2019-2020学年鲁科版选修3-4 2.3波的干涉和衍射 达标作业（解析版)

2.3波的干涉和衍射
达标作业（解析版)
1．如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图样，从图样可知（ ）
A．B侧波是衍射波
B．A侧波速与B侧波速相等
C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小
D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显
2．如图，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。则
A．两列波在相遇区域发生干涉
B．a处质点振动始终减弱，b、c处质点振动始终加强
C．此时a、b、c处各质点的位移是：xa＝0，xb=－2A，xc=2A
D．a、b、c处各质点随着水波飘向远处
3．在“观察水波的干涉现象”实验中得到如图所示的干涉图样。实线表示波峰，虚线表示波谷。图中关于质点A、B、C、D的振动情况描述正确的是（ ）
A．质点A、B是振动加强点，质点C、D是振动减弱点
B．质点C、D是振动加强点，质点A、B是振动减弱点
C．质点A、B、C、D都是振动加强点
D．质点A、B、C、D都是振动减弱点
4．如图为两列沿绳传播的简谐横波（虚线表示甲波，实线表示乙波）在某时刻的波形图，M为绳上x=0.2m处的质点，下列说法中正确的是（　　）
A．M点是振动加强点
B．图示时刻质点M的速度为零
C．甲波传播速度v1大于乙波传播速度v2
D．由图示时刻开始，再经周期，M将位于波峰
5．如图，P为桥墩，A为靠近桥墩漂浮的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（　　）
A．提高波源频率 B．提高波源周期
C．减小波源距桥墩的距离 D．增加波源距桥墩的距离
6．甲、乙两列完全相同的横波，分别从波源 A、B 两点沿直线 Ox 相向传播，t=0 时的图象如图所示，若两列波的波速均为1m/s，则（ ）
A．t=0.2s 时，CD 间 F 点的位移最大
B．t=0.2s 时，CD 间 E、F、G 三点的位移最大
C．t=0.5s 时，CD 间只有 F 点的位移最大
D．t=0.5s 时，CD 间 E、G 两点的位移最大
7．如图所示是水波干涉示意图，、是两波源，、、三点在一条直线上，两波源频率相同，振幅相等，则下列说法正确的是（ ）
A．处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷
B．处质点一直在波谷
C．处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷
D．处质点一直在平衡位置
8．以下关于波的说法中正确的是 （ ）
A．干涉现象是波的特征，因此任何两列波相遇时都会产生干涉现象
B．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比相差不大，所以声波很容易产生衍射现象
C．声波是横波
D．纵波传播时，媒质中的各质点将随波的传播一直向前移动
9．如图所示表示两列相干水波某时刻的波峰和波谷位置,实线表示波峰,虚线表示波谷,相邻实线与虚线间的距离为0.2m，波速为1m/s,在图示范围内可以认为这两列波的振幅均为1cm,C点是相邻实线与虚线间的中点，则（　　）
A．图示时刻A、B两点的竖直高度差为4cm
B．图示时刻C点正处在平衡位置且向水面下运动
C．F点到两波源的路程差为零
D．经0.2s，A点的位移为零
10．一列向右传播的简谐横波，当波传到处的点时开始计时，该时刻波形如图所示，时，观察到质点第三次到达波峰位置，下列说法正确的是（　　）
A．波速为
B．经质点运动的路程为
C．时，处的质点第三次到达波谷
D．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率可能为
11．在双缝干涉实验中,用氦氖激光器作光源,其发出的红光频率为4.74×1014 Hz，从双缝射出的光的振动情况完全相同，它们到达光屏上某点的路程差为2531.6 nm.通过计算说明该点将出现怎样的干涉图样。
12．如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4m，若S1、S2振动频率均为10Hz，两列波的波速均为10m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R=BS1为半径画圆．
