沪科版 (2019)选择性必修 第一册3.5 波的干涉与衍射课时作业

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【精品】物理沪科版选择性必修第一册第5节波的干涉与衍射-2优质练习一．单项选择1．如图所示，O是水面上一波源，实线和虚线分别表示该时刻的波峰和波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（　　）
 A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域 D．没有阴影的区域 2．下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法正确的是（   ）A． 粗糙斜面上的金属球m在弹簧作用下的运动是简谐运动；B． 单摆的摆长为L，摆球的质量为m．位移为x，此时回复力为（摆角较小）：C． 一列水波经过孔时可以发生射，若增大AB，则衍射现象会更明显D． 两列振幅均为1cm的相干水波某时刻的波峰和波谷位置（实线表示波峰，虚线表示波谷），图示时刻A．B两点的竖直高度差为2cm3．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，时，波传播到x轴上的的质点，此时质点A在负的最大位移处；在时，质点A第二次出现在正的最大位移处，下列判断中正确的是（　　）A．该波的波速为B．时，处的质点刚开始振动，且振动方向向下C．时，处的质点在平衡位置，且振动方向向下D．处的质点在正的最大位移处时，质点A也正好在正的最大位移处4．甲，乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，t=0时刻两列波的波形图如图所示。已知波速v=8m/s，下列说法正确的是（　　 ）
 A．波的频率f=0.5HzB．t=0时刻，x=4m与x=8m处的两质点振动方向相同C．两列波叠加后，x=6m处为振动加强点D．在t=0.5s时刻，x=5m处的质点第一次到达y=-7cm处5．波源质点在坐标原点O沿y方向上下振动，已知t=0时刻波恰好传到x=20cm的质点处，波形如图，波沿x轴正方向传播，波速为2m/s，由此可知（　 　）A．波源开始振动时方向沿y轴正方向B．若波源向x轴正方向运动，接受器P接收到波的频率可能为9HzC．若该波传播中遇到宽约10m的障碍物能发生明显的衍射现象D．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为10Hz6．物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝，两天线同时都发出波长为和的无线电波。飞机降落过程中，当接收到和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（　 　）A．两种无线电波在空间的强弱分布稳定B．导航利用了与两种无线电波之间的干涉C．天线发出的两种无线电波波长可以相同D．若只有一个天线正常工作，飞机仍能安全降落     
7．如图所示，A，B为振幅相同的相干波源，且向外传播过程中振幅衰减不计，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列叙述错误的是（　　）
 A. Q点始终处于波峰位置B. R．S两点始终处于静止状态C. P．Q连线上各点振动始终最强D. P点在图中所示的时刻处于波谷，再过个周期处于平衡位置8．两列振幅相同的相干水波如图所示，其中实线为波峰．虚线为波谷，点是连线的中点，则再过个周期（　　 ）A．点变为振动加强点B．点变为振动减弱点C．点处于平衡位置且向下运动D．点处于平衡位置且向下运动9．如图所示，S1．S2是一对相干波源，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波振幅相等，关于一段时间内介质中各点的振动情况，下列说法正确的是（　　）A. a点一直处于平衡位置 B. b点一直处于波峰位置C. c点处于加强区 D. d点处于减弱区10．甲．乙两列简谐横波沿同一直线传播，时刻两波叠加区域各自的波形如图所示，已知甲沿x轴正方向传播，乙沿x轴负方向传播，两列波的传播速度大小相同，甲波的周期为，则（　 　）A．乙波的周期为B．时，平衡位置在处质点的速度沿y轴负方向C．时，平衡位置在处质点的位置为D．两列波在相遇区域可能会发生干涉现象11．在学校运动场上直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器，两个扬声器连续发出波长为的声波。若某同学从该跑道的中点出发，向某一扬声器缓慢行进，则在此过程中他听到扬声器声音由强变弱的次数为（　 　）A．3 B．4 C．5 D．612．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，此时位移为零13．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 cm 14．如图所示是观察水面波衍射的实验装置。AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（　　）A. 此时能明显观察到波的衍射现象B. 频率不变，则AB孔越大，挡板后面的相邻波纹间距越大C. 频率不变，将孔扩大，可观察到更明显的衍射现象D. 孔的大小不变，使波源频率增大，可观察到更明显的衍射现象15．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。