2020-2021学年5 波的干涉与衍射练习题

3.5波的干涉和衍射同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，发现电磁波可以在真空传播而机械波不能，但电磁波与机械波一样也可以产生干涉现象．

如图所示，AI机器人比赛要求按规定直线OO1行走，某兴趣小组设想如下方案：在O点两侧适当距离对称放置两个信号发射源S1和S2，信号源可以各发射相同频率的电磁波信号，信号发射后可以向四周各个方向传播，用波的干涉原理来引导机器人走规定直线．下列说法正确的是（     ）

A．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）持续减弱

B．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）保持不变

C．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）持续增强

D．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）交替变化

2．关于波的衍射，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．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显

C．孔越大，则衍射现象越明显

D．当障碍物的尺寸与波长差不多时，会发生明显的衍射现象

3．如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可左右移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点振动，为了能观察到A点的振动，可采用的方法是（　　）

A．增大波源的频率 B．增大波源的振幅

C．将波源S向左移 D．将N板向左移

4．如图（甲）所示，两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波，在如图（乙）所示的某一时刻，两列波“消失”，此时介质中x、y两质点的运动方向是（　　）

A．x向下，y向上 B．x向上，y向下 C．x，y都向上 D．x，y都静止

5．下列现象不属于波的明显衍射现象的是（　 　）

A．“隔墙有耳” B．“空山不见人，但闻人语声”

C．河中芦苇后面没有留下无波的区域 D．池中假山前有水波，假山后无水波

6．如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）；S1的振幅A1=4 cm，S2的振幅A2=3 cm，则下列说法正确的是（　　）

A．质点D是振动减弱点

B．质点A、D在任何时刻的高度差为14 cm

C．再过半个周期，质点B、C是振动加强点

D．质点C的振幅为1 cm

7．如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)

A．a点的振动加强，e点的振动介于加强点和减弱点之间

B．c、f两点的振动加强

C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换

D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰

8．一列水波穿过小孔发生了明显衍射现象，衍射后水波与衍射前水波相比（　　）

A．波长变短 B．频率变高 C．波速不变 D．振幅不变

9．如图所示，两波源分别位于x=-2×10-1m和x=12×10-1m处，形成两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波，两列波的波速均为v=0.4m/s，两波源的振幅均为2cm，t=0时刻两波的图象如图中所示，此时平衡位置处于x=0.2m和x=0.8m的质点P和Q刚开始振动．质点M的平衡位置处于x=0.5m处，关于各质点运动情况判断正确的是

A．质点M刚开始振动时的方向沿y轴的负方向

B．t=0.75s时刻，质点P、Q都运动到M点

C．t=1s时刻，质点M的位移为4cm

D．这两列波相遇时将发生干涉，M点振动始终加强，位移始终最大

10．甲、乙两列横波在同一均匀介质传播，甲波沿x轴正方向，乙波沿x轴负方向，时刻两列波恰好在坐标原点相遇，波形图如图所示，则（　　）

A．两列波不能产生干涉现象

B．两列波叠加后，坐标原点处的质点振动减弱

C．时刻坐标原点处的质点速度为零

D．两列波叠加后，x轴上处的质点振幅为10cm

11．水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况如图所示，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅均为2cm，波速为2m/s，波长为8cm，E点是B、D和A、C连线的交点，下列说法中正确的是（ ）

A．AC两处的质点是振动加强的点

B．BD两处的质点在该时刻的竖直高度差是4cm

C．E处质点是振动减弱的点

D．经0.02s，B处质点通过的路程是8cm

12．如图所示，某同学利用平底水槽研究水波传播时的现象，下列说法正确的是（　　）

A．甲图是观察水波穿过狭缝后的情景，此时水波没有发生衍射现象

B．甲图中狭缝的宽度变窄时，可以观察到明显的衍射现象

C．乙图是两列水波相遇时的干涉现象，两列水波的频率不同

D．乙图中某些区域在某时刻振动加强，经过半个周期后振动减弱

13．在水波的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率是5Hz,水波在水槽中的传播速度是0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d，应为（   ）

