3.5波的干涉与衍射基础巩固（Word版含答案）

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．如图所示，振幅、频率均相同的两列波相遇，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。某时刻，M点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是（　　）
A．该时刻O点处质点振动最弱
B．M点处质点始终处于波峰位置
C．P、N两点处质点始终处在平衡位置
D．随着时间的推移，M点处质点将沿波的传播方向向O点移动
2．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的是（　　）
A．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船完全不受波浪影响
B．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
C．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
D．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
3．声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340m/s，人能听到的声波频率在20Hz到20000Hz之间，对于波长为34m的声波，下列说法正确的是（　　）
A．在水中它比波长为20m的声波传播得更快一些
B．不能产生明显的干涉和衍射
C．它不能被人听到
D．不能产生反射现象
4．如图所示，波1、波2相向传播，在它们相遇时出现几种情况如图所示，则可能发生的是（ ）.
(a) (b)
A．图②、③ B．图①、② C．图②、③、④ D．图③④
5．如图所示，S1、S2为两个振动情况完全相同的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间中共形成了5个振动加强的区域，如图中实线所示。P是振动加强区域中的一点，从图中可看出（　　）
A．P点到两波源的距离差等于1.5λ
B．S1的传播速度大于S2的传播速度
C．P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动变为最弱
D．当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波峰也一定传到P点
6．下列有关物理知识在实际中的应用，解释正确的是（　　）
A．交通法规定乘客必须系好安全带，是利用惯性
B．灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起，是利用电磁驱动
C．野外三条高压输电线上方还有两条导线与大地相连，是利用静电屏蔽
D．通过发出与噪声振幅、频率相同但相位相反的声波消灭噪声，是利用声波衍射
7．海浪从远海传向海岸．已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海水越深，速度越大．一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8s．则
A．海浪拍打海岸的周期大于8s
B．海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大
C．悬挂在船上摆长为 l m 的单摆振动周期为8s
D．让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显
8．位于水面上的波源，产生两列周期均为、振动方向相同、振幅均为的相干波，实线、虚线分别表示在同一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，如图所示，、、、、是水面上的五个点，其中有一小树叶（未画出）位于处，下列说法正确的是（　　）
A．点的振动加强，点的振动减弱
B．一段时间后，小树叶被水波推至处
C．、两点在某时间内也会振动
D．若波源突然停止振动，之后的内，点通过的路程为
9．两波源A、B分别位于x=0和x=7m的位置持续振动，产生甲、乙两列沿x轴相向传播的简谐横波，t=0时刻的波形图如图所示，已知两列波的传播速度均为v=1m/s。下列说法正确的是（ ）
A．t=0时刻，x=1m处的质点与x=5m处的质点均沿y轴负方向运动
B．t=1.5s时两列波相遇
C．x=3m处的质点是振动减弱点
D．在t=2s时，位于x=3.5m处的质点位移为2cm
10．两列简谐横波分别沿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0.16s
B．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
11．已知空气中的声速为340m/s．现有几种声波：①周期为1/20s，②频率为104Hz，③波长为10m．它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是(　 　)
A．①和② B．②和③ C．①和③ D．都可以
12．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
13．下列说法正确的是（　　）
A．单摆做简谐运动的周期与摆长成正比
B．做单摆运动的小球摆到最高处时加速度不为零
C．在同一种物质中，不同波长的光波传播速度都一样
D．人讲话的声波经过生活中尺寸为1米左右的障碍物时，不会产生明显的衍射现象
14．甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为4，振幅相同；某时刻的波形图像如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两波的起振方向相同
B．甲、乙两波的频率之比为
C．甲、乙两波在相遇区域会发生干涉
D．再经过3s，平衡位置在处的质点处于平衡位置
15．关于波的干涉和衍射现象，下列说法正确的是（　　）
A．发生干涉现象的两列波，它们的频率一定相同，它们的振幅也一定相同
B．发生干涉现象振动减弱的区域，各质点处于波谷
C．一切机械波和电磁波都能发生干涉或衍射现象
D．增大缝的宽度或障碍物的尺寸，衍射现象越明显
二、填空题（共4题）
16．反射现象：波遇到介质界面（如水遇到挡板）时会返回____继续传播的现象。
17．在某介质中，两列相向传播的简谐波A、B（A为半个波形的脉冲波，B为连续波），t=0时刻所形成的波如图所示，两列波的传播速度均为v=1.0m/s，则在t=17s时，x=18m的质点的位移是___cm，在此之前A波波峰与B波波峰相遇的次数为___次。
18．如图所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x＝0.3sin(200πt)m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是500m/s，则简谐横波的波长为________m，某时刻两列波的波峰在P点相遇，则介质中P点的振幅为________m.
19．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）
20．如图所示，水平操场上有A、B、C三点，AB=50m、BC=40m、AC=30m。在B、C两点处固定有两个小喇叭能发出振动频率均为34Hz、振幅相同但相位相反的声波。已知每个喇叭单独存在时，其发出的声波在空间各点的振幅与各点到小喇叭的距离的平方成反比，声波在空气中的传播速度为340m/s现绕A、B、C转一圈。求∶
（1）AB连线上完全听不到声音的位置在何处；
（2）在AB连线上和AC连线上各有几处（不包括A、B、C三点）听到的喇叭声极小。
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．有两列简谐横波a、b在同一介质中沿x轴正方向传播，速度均为v=5m/s在t=0时，两列波的波峰正好在x=2.5m处重合，如图所示．
(i)求t=0时，两列波的波峰重合处的所有位置
(ii)至少经多长时间x=0处的质点位移达到最大值
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．D
3．C
4．A
5．D
6．C
7．C
8．D
9．B
10．D
11．C
12．B
13．B
14．D
15．C
16．原介质
17．-1 3
18．5 0.6
19．（1）；（2）（）
20．（1） AB连线中点D；（2） 4个
21．(1) λ＝4m (2) s＝1.5m
22．（1）；（2）
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。