2021学年3.5 波的干涉与衍射课时练习

3.5波的干涉与衍射基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．在开展研究性学习活动中，某校同学进行了如下实验：如图所示，从入口S处送入某一频率的声音，通过左右两条管道SAT和SBT传到了出口T处，并可以从T处监听声音，左侧B管可以拉出或推入以改变B管的长度，开始时左右两侧管道关于S、T对称，从S处送入某一频率的声音后，将B管逐渐拉出，当拉出的长度为l时，第一次听到最小的声音，设声速为v，则该声音的频率为 （　　）

A． B．

C． D．

2．各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（①、②图）或障碍物（③、④图），每两条相邻（图中曲线）之间距离表示一个波长，其中能发生明显衍射现象的有（    ）

A．③④ B．②④ C．①③ D．①②

3．如图所示，、为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的波长，该时刻在点两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是（　　）

A．点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强

B．点始终在波峰

C．点的振动不遵循波的叠加原理，点的运动也不始终加强

D．点的振动遵循波的叠加原理，但并不始终加强

4．观察水面波衍射的实验装置如图所示，CA、BD是挡板，它们之间有一个缝，S是波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长。则波穿过缝之后

A．波纹间距变大 B．波的振幅变大

C．观察不到衍射现象 D．偏离直线传播路径

5．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 m

C．d≥1 cm D．d≤1 cm

6．如图所示，在两列相干简谐横波的叠加区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷。两列波的振幅均为0.1m，波速为2m/s，波长为0.2m，E、F两点分别是AB、BC连线的中点，下列说法正确的是（　　）

A．E经过0.2s的路程为1.6m

B．此时图中E正经过平衡位置且向上运动

C．A与C始终处于波峰

D．A与D的竖直高度差始终为0.2m

7．关于波的干涉，下列说法中正确的是（　　）

A．只有横波才会有干涉现象

B．只有纵波才会有干涉现象

C．两列波相遇就一定产生干涉现象

D．只有频率相同的两列波才会发生干涉现象

8．如图所示的平面内，光束a由真空从圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（　　）

A．在玻璃砖中，光速b的传播速度小于c的传播速度

B．b、c两束单色光可以产生稳定的干涉图样

C．玻璃砖对光束b的折射率小于对光束c的折射率

D．在真空中光束b的波长大于光束c的波长

9．声波是一种机械波，具有波的特性，关于声波下列说法中正确的是（　　）

A．不同频率的声波在空气中相遇时不会叠加

B．高频声波和低频声波相遇时能发生干涉现象

C．相同条件下，低频声波比高频声波更容易发生衍射现象

D．不同频率的声波在空气中相遇时频率均会发生改变

10．如图所示，、是两个振动步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　）

A．d点始终保持静止不动

B．图示时刻质点c的位移为零

C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱

D．图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10cm

11．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿轴传播的超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点的振动图像，则（　　）

A．该波沿轴正方向传播

B．若遇到3m的障碍物，该波能发生明显的衍射现象

C．该波的传播速率为0.25m/s

D．经过0.5s，质点沿波的传播方向移动2m

12．两列简谐横波的振幅都是20cm，在同一介质中传播．实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图所示区域相遇，则           （       ）

A．虚线波的频率为3Hz

B．在相遇区域会发生干涉现象

C．平衡位置为x=6m处的质点此刻速度为零

D．平衡位置为x=8.5m处的质点此刻位移y>20cm

13．如图，两个频率相同、振幅均为A的相干波源在水面上传播产生的干涉现象，其中实线和虚线分别表示两列波的波峰和波谷，t=0时刻M是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是（　　）

A．如果两个波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象

B．质点P和质点M在图示时刻的高度差为4A

C．质点Q、M是振动加强点，再过半个周期，质点P、N也成为振动加强点

D．若质点M振动的频率为2.5Hz，则从图示时刻起经1.7s后质点M的运动方向竖直向下

14．一列简谐横波在t=0.6s时的波形图如图甲所示，此时P、Q两质点的位移相等，波上x=15m处的质点A的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（　　）

