擋板，其中M板固定，N板可以左右移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)A點(diǎn)沒有明顯振動(dòng)，為了使A點(diǎn)能發(fā)生明顯振動(dòng)，可采用的方法是()A．增大波源的頻率B．減小波源的頻率C．將N板向右移D．將N板向左移答案：BD解析：A點(diǎn)要發(fā)生明顯振動(dòng)，就是要出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象，而發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或小孔的尺寸比波長小或者跟波長差不多，當(dāng)狹縫距離不變時(shí)，必須增大波長，而v是一定的，由v＝fλ可知，要增大λ則只要減小f，故B正確．當(dāng)波長λ不變時(shí)，將N板左移，使狹縫距離d減小，也能產(chǎn)生明顯衍射，故D正確．故本題應(yīng)選B、D.6．如圖中S1、S2是兩個(gè)相干波源，由它們發(fā)出的波相互疊加，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則對(duì)a、b、c三點(diǎn)振動(dòng)情況的下列判斷中，正確的是()A．b處的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱B．a(chǎn)處永遠(yuǎn)是波峰與波峰相遇C．b處在這時(shí)刻是波谷與波谷相遇D．c處的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱答案：CD解析：b處此刻是波谷與波谷相遇，過半周期后變成波峰與波峰相遇，是振動(dòng)始終加強(qiáng)的點(diǎn)，故C對(duì)，A錯(cuò)．a(chǎn)處此刻是波峰與波峰相遇，過半周期后變成波谷與波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，并非是永遠(yuǎn)波峰與波峰相遇的點(diǎn)，故B錯(cuò)．兩波干涉的結(jié)果是使某些區(qū)域的振動(dòng)是加強(qiáng)的，某些區(qū)域的振動(dòng)是削弱的．這種關(guān)系是穩(wěn)定的，振動(dòng)的加強(qiáng)區(qū)與削弱區(qū)是相互間隔的，存在著嚴(yán)格的分布規(guī)律．即凡波峰與波峰相遇的點(diǎn)或波谷與波谷相遇的點(diǎn)，都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)；凡峰、谷相遇的點(diǎn)，都是振動(dòng)減弱的點(diǎn)，C處此刻是波峰，波谷相遇，過半周期后是波谷、波峰相遇它的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱，故D正確．7．甲乙二人分乘兩只船在湖中釣魚，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(dòng)10次，當(dāng)甲船位于波峰時(shí)，乙船位于波谷，這時(shí)兩船之間還有一個(gè)波峰，則此水波的波速為多少？若此波在傳播過程中遇到一根豎立的電線桿，是否會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？答案：eq\f(8,3)m/s會(huì)發(fā)生解析：由題意可知T＝eq\f(60,10)s＝6s.設(shè)此波的波長為λ，則有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大于豎立電線桿的尺寸，所以當(dāng)波通過豎立的電線桿時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．8．兩列波在x軸上沿相反方向傳播，如圖所示．兩列波的傳播速度都是v＝6m/s，頻率都是f＝30Hz，在t＝0時(shí)，這兩列波分別從左和右剛剛傳到S1和S2處，使S1和S2都開始向上做簡諧運(yùn)動(dòng)，S1的振幅為2cm，S2的振幅為1cm，已知質(zhì)點(diǎn)A與S1、S2的距離分別為S1A＝2.95m、S2A＝4.25m，當(dāng)兩列波都到達(dá)A點(diǎn)后，答案：1cm解析：兩列波的波長均為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.當(dāng)振源S2產(chǎn)生的波傳到A點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)向上振動(dòng)，這時(shí)振源S1早已使A振動(dòng)，且使A點(diǎn)已振動(dòng)的時(shí)間為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此時(shí)使A回到平衡位置且向下振動(dòng)；根據(jù)波的疊加原理，知A為振動(dòng)減弱區(qū)，振幅為兩列波的振幅之差，即A＝A1－A2＝(2－1)cm＝1cm.能力提升1．兩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“消失”，此時(shí)圖中a、b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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都向上答案：B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)繼續(xù)傳播．