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，波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过和的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的。若，则等于（ 　　）A．波长λ的整数倍 B．波长λ的奇数倍C．半波长的奇数倍 D．半波长的偶数倍16．某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，分别选用红色和绿色滤光片做实验，得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅。则用红色滤光片做实验得到的干涉图样是（　 　）A． B． C． D．17．两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，波速为，两列波的振幅均为，点是相邻实线与虚线间的中点，则（　　）
 A. 图示时刻．两点的竖直高度差为B. 图示时刻点正处于平衡位置且向水面下运动C. 经，点偏离平衡位置的位移为D. 点到两波源的路程差为零18．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左．右传播，波源振动的频率为20Hz。已知介质中P质点位于波源S的右侧，SP=0.8m，P到S的距离不超过两个波长。Q（图中未画出）质点位于波源S的左侧，P．Q和S的平衡位置在一条直线上。t=0时波源开始振动的方向如图所示，当P第一次到达波峰时，波源S也恰好到达波峰，Q恰好第二次到达波谷，下列说法正确的是（　 　）A．机械波在介质中的波速为8m/sB．机械波的波长为0.8mC．Q点到波源S的距离为0.6mD．P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相同
参考答案与试题解析1．【答案】B【解析】从图中可以看出挡板A比水波的波长大得多，因此波不会绕过挡板A，在挡板A后面产生“阴影区”；而小孔B的大小与波长相差不多，能发生明显的衍射现象。故选B。2．【答案】B【解析】【来源】 江苏省苏州市震泽中学2020-2021学年高二（下）第一次月考物理试题 （普通班）（加急） A．在粗糙斜面上金属球运动过程中，要不断克服摩擦力做功，系统的机械能减小，金属球最终静止，所以该运动不是简谐运动，故A错误；B．单摆模型中摆球的回复力等于重力沿运动方向上的分力，即F=mgsinθ因为θ较小，则有回复力的方向与位移x的方向相反，所以故B正确；C．当孔．缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件。如果增大AB，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C错误；D．频率相同的两列水波相叠加的现象。实线表波峰，虚线表波谷，则A．B是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强区；由于振幅是1cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高2cm。而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡低2cm。所以A．B相差4cm，故D错误。故选B。3．【答案】D【解析】A．从波的图像可知波长。时波刚传到的质点，由波的传播方向．波形和质点的振动方向的关系可知，此时该质点的振动方向向上，即波源的起振方向向上。时质点A在负的最大位移处，需经过一个半周期第二次出现在正的最大位移处，所以有。由波长和周期可求出波速，A错误。B．到处相距半个波长，所以波经半个周期传到处，此时该点向上振动，B错误。C．时处的质点在平衡位置向下振动，时经过了一个半周期，所以处的质点仍在平衡位置，但向上振动，C错误。D．处的质点与A点相距两个波长，振动的步调应一致，D正确。故选D。4．【答案】D【解析】A．由图可知，根据得f=2Hz故A错误；B．t=0时刻，x=4m处的质点向上振动，x=8m处的质点向下振动，故B错误；C．两列波叠加后，x=6m处为振动减弱点，故C错误；D．x=5m处为振动加强点，在t=0.5s时刻质点第一次到达波谷即y=-7cm处，故D正确。故选D。5．【答案】D【解析】A．由于波源质点的起振方向与波前质点的起振方向一致，从波形图可知x=20cm的质点此刻的振动方向向下，故波源质点的起振方向沿y轴负方向，A错误；B．由波形图可知波长，该列波的频率若波源向x轴正方向运动，接受器P接收到波的频率会变大，应大于10Hz，B错误；C．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，宽约10m的障碍比波长0.2m大很多，故不能发生明显的衍射现象，C错误；D．两列波相遇并发生稳定干涉现象的条件是两列波的频率一致，故另一列波的频率应为10Hz，D正确。故选D。6．【答案】A【解析】A．空间中某点加强与减弱取决于该点到两波源的距离差为半波长的奇．偶数倍，所以两种电波的干涉强弱分布是固定的，故A正确；B．两种无线电波的波长不同，所以频率不同，它们之间不会产生干涉，故B错误；C．导航运用了两种不同无线电波的干涉，两种无线电波的波长不同，所以干涉加强区域和减弱区域不完全相同，但是在波源连线的中垂线上都是加强区域，导航原理正是运用了这一特点，所以天线发出的两种无线电波波长不可以相同，故C错误；D．若只有一个天线正常工作，则将有许多加强区域，无法判断是否在波源连线的中垂线（即跑到）上，所以飞机不能安全降落，故D错误。故选A。 7．【答案】A【解析】【分析】【详解】A．Q点是峰峰相遇点，是振动加强点，但并是不是始终处于波峰位置，故A错误，符合题意；