A．10cm B．5m C．d＞1cm D．d≤1cm

14．两列完全相同的波叠加后产生的干涉图样.实线和虚线表示同一时刻的波峰和波谷．若a、 b、c、d四点位置如图所示，那么再过半个周期后，下列叙述正确的是

A．b 点变为振动加强点，c 点变为振动减弱点

B．a 点仍为振动减弱点，c 点仍为振动加强点

C．b 点变为振动加强点，d 点变为振动加强点

D．a 点仍为振动加强点，b 点仍为振动减弱点

15．如图所示，在同一均匀介质中有和两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全相反，和之间相距两个波长，B点为和连线的中点，今以B点为圆心，以为半径画圆，在该圆周的上半圆部分（和两波源除外）共有几个振动加强的点（　　）

A．2个 B．3个 C．4个 D．5个

二、填空题（共4题）

16．判断下列说法的是否正确：

（1）孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。(    )

（2）孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象。(    )

（3）超声波比普通声波的波长小。(    )

17．如图所示，操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。小红同学走到离操场不远的教学大楼后面，此时已经完全看不到操场上的喇叭了，但依然可以听到喇叭的声音，这是声波的____（选填“干涉”或“衍射”）现象；小红同时发现，喇叭播放的音乐声有所减弱，但____（选填“高音”或“低音”）部分减弱得较明显一些。

18．行星绕太阳转动的向心力由________________________充当；声波能绕过某一建筑物而传播，这是因为声波发生了______．

19．一条弹性绳子呈水平状态.M为绳子中点,两端P.Q同时开始上下振动,一小段时间后产生的波形如图所示,对于其后绳上各点的振动情况,以下判断正确的是_____(填正确答案标号)

A．两列波将同时到达中点M

B．M点的位移大小在某时刻可能为零

C．中点M的振动总是加强的

D．两列波波速之比为1:2

E绳的两端点P、Q开始振动的方向相同

三、综合题（共4题）

20．如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4m，若S1、S2振动频率均为10Hz，两列波的波速均为10m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R=BS1为半径画圆．

（1）该波的波长为多少？

（2）在S1、S2连线之间(S1和S2两波源点除外)振动减弱的点有几个？

（3）在该圆周上(S1和S2两波源点除外)共有几个振动加强的点？

21．某学习小组利用电磁打点计时器的振动片做振源研究波的叠加。如图1所示，两个相同的打点计时器的振动片A、B（已去掉振针）间连一条细线，细线绷紧。将两个计时器连接同一学生电源交流输出端，频率为。稳定后，线上有些地方振动加强，有些地方振动减弱，可观察到如图2所示的驻波，波节为振动抵消的点，波腹为振动加强的点，A、B两个波节中间还有C、D两个波节，A、B间距离m。波腹上下最大距离为cm。

（1）求振动片的振幅及细线上形成波的波长和波速；

（2）若改变细线的张紧程度，发现A、B间只有两个波节，求波速的可能范围。

22．健身运动中的战绳训练俗称“甩大绳”，是绝佳的锻炼方式。它不仅能够提升肌肉力量，还会对平衡性、稳定性、爆发力等综合体能有着惊人的训练益处。如图甲所示，小李握住绳子端，小明握住绳子端，从时同时开始上下持续振动，产生的横波以一定速率沿细绳传播，忽略其它因素的影响，绳子上各点的振动可视为竖直方向的简谐振动。已知两端间距为，点的振动图像如图乙所示，点的振动图像如图丙所示，两列波在时同时到达绳子中点。求：

（1）两列波的波长；

（2）质点第一次偏离平衡位置的位移为的时刻。（规定向上为位移的正方向）

23．如图所示，置于均匀介质中x轴上P、Q两点处的两个波源S1、S2，它们做简谐运动的表达式均为y＝Asin5πt，两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，已知PM＝2m，MQ＝3m，M点振动的振幅为2A，求：简谐横波在该均匀介质中的传播速度v．

参考答案：

1．A

2．D

3．D

4．A

5．D

6．D

7．D

8．C

9．C

10．D

11．D

12．B

13．D

14．D

15．C

16．     错误     正确     正确

17．     衍射     高音

18．     太阳对行星的万有引力     衍射现象

19．ABE

20．（1）该波的波长为1m；（2）在S1、S2连线之间(S1和S2两波源点除外)振动减弱的点有8个；（3）在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有14个振动加强的点．

21．（1），，；（2）

22．（1）2m；（2）1.1s

23．