2-4 波的干涉与衍射 习题（含解析 2）

2.4《波的干涉和衍射》作业
1.关于波的衍射现象，下列说法正确的是（ ）
A.当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象
B.只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时会观察到明显的衍射现象
C.只有波才有衍射现象
D.以上说法均不正确
解析：当孔的尺寸比波长大时，同样会发生衍射现象，只不过不明显.只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍射现象，切不可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象.答案：BC
2.下列事实属于明显的衍射现象的是（ ）
A.池塘里的水波，遇到突出水面的小石块，小石块对波的传播没有影响
B.水波前进方向上有一障碍物，其后面没有水波传播过去
C.水波前进方向上有一带孔的屏，水波通过小孔传播到屏后的区域
D.板胡的声音比弦声更响
解析：波绕过障碍物(或小孔)的现象叫衍射现象，故A、C正确.又因为水波没有绕过障碍物，所以B错.声音的响亮与否不是衍射现象所决定的，故D错.
3.如图所示S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A没有振动.为了使A点能发生振动，可采用的方法是（ ）
A.增大波源的频率
B.减小波源的频率
C.将N板向上移动一些
D.将N板向下移动一些
解析：A点没有振动，说明衍射现象不明显，即狭缝的尺寸比波长大得多，为使A点振动，可使波长大些或使狭缝窄一些. 答案：BC
4.当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是（ ）
A.质点P的振动始终是加强的 B.质点P的振幅最大
C.质点P的位移始终最大 D.质点P的位移有时为零
解析：由于P点是两列波的波峰相遇点，故质点P的振动始终是加强的，其振幅等于两列波的振幅之和.但质点P并不停在波峰或波谷不动.它不断地围绕自己的平衡位置往复运动，故其位移有时为零. 答案：ABD
5.在空气中相距10 m的A、B两点，放两个完全相同的声波，其频率为1 000 Hz，声速为340 m/s，C距A点17 m，距B点20.4 m，则对C点振动情况判断正确的是（ ）
A.有最大的振幅 B.有最小的振幅
C.位移可能为零 D.振幅不是最大，但也不是最小
解析：λ==0.34 m,而Δs=(20.4-17) m=3.4 m，即C点为振动加强点，其振幅最大，当该点通过平衡位置时，位移为零. 答案：AC
6.图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是（ ）
A.a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱
B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间
C.经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换
D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰
解析：波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着.但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的.
a点是波谷和波谷相遇的点，c是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确.
e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误.
相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误.
因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确.答案：AD
7.我们研究水波发生衍射的条件时，当保持障碍物的大小不变，改变波源的频率是否会影响观察到的衍射现象？为什么？
解答：会影响.这是因为波源的频率决定波的频率，波源的频率改变了，波的频率就会改变，而波速是由介质决定的，在水中波速是一定的，由λ=v/f知，频率改变波长就会改变，而障碍物的尺寸不变，因而会影响观察到的波的衍射现象.
8.甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24 m，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动10次.当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波长为多少？波速为多少？若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
解析：本题主要考查了两个知识点：一是如何根据物理情景，求出描述波的物理量；二是发生明显衍射现象的条件.
由题意知：周期T=s=6 s.设波长为λ，则24 m=λ+,λ=16 m，所以v==m/s=m/s.由于λ=16 m大于竖立电线杆的直径，所以当此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象.答案：16 m m/s 能
9.如图所示,S是水面波的波源,x、y是挡板,S1、S2是两个狭缝（SS1=SS2，狭缝的尺寸比波长小得多），试回答以下问题：
（1）若闭上S1，只打开S2会看到什么现象？
（2）若S1、S2都打开，会发生什么现象?
（3）若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？
解析：（1）闭上S1，打开S2，由波的明显衍射的条件可知，这时会发生衍射现象.
（2）S1、S2都打开,由波的干涉条件可知,这时会发生干涉现象.
(3)在图中,波源S形成的波,通过S1、S2形成新波源,这两个新波源发出的波相遇时会发生干涉现象,波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大,波峰与波谷相遇的点,振幅最小,则B、D是振动最强的点,A、C是振动最弱的点.
答案:(1)衍射现象
(2)干涉现象
(3)B、D振动最强,A、C振动最弱