2020-2021学年第3章 机械波第3节 波的干涉和衍射随堂练习题

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3.3波的干涉和衍射同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册一、选择题（共14题）1．下列关于简谐运动和波的说法正确的是（     ）A．简谐运动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置．B．横波在介质中的传播速度由波源本身的性质决定．C．“闻其声而不见其人”说明：声音能发生衍射现象，光不能发生衍射现象．D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波长变长．2．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（　　）A．10 cm B．5 mC．d≥1 cm D．d≤1 cm3．如图所示，波源S1、S2在同种介质中同时起振，各完成一次全振动，形成两列相向传播且振幅均为A的机械波，O点为S1、S2的中点，则（　　）A．两波源振动频率相同B．O点振动的最大位移为2AC．O点振动的总时间等于波源S2的周期D．M点振动的总时间等于波源S2的周期4．如图所示为两列波叠加的示意图，已知两列波的振动方向、频率完全相同但振幅不同。M、N、O为叠加区域的三个质点，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是 （　　）A．质点N始终静止不动B．质点O始终为振动加强点C．质点M为振动加强点，经过周期，此点振动减弱D．经周期，质点O迁移到M点处5．关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　）A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的衍射原理B．两列波发生干涉时，振动加强区域的质点的位移一定始终最大C．声波容易发生衍射是因为声波的波长较短D．观察薄膜干涉时，应该在入射光的同一侧6．如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是（　　）A．此时刻位于O处的质点正处于平衡位置B．P、N两处的质点始终处在平衡位置C．随着时间的推移，M处的质点将向O处移动D．从此时刻起，经过二分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零7．以下对波的说法中正确的是（     ）A．频率相同的两列波叠加，一定可以发生稳定的干涉现象B．机械波可以在真空中传播C．声波是横波D．波长和障碍物尺寸相近时，衍射现象明显8．甲、乙两列波（无波源）在同种介质中分别向右、向左传播，时刻完整波的波形图如图所示，已知波的传播速度为，下列说法正确的是（　　）。A．甲、乙两列波相遇后会发生干涉现象B．时，处的质点开始向下振动C．时，处质点的位移D．甲、乙两列波从相遇到完全分开所需时间为9．两列振动情况完全相同的水波某时刻的波峰和波谷位置如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，相邻实线与虚线间的距离为0.2m，波速为1m/s，两列波的振幅均为1cm，C点是相邻实线与虚线间的中点，则（　　） A．图示时刻A、B两点的竖直高度差为2cmB．图示时刻C点正处于平衡位置且向水面下运动C．经0.2s，A点偏离平衡位置的位移为-2cmD．F点到两波源的路程差为零10．两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11．如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（ ）A．C、E两点都保持静止不动B．图示时刻 A、B两点的竖直高度差为10cmC．图示时刻C点正处于平衡位置且向水面上运动D．从图示的时刻起经 0.25s，B点通过的路程为10cm12．如图所示，、是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示在某一时刻它所发出的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　）A．质点a为振动减弱点，位移始终为零，B．质点b为振动加强点，经过半个周期后变为振动减弱点C．质点c到两波源的波程差为波长的一半D．此时质点d既不是振动加强点也不是振动减弱点13．一列简谐横波，某时刻的波形如图1所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图2所示，则下列判断正确的是A．该列波沿x轴负方向传播B．该列波的波速大小为1m/sC．若此波遇到另一列简谐横渡并发生稳定干涉现象，则所遇到的波的频率为0.4HzD．若该波遇到一障碍物发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定比40cm大很多14．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图为0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.6m处，下列说法正确的是（　　）A．两列波的周期均为0.16sB．M点起振方向沿y轴正方向C．两列波经1.5s相遇在PQ的中点D．两列波在x=0.6m处相遇后，质点M振动减弱二、填空题（共3题）15．如图所示，在x轴上和处两个振源在时刻同时起振，经过形成图中所示波形甲和乙，则两列波的周期之比________，两列波相遇后_______（填“能”或“不能”）发生的干涉现象，在_______s时刻，处的质点第一次到达正向最大位移处。16．如图所示为两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅均为5cm，波速和波长分别为1m/s和0.5m，则图示时刻A、B两质点的竖直高度差为_______cm，从图示时刻起经0.5s，E质点通过的路程为_______cm 。17．相控阵雷达是在一平板上按点阵形式排布一系列电磁波发射源和接收装置，其性能优异， 广泛应用于尖端战斗机、战舰、导弹等军备和民用 4G、5G 通信设备上。相控阵雷达发射电磁波 的原理可简化成如下模型：在 Y 轴上 A（0、d）和 B（0、- d）两点各有一个波源，向右侧平面 内先后发射两列完全相同脉冲波，在两波干涉加强区域合成一束波向前传播，其它区域信号微弱可忽略不计。已知波速为 c，B 波源比 A 波源早发射时间，求：（1）两波最开始的相遇点在 Y 轴位置；（2）合成波的轨迹方程。三、综合题（共4题）18．如图所示，S是水面波的波源，xy是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1=SS2)，狭缝的尺寸比波长小得多，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？19.如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿正x方向传播（图中实线所示），一列沿x轴负方向传播（图中虚线所示）。这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是哪些点？振幅最小的是x为多少的哪些点？20．如图所示，在操场平面内建立平面直角坐标系，平面内有一半径为R=10 m的圆形轨道，圆心在O处，A、B分别为圆上两点。现于A（-10 m，0）、B（10 m，0）两点分别安装了两个扬声器。两个扬声器连续振动发出简谐声波，其振动图像如下图所示。已知声波在空气中的传播速率为v=340 m/s，两波频率均为f=68 Hz，振幅相等。试求：（1）一同学从B点沿直线运动到A点（不含A、B点），该同学有几次听不到声音及听不到声音的位置坐标；（2）一同学从B点沿圆轨道逆时针运动半周到A点（不含A、B点），该同学听不见声音的点的位置坐标方程。21．向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，试大致画出水波通过图甲的孔和以及遇到图乙中障碍物和之后的传播情况。
参考答案：1．D2．D3．C4．B5．D6．B7．D8．C9．C10．D11．C12．A13．B14．D15．          不能     1.2516．     20     4017.（1）；（2）（）18．(1)只打开S2时，波源S产生的波传播到狭缝S2时，由于狭缝的尺寸比波长小得多，于是水面波在狭缝S2处发生衍射现象，水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来。(2)因为SS1＝SS2，所以从波源发出的水面波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同，当S1、S2都打开时产生相干波，它们在空间相遇时产生干涉现象，一些地方振动加强，一些地方振动减弱，加强区与减弱区相互间隔开，产生稳定的干涉现象。(3)质点B是波谷与波谷相遇处，质点D是波峰与波峰相遇处，故B、D两点是振动最强点；质点A、C是波峰与波谷相遇的点，故A、C两点振动最弱。19．4和8；2和620．（1）x=0，±2.5m，±5m，±7.5m；（2）无，都能听见声音21．由题图可知，孔A和障碍物D跟波长相比相差不多，因此，从孔A传出的波和遇障碍物D之后的波均有明显的衍射现象；孔B和障碍物C跟波长相比相差较大，因此，从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波无明显的衍射现象，在画通过孔A的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A为圆心的；遇障碍物D之后波的传播并没有受影响；而从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波只沿直线传播，所以从孔A、B传出的波和遇障碍物C、D之后的波如图所示。