物理选修3选修3-4第十二章 机械波4 波的衍射和干涉同步达标检测题

这是一份物理选修3选修3-4第十二章 机械波4 波的衍射和干涉同步达标检测题，共14页。
物理观念：1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道形成稳定干涉图样的条件.
科学思维：掌握波的干涉图样的特点，会寻找振动加强点、减弱点.
科学探究：通过水波的衍射、干涉实验，了解衍射、干涉现象，知道其特点和发生的条件.
一、波的衍射
1.定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象.
2.发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象.
3.波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象.
二、波的叠加原理
几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.
三、波的干涉
1.定义
频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象.
2.稳定干涉条件
(1)两列波的频率必须相同.
(2)两个波源的相位差必须保持不变.
3.干涉的普遍性
一切波都能够发生干涉，干涉是波所特有的现象.
1.判断下列说法的正误.
(1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.( × )
(2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象.( √ )
(3)只有频率相同的两列波才可以叠加.( × )
(4)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷.( × )
2.两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图1所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是_____，振动减弱的点是_____.
图1
答案 A、B C
解析 方法一 由题图可以知道，A点距波源S1、S2的距离均为1.5λ，即x1＝1.5λ，x2＝1.5λ，故A到S1、S2的距离差Δx＝x1－x2＝0；B点距S1的距离为x1＝λ，距S2的距离为x2＝2λ，故B到S1、S2的距离差Δx＝λ；C点距S1的距离为x1＝2λ，距S2的距离为x2＝1.5λ，故C到两波源S1、S2的距离差为Δx＝x1－x2＝0.5λ.因为两波源的振动情况完全相同，所以A、B点均为振动加强点，C点为振动减弱点.
方法二 由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点.
一、波的衍射
如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播.思考下列问题：
(1)水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？
(2)当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时，会观察到什么现象？
答案 (1)水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显.
(2)当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能继续向前传播.
1.波的衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象.
2.关于波的衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射.衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件.
3.波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向.波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况.
例1 (多选)如图2所示是观察水波衍射的实验装置.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( )
图2
A.此时能观察到波明显的衍射现象
B.挡板前后波纹间距离相等
C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
答案 ABC
解析 观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故选项B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若f增大，由λ＝eq \f(v,f)，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错.
针对训练 如图3所示，在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O，某人从A点走到墙后的B点，在此过程中，如从衍射的角度来考虑，则会听到( )
图3
A.声音变响，男声比女声更响
B.声音变响，女声比男声更响
C.声音变弱，男声比女声更弱
D.声音变弱，女声比男声更弱
答案 D
解析 由题意可知，某人从题图中A点走到墙后的B点，能听到声音，是由于波的衍射现象，但强度变弱.由于男声的频率低于女声的频率，在同一介质中声音的传播速度相同，则男声的波长比女声的波长长，更容易发生衍射.故A、B、C错误，D正确.
二、波的叠加
(1)两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播？
(2)当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同？这种声音是否受到了其他乐器的影响？
答案 (1)两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响.
(2)相同，没有受到其他乐器的影响.
1.波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征，不受其他波的影响.
2.波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.
例2 (多选)如图4所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1