3.5波的干涉与衍射 自主提升过关练（word解析版）

3.5波的干涉与衍射 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．物体振动时，除了固有频率的基频波，还会产生频率为固有频率整数倍的倍频波。当如图所示的两种波同时在介质中传播时，物体振动形成的实际波形应为（　　）
A． B．
C． D．
2．如图为观察水波衍射的实验装置示意图。AC、BD是两块挡板，两板间有一狭缝AB，O是波源。图中已画出所在区域波的传播情况，为使衍射现象更明显可适当（　　）
A．增大狭缝AB的宽度 B．减小波源的频率
C．减小波源与两块挡板的距离 D．减小波源的振幅
3．一条绳子左端固定在挡板上，如图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形，关于这列波的说法正确的是（　　）
A．这列波遇到障碍物不可能发生衍射现象
B．再经过一段时间，质点Q将运动到挡板处
C．质点P刚开始振动时，振动方向向下
D．波传播到挡板处会被反射回去，反射波与前进波会发生干涉现象
4．如图所示，在双曲线的两个焦点F1和F2上放置两个频率相同的波源，它们激起的波的波长为4 cm。就图中A、B、C、D四个质点的振动，下列说法正确的是（　　）
A．若A、B振动加强，则C、D振动一定减弱
B．若A、B振动加强，则C、D振动一定加强
C．A、B、C、D一定振动加强
D．A、B、C、D一定振动减弱
5．关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　）
A．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象
B．只有当障碍物的尺寸与波长差不多时，才会发生明显的衍射现象
C．波的干涉现象中，振动最强的点，位移始终最大
D．波的干涉现象中，振动最弱的点，位移始终最小
6．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，而干涉型消声器可用来消弱高速气流产生的噪声，它的结构及气流运行情况如图所示，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。要达到消弱噪声的目的，路程差应为（　　）
A．波长λ的整数倍 B．波长λ的奇数倍
C．半波长的偶数倍 D．半波长的奇数倍
7．一般来说现在的手机上都会有2个麦克风，一个比较大的位于手机下方，另一个一般位于手机顶部。查阅手机说明后知道手机内部上麦克风为降噪麦克风。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，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法正确的是（　　）
A．降噪过程实际上是声波发生了衍射
B．降噪过程实际上是声波发生了干涉
C．降噪声波与环境噪声的传播速度不相等
D．P点经过一个周期沿波的传播方向传播的距离为一个波长
8．在观察水波衍射实验的时候，在发波水槽盛有一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景，下列判断正确的是（　　）
①已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显
②已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显
③已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显
④已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
9．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻，该波传播到x轴上的质点B处，质点A在负的最大位移处。在t=0.3s时，质点A恰第二次出现在正的最大位移处，则（　　）
A．该波的周期为0.3s
B．该波的波速等于10m/s
C．t=0.6s时，质点B在平衡位置处且向下运动
D．该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，不能发生明显衍射现象
10．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，位于平衡位置的质点A、B，介质中B质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．该波沿x轴负向传播
B．A、B两点的速度和位移有可能在某个时刻均相同
C．再经过0.3s，B质点通过的总路程为0.1m
D．若此波遇到一个宽0.3m的障碍物，则能发生明显衍射
11．关于光的衍射现象，下列说法不正确的是（　　）
A．衍射条纹是光波相互叠加的结果
B．光的衍射现象是光在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物继续传播的现象
C．光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论
D．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
12．一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上B质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．该波沿x轴正向传播