在圖(乙)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，a的振動(dòng)是由左行波引起的，b的振動(dòng)是由右行波引起的，根據(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．2．在空曠的廣場上有一堵較高大的墻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A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)，在此過程中，如果從聲波的衍射來考慮，則會(huì)聽到()A．聲音變響，男聲比女聲更響B(tài)．聲音變響，女聲比男聲更響C．聲音變?nèi)?，男聲比女聲更弱D．聲音變?nèi)?，女聲比男聲更弱答案：D3．(·鄭州高二檢測)如圖所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是()A．此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象答案：ABC解析：此題考查的知識(shí)點(diǎn)是：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．另外，此題對(duì)觀察、識(shí)圖能力提出了較高要求．從圖中可以看出，孔的大小與波長相差不多，故能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，A選項(xiàng)正確；由于在同一均勻介質(zhì)中，波的傳播速度沒有變化，波的頻率是一定的，又根據(jù)λ＝eq\f(v,f)可得波長λ沒有變化，所以B選項(xiàng)是正確的；當(dāng)孔擴(kuò)大后，明顯衍射的條件將被破壞，故C選項(xiàng)正確；如果孔的大小不變，使波源頻率增大，則波長減小，孔的尺寸將比波長大，失去明顯的衍射現(xiàn)象的條件，因此D選項(xiàng)不正確．4．兩個(gè)不等幅的脈沖波在均勻介質(zhì)中均以1.0m/s的速率沿同一直線相向傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，圖中小方格的邊長為0.1m，則以下不同時(shí)刻，波形正確的是()答案：ABD解析：當(dāng)t＝0.3s時(shí)，出現(xiàn)A圖的波形，這時(shí)由s＝vt＝0.3m可知，兩波正好剛相遇，所以A正確，同理B與D也正確．5．(·成都市高二調(diào)研)如圖表示兩列同頻率相干水波在t＝0時(shí)刻的疊加情況，圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm(且在圖中所示范圍內(nèi)振幅不變)，波速為2m/s，波長為0.4m，E點(diǎn)為BD連線和AC連線的交點(diǎn)．下列敘述正確的是()A．A、C兩點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)的B．振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只有B、E、DC．直線BD上的所有點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)的D．B、D兩點(diǎn)在該時(shí)刻的豎直高度差為8cm答案：CD6．已知空氣中的聲速為340m/s，現(xiàn)有周期為eq\f(1,20)s和頻率為1×104Hz的兩種聲波，當(dāng)它們傳播時(shí)若遇到寬度約為13m的障礙物，哪種聲波發(fā)生的衍射現(xiàn)象較明顯？答案：周期為eq\f(1,20)s的波衍射現(xiàn)象明顯解析：根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件進(jìn)行處理．周期為eq\f(1,20)s的聲波的波長為λ1＝vT＝340×eq\f(1,20)m＝17m.頻率為1×104Hz的聲波的波長為λ2＝eq\f(v,f)＝eq\f(340,104)m＝0.034m因?yàn)檎系K物的尺寸為13m，所以周期為eq\f(1,20)s的聲波比頻率為1×104Hz的聲波的衍射現(xiàn)象明顯．7．如圖所示，S是水面波的波源，x、y是擋板，S1、S2是兩個(gè)狹縫(SS1＝SS2，狹縫的尺寸比波長小得多)，試回答以下問題：(1)若閉上S1，只打開S2會(huì)看到什么現(xiàn)象？(2)若S1、S2都打開，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？(3)若實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點(diǎn)中，哪些點(diǎn)向上振動(dòng)最強(qiáng)，哪些點(diǎn)向下振動(dòng)最強(qiáng)，哪些點(diǎn)振動(dòng)最弱？解析：(1)只打開S2時(shí)，波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時(shí)，由于狹縫的尺寸比波長小，于是水面波在狹縫S2處發(fā)生衍射現(xiàn)象，水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側(cè)傳播開來．(2)由于SS1＝SS2，從波源發(fā)出的水波傳播到S1、S2處時(shí)它們的振動(dòng)情況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開時(shí)產(chǎn)生相干波，它們?cè)诳臻g相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，