A．这列波沿x轴负方向传播

B．这列波的波速为0.06m/s

C．从t=0.6s时刻开始，质点P比质点Q早回到平衡位置

D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为15m的障碍物，这列波不能发生明显衍射现象

15．如图所示，S1、S2为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的波长分别为λ1、λ2，且λ1＜λ2，图示时刻a点为两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述中正确的是（　　）

A．a点的振动始终加强

B．a点的振动始终减弱

C．因为λ1＜λ2，所以a点的振动不遵守波的叠加原理

D．a 点的振动遵守波的叠加原理

二、填空题（共4题）

16．（1）薄膜干涉是液膜前后两个面______的光共同形成的。

（2）不同位置液膜前后两个面的反射光的______不同，某些位置两列波叠加后相互______，出现亮条纹，另一些位置，两列波相互______，出现了暗条纹。

17．如图所示，某均匀介质中有两列简谐横波A和B同时沿x轴正方向传播足够长的时间，在t=0时刻两列波的波峰正好在x=0处重合，则下列说法中正确的是_________

A．t=0时刻x=0处质点的振动位移为40cm

B．两列波的频率之比为fA︰fB=2︰1

C．t=0时刻一定存在振动位移为－30cm的质点

D．t=0时刻x轴正半轴上到原点最近的另一波峰重合处的横坐标为x=7.5m

E.t=0时刻x轴正半轴上到原点最近的波谷重合处的横坐标为x=7.5m

18．两列简谐波频率相等,波速大小相等,分别沿+x和-x传播,则图中x=1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x=________的点,振幅最小的是x=________的点．

19．如图所示，在水波槽中放入两块挡板，挡板间留狭缝，调节挡板位置，可改变狭缝宽度现产生持续的平面波，且波长保持不变，观察下列两种情况下水波通过狭缝时的实验现象．

(1)调节狭缝的宽度，使其远大于水波的波长；

(2)调节狭缝的宽度，使其接近水波的波长。

三、综合题（共4题）

20．准备一台收录机和两个相同的扬声器，请设计一个实验，体验声波的干涉现象。

21．如图所示，一弹性绳OP置于x轴正半轴，现让绳子两端点O、P同时开始做简谐运动，振动方程均为y＝5sin10πt（cm）．绳上形成的两列波在t＝0.25s时相遇，已知OP的距离为10m，求：

（1）这两列波的波长；

（2）弹性绳OP中点在0～1s内运动的路程．

22．如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波原，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4m，若S1、S2振动频率均为5Hz，两列波的波速均为10 m/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。求：

（1）该波的波长；

（2）在S1、S2连线上振动加强的点个数；

（3）在该圆周上（S1和S2两波源除外）的振动加强个数。

23．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．C

2．B

3．D

4．D

5．D

6．A

7．D

8．A

9．C

10．A

11．B

12．D

13．D

14．C

15．D

16．反射    路程差    加强    削弱   

17．ACE

18．4和8    2和6   

19．(1)无明显的衍射现象。
(2)有明显的衍射现象。

20．

把两个小型扬声器S1和S2相距68厘米放置，用频率为f=1000Hz的低频信号发生器推动它发出声波(波长为34厘米，这时扬声器之间的距离为2)，这时我们用探测系统反复探测，测出S1和S2之间共有五处振动加强区，四处振动减弱区。保持S1和S2间距不变，改用f=1500K的声波做实验(这时S1和S2之间距离为3)，我们探测到了七个振动加强区和六个振动减弱区。改变S1和S2的距离及声波的波长，同样得到了类似的结果。实验现象非常清晰和稳定，实验结果与理论分析得出的结论完全一致。

21．(1) λ＝4m  (2) s＝1.5m

22．（1）2m；（2）3；（3）6

23．

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。