B．A、B两点的速度和位移有可能在某个时刻均相同
C．经过0.3s，B质点通过的路程大小为0.1m
D．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为2.5Hz
13．一列简谐横波在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轴正方向传播
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
14．某介质中两个波源A、B同时开始振动，它们的振动图像如图乙所示。已知A、B、C在一条直线上，AB＝2 m，BC＝3 m，两波源引起的机械波在介质中传播的速度均为10 m/s。下列说法中正确的是（　　）
A．两列波在介质中传播的叠加区域内可能会发生干涉现象
B．A波的波长为4 m
C．B波的波长为6 m
D．t＝1.2 s时在C位置的质点的位移为－3 m
15．用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是（　　）
A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹
B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，红光和蓝光不会发生干涉现象
C．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹
D．两束光只能相互叠加，不能产生明暗相间的干涉条纹
二、解答题
16．一根长20m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，两人在绳两端P、Q沿y轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为10cm、20cm的相向传播的机械波。以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为x轴建立坐标系，t=0时刻的波形如图所示。已知P端的波波速为2m/s，求：
(1)两列波的频率；
(2)两列波叠加稳定时，两波源间（不含波源）振动加强的点共有几个，并写出其位置坐标。
17．如图，A、B是同一介质中的两相干波源，其振幅均为A＝5 cm，频率均为f＝100 Hz，当A点为波峰时，B点恰好为波谷，波速v＝10 m/s，判断P点为振动加强点还是振动减弱点？
参考答案
1．B
【详解】
根据波的叠加，两列波叠加后，位移为两列波位移的矢量合。把倍频波的位移与基频波的位移叠加，如图所示
故B正确，ACD错误。
故选B。
2．B
【详解】
当障碍物、孔或缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，才能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件。当减小狭缝AB之间的距离时，衍射现象更明显；或者使波源频率减小，因为波速不变，根据
知，波长会增大，衍射现象更明显，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．衍射是波特有的现象，绳波也可以衍射，故A错误；
B．绳波是横波，波上的质点并不会沿波的传播方向发生位移，只能在与传播方向垂直的方向来回振动，故B错误；
C．质点P刚开始振动时振动方向即为此刻Q的振动方向，波向左传播，右边质点带动左边质点，Q此刻右边质点位置比它高，说明Q此刻振动方向向上，所以质点P刚开始振动时振动方向也是向上的，故C错误；
D．故选。波遇到障碍物，也会发生反射，反射波频率不变，与前进波相遇会发生干涉现象，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
在双曲线
中，半实轴长a=4 cm，半虚轴长b=3 cm，故半焦距长为
c==5cm
点A和点B到同一波源的路程差等于实轴长，即8 cm，波的波长为4 cm，故点A和点B到两个波源的路程差等于波长的2倍，点C和点D到同一波源的路程差为零，两个波源的频率相同，但起振方向不一定相同，因此若A、B振动加强，则C、D一定振动加强。
故选B。
5．A
【详解】
AB．波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小；如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，故A正确B错误；
CD．干涉现象中，振动加强点的位移可以最大，也可以最小，即为零，振动最弱的点，位移并非始终最小，仍在振动，故CD错误。
故选A。
6．D
【详解】
AB．根据干涉特点知，两相干波源的距离差为波长的整数倍时，此点为振动增强点，而消除噪声不能加强，故AB错误；
CD．距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，要达到消弱噪声的目的，要减弱声音，故C错误，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
AB．由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，故B正确，A错误；
C．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，故C错误；
D．P点并不随波移动，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