 B．R．S两点是峰谷相遇点，是振动减弱点，位移为零，则始终处于静止状态，故B正确，不符合题意；C．P．Q两点都是振动加强点，故P．Q连线上各点振动始终最强，故C正确，不符合题意；D．P点是振动加强点，在图中所示的时刻处于波谷，再过个周期处于平衡位置，故D正确，不符合题意。故选A。8．【答案】C【解析】【来源】2021届上海市上海师范大学附属中学高三（下）3月月考物理试题 AB．点为波峰与波峰相遇震动加强，点为波峰与波谷相遇震动减弱，频率相同的两列水波的叠加加强区始终加强，减弱区始终减弱，故AB错误；C．点此时在波峰与波谷中间处于平衡位置，并且向上运动，再过个周期仍然处于平衡位置但向下运动，故C正确；D．点此时，处于平衡位置，并且向下运动，再过个周期仍然处于平衡位置但向上运动，故D错误。故选C。9．【答案】A【解析】【分析】【详解】A．振动加强的点始终加强，振动减弱的点始终减弱，故a点此刻是波峰和波谷相遇，振动减弱，由于两列波振幅相等，故该点一直处于平衡位置，A正确；B．b点此刻时波峰和波峰相遇，振动加强，即振幅变大（振动范围变大），并不是一直处于波峰位置，B错误；C．同理可知，c点处于减弱区，d点此刻位置不明，无法确定是加强还是减弱，CD错误。故选A。10．【答案】B【解析】【来源】山东省六校2020-2021学年高二（下）阶段性联合考试物理试题（A卷） AD．根据图象可知，甲波的波长是乙波波长一半，由于波速相同，由公式，则乙波的周期为0.8s，由于两波的周期不同，则频率不同，两列波在相遇区域不可能会发生干涉现象，故AD错误；B．由于甲沿x轴正方向传播，乙沿x轴负方向传播，根据“同侧法”可知，两列波在x=4m处引起质点的振动方向都向下，所以t=0s时，x=4m处质点速度沿y轴负方向，故B正确；C．于两列波的速度大小相等，根据甲的传播情况可得t=0.2s时，甲刚好振动，乙振动甲在x=4m处位移为零，速度最大，方向向上，乙在x=4m处达到负向最大位移，速度为零，所以合位移为y=－1cm，故C错误。故选B。11．【答案】B【解析】【来源】2021年山东省新高考测评卷物理（第一模拟） 设该同学向某一扬声器行进的距离为，则该同学所在位置到两波源的波程差满足（，1，2，…）时为声波的减弱点，整理该式可得（，1，2，…）由于故减弱点有时时时时共4次，故B正确，ACD错误。故选B。12．【答案】B【解析】【来源】福建省永安市第三中学2020-2021学年高二（下）3月物理试题 A．O是波谷与波谷的相遇点，此时刻位于O处的质点正处于波谷位置，A错误；B．P．N两处是波峰与波谷相遇点，是振动减弱的点，两列波的振幅又相同，故该处的质点始终处在平衡位置，B正确；C．M处的质点始终在平衡位置上下振动，不会随波移动，C错误；D．从此时刻起，经过二分之一周期，M处的质点到达波谷位置，此时位移最大，D错误。故选B。13．【答案】D【解析】设水波波长为λ，当d≤λ时会发生明显的衍射，由题意知水波的波长即孔直径d≤1 cm。故选D。14．【答案】A【解析】【详解】A．当孔．缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，A正确；B．由于同一列波的频率不变，而衍射前后波速相同，因此衍射前后波长相同，即挡板前后的相邻波纹之间距离相等，B错误；C．频率不变，波速不变，波长不变，如果将孔扩大，有可能使孔的宽度大于波的波长，这样可能观察不到明显的衍射现象，只有当孔．缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，C错误；D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，由可知，波长减小，有可能使孔的宽度大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，D错误。故选A。    15．【答案】C【解析】当声波到达a处时，分成两束相干波，两列波再次相遇时，能形成稳定的干涉现象，当路程差是波长整数倍时振动加强，是半波长奇数倍时振动减弱。故选C。16．【答案】A【解析】【来源】2021届福建省泉州晋江市磁灶中学．内坑中学高三（上）期末联考物理试题 干涉图样是间距相等明暗相间的条纹，而衍射条纹明暗间距不相等，因此AB选项是干涉图样，而CD选项是衍射图样；由于红光的波长大于绿光的波长，根据可知，红光的干涉图样的明暗相间的条纹更宽。故选A。17．【答案】A【解析】【分析】【详解】如图所示，频率相同的两列水波相叠加的现象。实线表波峰，虚线表波谷，则A．D是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强区；A．由于振幅是1cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高2cm。而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡低2cm，所以A．B相差4cm，故A正确；B．图示时刻C点是处于平衡位置，因下一个波峰经过C点，所以向水面上运动，故B错误；C．因周期所以经0.2s，A点处于波谷位置，即其的位移为-2cm，故C错误；D．由图可知，F点为振动减弱点，则到两波源的路程差为半个波长的奇数倍，故D错误；故选A。 18．【答案】A【解析】【来源】2021届山东省日照市高三（下）第一次模拟考试物理试题 AB．根据题意可知，P与S相距一个或两个波长，因为SP=0.8m，所以波长可能为或t=0时刻S振动方向向上，Q恰好第二次到达波谷，Q质点振动的时间为所以SP间的距离有两个波长，即，可得波速为故A正确，B错误；C．由上分析可得若SQ为，则 SP间将超过两个波长，所以故C错误；D．由以上分析可知QP相差两个半波长，所以P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相反，故D错误。故选A。