高中物理人教版选修3-4第十二章 波的衍射和干涉+测试题 Word版含答案

九） 波的衍射和干涉
一、单项选择题
1．下列现象或事实属于衍射现象的是(　　)
A．风从窗户吹进来
B．雪堆积在背风的屋后
C．听到墙外人的说话声
D．晚上看到水中月亮的倒影
解析：选C　波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。C所述现象与衍射现象相符，故C正确。
2．一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况一定会使衍射现象更明显(　　)
A．增大障碍物的尺寸，同时增大波的频率
B．增大障碍物的尺寸，同时减小波的频率
C．缩小障碍物的尺寸，同时增大波的频率
D．缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率
解析：选D　波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v＝λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率一定会使衍射现象更明显，选项D正确。
3．两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则(　　)
A．在两波相遇的区域中会发生干涉
B．在两波相遇的区域中不会发生干涉
C．P点的振动始终加强
D．P点的振动始终减弱
解析：选B　从题图可知，两列波的波长不同，但同一介质中波速相等，根据v＝λf知频率不同，所以在两波相遇的区域中不会发生干涉，B正确；因为不能发生干涉，所以虽然此时刻P点的振动加强，但不能始终加强，当然也不能始终减弱。
4．关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是(　　)
A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加
B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点
C．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移x可能是零
D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点的位移总是比振动减弱的点的位移大
解析：选C　根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，所以A错误；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇，所以B错误；振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以C正确，D错误。
5．已知空气中的声速为340 m/s。现有几种声波：①周期为1/20 s，②频率为104 Hz，③波长为10 m，它们传播时若遇到尺寸约为 13 m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
解析：选C　①、②、③三种声波的波长分别为λ1＝340× m＝17 m，λ2＝ m＝0.034 m，λ3＝10 m。根据发生明显衍射现象的条件可知，①、③两种声波的波长与障碍物的尺寸差不多，能产生明显的衍射现象，故C正确。
6．如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图象，从图象可知(　　)
A．B侧波是衍射波
B．A侧波速与B侧波速相等
C．增大水波波源的频率，衍射现象将更明显
D．增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显
解析：选B　挡板左边是衍射波的波源，则A侧波是衍射波，故A错误；在同一种介质中，机械波的波速相等，故B正确；波速不变，增大水波波源的频率，水波的波长将减小，而挡板间距没变，所以衍射现象将没有原来的明显，故C错误；在波长没改变的情况下，增大挡板间距，衍射现象将没有原来的明显，故D错误。
二、多项选择题
7．波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳右端发出半个波②，频率为f2(f2>f1)，振幅为A2，P为两波之间绳的中点，如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．两列波同时到达P点
B．两列波相遇时，P点的波峰值可达到A1＋A2
C．两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播
D．因频率不同，这两列波相遇时不能叠加
解析：选BD　因两波源同时起振，形成的都是绳波，波速相同，因此两列波同时到达P点，选项A正确；因f2>f1，又λ2<λ1，当①的波峰传至P点时，②的波峰已过了P点，即两波峰在P点不会相遇，根据波的叠加原理，P点的波峰值不可能达到A1＋A2，选项B错误；根据波的独立传播原理，选项C正确；因为波的叠加没有限制条件，故选项D错误。
8．在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2。在同一空间的空气中沿同一方向传播，如图所示为某时刻这两列波的图象，则下列说法中正确的是(　　)
A．波1速度比波2速度大
B．这两列波的频率相同
C．在这两列波传播方向上，不会产生稳定的干涉现象
D．相对于同一障碍物，波1比波2发生衍射现象更明显
解析：选CD　在同一种介质中，各种频率的机械波传播的速度相同，选项A错误；从题图可知波1的波长大于波2的波长，由公式v＝λf可得，波1的频率小于波2的频率，选项B错误；由于两列波的频率不同，两列波不能发生干涉，选项C正确；对于同一障碍物，波长越大衍射现象越明显，选项D正确。
9．将一音叉敲响后，实验者绕着音叉走一圈，将会听到忽强忽弱的声音，这是由于(　　)
A．两叉股发出的两列声波强弱不同造成的
B．两叉股所发出的两列声波互相干涉造成的
C．在音叉周围不同位置处，空气振动的振幅不同形成的
D．在音叉周围不同位置处，空气振动的频率不同形成的
解析：选BC　音叉两叉股完全相同，发出相同频率的两列声波，从而发生了干涉现象。易知，B、C正确。
10．在空气中的同一区域内，两列声波波源的振动情况如图所示，可以肯定的是(　　)
A．a波源的频率为b波源频率的2倍
B．a波的波长为b波波长的2倍
C．a、b两列波叠加能产生稳定的干涉
D．通过同一狭缝，a波的衍射效果比b波明显
解析：选BD　由波的图象可以看出，a波源的周期是b波源的2倍，所以a波源的频率为b波源频率的，因为波速相等(同一介质)，由v＝可知a波的波长等于b波的2倍，故A错误，B正确；两列波相干的条件是频率必须相等，可知a、b两列波叠加不会产生稳定的干涉，C错误；波长越长，衍射现象越明显，故D正确。
11．两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇。下列说法正确的是(　　)
A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|
B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2
C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移
D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅
解析：选AD　波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|A1－A2|，故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为A1＋A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间变化，故选项B错误；振动减弱点和加强点的位移随时间变化，选项C错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，故选项D正确。
三、非选择题
12．两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等。其中一列沿x轴正方向传播(如图中实线所示)，另一列沿x轴负方向传播(如图中虚线所示)。这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴方向。则图中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点。
解析：在题图所示时刻，两列波引起各质点振动的位移之和都为零，但其中一些点是振动过程中恰好经过平衡位置，而另外一些点是振动减弱，对x＝4处的质点，实、虚两列波均使质点从平衡位置向上运动，是同向叠加的，即振幅为两列波分别引起的振幅之和。同理对x＝8处的质点，两列波都使该质点向下振动，也是同向叠加，即振动加强的点；而x＝2与x＝6 处的质点则均为反向叠加，即均为振幅最小的点。
答案：4、8　2、6