①已知甲、乙中水波波长相同，由图可知图乙的衍射现象更明显，可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，则①正确，②错误；
③已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知图丙的衍射现象更明显，可知波长越长的水波衍射现象越明显，则④正确，③错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．从t=0到t=0.3s质点A恰第二次出现在正的最大位移处
可得，故A错误。
B．由
故B正确。
C．t=0时刻质点B在平衡位置处且向上运动，则t=0.6s时，即3T后，质点B仍在平衡位置处且向上运动，故C错误。
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小，该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，能发生明显衍射现象。故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．由乙图可知，B质点在时刻向上振动，据“同侧法”可知，该波沿x轴正向传播，A错误；
B．A、B两点的平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，B错误；
C．由乙图可知，振动周期为0.4s，再经过0.3s，即，B质点通过的总路程为3A，即0.3m，C错误；
D．当障碍物跟波长相差不多或比波长小时会发生明显的衍射现象，由甲图可知，波长为0.4m，若此波遇到一个宽0.3m的障碍物，则能发生明显衍射，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．衍射与干涉一样，都是光波叠加产生的，只不过干涉是两个相干光源发出的光进行叠加，而衍射是同一个光源的不同部分发出的光进行叠加，故A不符题意；
B．光在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物继续传播的现象实际上就是行射现象的概念，故B不符题意；
C．光的行射现象并没有否定光沿直线传播，光沿直线传播就是明显衍射条件不能满足时的情况，故C符合题意；
D．衍射是波所特有的现象，而光的衍射现象正好证明光是一种波，故D不符题意；
故选C。
12．D
【详解】
A．由图乙质点B的振动图像读出t＝0时刻质点B的振动方向沿y轴负方向，由质点的振动方向与波传播方向的关系，可知波沿x轴负向传播，故A错误；
B．由题图甲可知A、B两点间距为半个波长，振动情况始终相反，速度不可能相同，故B错误；
C．由图甲可知，该波的振幅为
A＝10cm＝0.1m
由图乙可知该波的周期为
T＝0.4s
在t＝0s时刻质点B位于平衡位置处
由于t＝0.3s＝T，则经过0.3s，质点的路程为
s＝3A＝3×0.1m＝0.3m
故C错误；
D、若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率与该波的频率应相等，为
故D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
A．根据振动图像，质点A在t=0.6s时向下振动，所以在波动图像上质点A向下振动，得到波的传播方向沿x轴正方向传播，A正确；
B．从甲图可知波长为λ=20m，从乙图可知振动周期为T=1.2s，所以波速为
B错误；
C．波的传播方向沿x轴正方向传播，在t=0.6s时，质点P向上振动，质点Q向下振动，质点P比质点Q早回到平衡位置。C正确；
D．因为障碍物尺寸小于波长，所以能发生明显衍射，D错误。
故选AC。
14．BCD
【详解】
A．由题图乙可知，波源A、B的周期分别为
TA＝0.4 s，TB＝0.6 s
波源振动周期不同，不会发生干涉，A错误；
BC．由于
λA＝vTA＝4 m/s，λB＝vTB＝6 m/s
BC正确；
D．波源A引起的机械波经0.5 s传递到C点，起振方向向上，振幅为3 cm，再经过0.7 s即TA，振动位移为－3 cm；波源B引起的机械波经0.3 s传递到C点，起振方向向下，振幅为4 cm，再经过0.9 s即TB，振动位移为0 ，两列波叠加后C点振动位移为－3 cm，D正确。
故选BCD。
15．BD
【详解】
频率相同、相位差恒定是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，两束光只能相互叠加，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，AC错误，BD正确。
故选BD。
16．(1)0.5Hz；(2)9个，x=0，x=2m，x=-2m，x=4m，x=-4m，x=6m，x=-6m，x=8m，x=-8m
【详解】
(1)两列波的波速均为v=2m/s，绳端P形成的波波长为4m，绳端Q形成的波波长也为4m，由波速公式
v=λf
可知，两列波的频率均为
=0.5Hz
(2)叠加稳定时两波源间与两波源路程差等于半个波长偶数倍的各点振动加强，振幅为30cm，设某点是振动加强点，到两个波源的距离分别为x1和x2，则有
x1+x2=20m
解得
x1=（2n+10）m
由于x1＜20m，故n值可取0、±1、±2、±3、±4（不含波源）时有9处振动加强点，即x=0，x=2m，x=-2m，x=4m，x=-4m，x=6m，x=-6m，x=8m，x=-8m。
17．振动减弱点
【详解】
A到P与B到P的波程差为
Δx＝m－15 m＝10 m
这两列波的波长为
10 m恰好为0.1 m的整数倍，又因A、B步调相反，因此P点为振动减弱点。