2019-2020学年高中物理第12章机械波第4节波的衍射和干涉练习含解析新人教版选修3-4

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1、第4节波的衍射和干涉一、选择题1在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水波槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为()A10 cmB5 mCd1 cm Dd1 cm解析：选D设小孔的直径为d，水波波长为，当d时发生明显的衍射，由题知水波的波长 m0.01 m1 cm.即孔径d应与1 cm相当或比它还小故选D.2. (多选)如图所示，图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是()A使波源的频率增大B使波源的频率减小C移动

2、N使狭缝的间距增大D移动N使狭缝的间距减小解析：选BD要发生明显的衍射，障碍物的尺寸或宽度比波长小或与波长相差不多，本题中要使狭缝满足明显衍射的条件即将狭缝间距变小，或将波长变长，B、D正确3两列机械波在介质中产生干涉现象，它们的振幅分别为A1和A2，某一时刻介质中质点P的位移大小为A1A2，则()A质点P的振幅一直为A1A2B质点P的振幅再过半个周期为|A1A2|C质点P的位移大小一直为A1A2D质点P的位移大小再过半个周期为零解析：选A相干波的叠加是稳定的，即质点P的振幅一直为A1A2，故A正确，B错误；质点的位移是随时间变化的，故C错误；此刻，P在波峰或波谷，半个周期后P点将运动到波谷或

3、波峰，位移大小为A1A2，故D错误4(2019开封高中期末)已知S1、S2为水波槽中的两个波源，它们在同一水槽中分别激起两列水波，已知两列波的波长12，某时刻在P点两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是 ()AP点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强BP点始终在波峰CP点的振动不遵守波的叠加原理，P点的运动也不始终加强DP点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终加强解析：选D两波源产生的波都在水中传播，故波速v相等，而两列波的波长12，根据vf可知，两列波的频率不同，所以两列波不能产生干涉现象，不能形成稳定的干涉图样，A错误；任意两列波都可以叠加，C错误，D正确；P点在其平衡位置附近振动，B错

4、误5(多选)(2019河南大学附属中学期中)如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，下列说法正确的是()A从图示时刻开始，经过0.01 s质点a通过的路程为0.4 mB从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置C若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹，则另一列波的频率为50 HzD若该波传播中遇到宽约3 m的障碍物，则能发生明显的衍射现象解析：选ACD由题图读出波长为4 m，则周期为T s0.02 s，质点做简谐运动时，在一个周期内通过的路程是四个振幅，则从图示时刻开始，经过0.01 s质点a通过的路程为s2A0.4 m，故A正确；波沿x轴正方

5、向传播，则此时质点b向远离平衡位置运动，而质点a向平衡位置运动，则质点b比质点a后到达平衡位置，故B错误；该列波的频率为f50 Hz，要想发生干涉，频率需相同，故C正确；若该波传播中遇到宽约3 m的障碍物，该波波长4 m大于障碍物的尺寸，故能发生明显的衍射现象，故D正确6(多选)(2018冀州中学期中)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()A两列波将同时到达中点MB两列波波速之比为12C中点M的振动总是加强的DM点的位移大小在某时刻可能为零解析：选AD波在同种介质中传播，波速相同，由于M为绳

6、子中点，所以两波同时到达M点，故A正确，B错误；由于波长的不同，因此两波在M点相遇时，M点的振动并不总是加强或减弱；当两波刚传到M点时，此时刻位移为零，所以M点的位移大小在某时刻可能为零，故C错误，D正确故选AD.7(2019山西大学附属中学期中)如图所示为两列沿绳传播的(虚线表示甲波，实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形图，M为绳上x0.2 m处的质点，则下列说法正确的是()A这两列波将发生干涉现象，质点M的振动始终加强B由图示时刻开始，再经甲波周期的，质点M将位于波峰C甲波的速度v1比乙波的速度v2大D因波的周期未知，故两列波波速的大小无法比较解析：选A两列波都在同一种介质中传播，波速一样

7、，波长一样，则两列波频率一样，这两列波将发生干涉现象，选项C、D错误；该时刻两列波在质点M处的振动都向下，所以始终加强，选项A正确；再经周期，质点M将位于波谷，选项B错误8(多选)(2019全国卷)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是 ()A不同质点的振幅都相同B不同质点振动的频率都相同C不同质点振动的相位都相同D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E同一质点处，两列波的相位差不随时间变化解析：选BDE在波的

8、干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和，质点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差，A选项错误；沿波的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点的相位不是都相同，C选项错误；两波源振动频率相同，其他各质点均做受迫振动，故频率均与振源频率相同，周期均与振动片的周期相同，B、D选项正确；同一质点到两波源的距离确定，故波程差恒定，即相位差保持不变，E选项正确9(多选)某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环

9、境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波则()A降噪过程实际上是声波发生了干涉B降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音C降噪声波与环境噪声的传播速度相等DP点经过一个周期传播的距离为一个波长解析：选AC分析题意可知，降噪过程实际上是声波发生了干涉，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，频率相同，由于两列声波等幅反相，使噪声振动减弱，A选项正确；降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，B选项错误；机械波传播的速度由介质决定，则知降噪声波与环境噪声的传播速度相等，C选项正确；机械波在传播过程中，介质中的质点不会随波移动，D选项错误10.消除噪声污染是当前环境保护的一

10、个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声干涉型消声器的结构及气流运行如图所示产生的波长为的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的若rr2r1，则r等于()A波长的整数倍 B波长的奇数倍C半波长的奇数倍 D半波长的偶数倍解析：选C当rr2r1(2n1)(n0,1,2，3)时，振动减弱，当rr2r1n(n0,1,2,3)时振动加强，故C对二、非选择题11.如图是两个波源振动频率相同、振动方向相同的两列波在空间传播的情景，实线表示波峰，虚线表示

11、波谷a为虚线交点，b为实线交点，c为a与b连线的中点(1)从图示时刻开始，经过周期，a、b、c各点分别处于什么位置？(2)从图示时刻开始，经过周期，a、b、c各点又分别处于什么位置？解析：(1)由题图可知，此刻a、b点分别是两列波的波谷相遇点和波峰相遇点，都是振动加强点；而c点处于加强区域，所以c点也是加强点，a、b、c三点的振幅为两列波的振幅之和此刻a点在波谷，b点在波峰，c点在平衡位置，经周期后，a点在波峰，b点在波谷，c点仍在平衡位置(2)经过周期，a点在平衡位置，将向波谷振动；b点在平衡位置，将向波峰振动；c点为a、b的中点，所以此刻c点在波峰答案：(1)a在波峰，b在波谷，c在平衡位

12、置(2)a在平衡位置，b在平衡位置，c在波峰12有频率相同、振动方向相同的两个声源S1和S2，如图所示一人站在声源北方的A点，此人此时听到的声音很响，这个人向东慢慢移动，声音逐渐减弱，到B点时几乎听不到声音，测得A、B间距离为1.5 m则：(1)S1、S2声波的波长为多少？(2)若此人由B点再向正南方向移动，声音逐渐变响，那么，此人沿正南方向至少走多远，声音又变得很响？解析：(1)依题意，A在S1S2的中垂线上，S1AS2A，此点为声波叠加振动加强处，走到B点几乎听不到声音，B点是声波叠加振动减弱处，则S1BS2B由几何关系S1B5 m，2 m.(2)设人沿BS2走到C点，振动又一次加强S1CS2C2 mS2C2(S2C2)2S1S22得S2C1.25 m，BCBS2S2C(41.25) m2.75 m.答案：(1)2 m(2)2.75 m