（1）该波的波长为多少？
（2）在S1、S2连线之间(S1和S2两波源点除外)振动减弱的点有几个？
（3）在该圆周上(S1和S2两波源点除外)共有几个振动加强的点？
13．在“观察水波的干涉”实验中得到如图所示的干涉图样。O1、O2为波源，实线表示波峰，虚线为P位置与波源连线，且。
（1） P点是振动___________点（选填“加强”或“减弱”）。
（2）若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上，则此后纸片运动情况是（____）
A．一定沿箭头A方向运动 B．一定沿箭头B方向运动
C．一定沿箭头C方向运动 D．在P点处随水面上下运动
14．如图所示，S1、S2是两个振幅相等的相干波源，实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，其中d点处于图示波峰和波谷的正中间位置．在a、b、c、d四点中，振动加强点有__，振动减弱点有__，此时恰处于平衡位置的有__．
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A．观察可知，A侧波是衍射波，选项A错误．
B．波速决定于介质，介质不变，波速不变，选项B正确．
C．衍射波的波速不变，周期不变，则波长也不变，选项C错误．
D．增大挡板间距离，衍射现象将变弱，选项D错误．
2．C
【解析】
【详解】
A．图中两列波的波长不同；波速由介质决定，是相同的；根据，频率不同，两列波不会干涉，只是叠加，A错误；
B．两列波不能产生稳定的干涉，所以振动不是始终加强或减弱的，B错误；
C．波叠加时，各个质点的位移等于各个波单独传播时引起位移的矢量和，故
，，，
C正确；
D．波传播时，各个质点只是在平衡位置附近做振动，D错误；
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
由图可知，点是波峰与波峰相遇，点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点；而、两点都是波峰与波谷相遇，所以都是振动减弱点；
A．与分析相符，故A正确；
B．与分析不符，故B错误；
C．与分析不符，故C错误；
D．与分析不符，故D错误；
故选A。
4．A
【解析】
【详解】
AB．根据波形平移法可知，甲波和乙波在M点单独引起的振动方向均向下，由波的叠加原理可知，图示时刻质点M的速度不为零，M点是振动加强点，故A正确、B错误．
C．两列波在同种介质中传播，则波速相等，故C错误．
D．由图示时刻开始，再经周期，M质点将位于波谷．故D错误．
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
为使水波能带动叶片振动，则只需水波能发生明显衍射，即增加水波的波长，根据可知，在波速不变的情况下可增加水波的周期，或者减小频率；
A．提高波源频率，与结论不相符，选项A错误；
B．提高波源周期，与结论相符，选项B正确；
C．减小波源距桥墩的距离，与结论不相符，选项C错误；
D．增加波源距桥墩的距离，与结论不相符，选项D错误；
故选B.
6．C
【解析】
【详解】
AB．t=0.2s时，波传播的距离x=vt=0.2m，两列都传到F点，此时两列波单独引起F点的振动方向均向下，但位移是零，E、G两点位移最大，故AB错误。
CD．t=0.5s时，波传播的距离x=vt=0.5m，两列波的波峰同时传到F点，CD间只有F点的位移最大，故C正确，D错误。
7．A
【解析】
【详解】
ABD.A、B、D三点都在振动加强区，三处质点均做简谐运动，质点一会儿在波峰，一会儿在波谷,选项A正确，B、D错误；
C.点C是振动减弱点，又因两波振幅相等，故C处质点一直在平衡位置不动，选项C错误。
8．B
【解析】
频率相同、相位恒定的两列波相遇才能产生稳定的干涉现象，A错误；由衍射条件知，B正确；声波是纵波，C错误；波的传播过程中，不论横波和纵波，质点并不随波发生迁移，D错误。
9．A
【解析】
【详解】
如图所示，频率相同的两列水波相叠加的现象．实线表波峰，虚线表波谷，则A、D是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强区；
A．由于振幅是1cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高2cm．而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡低2cm．所以A、B相差4cm．故A正确；
B．图示时刻C点是处于平衡位置，因下一个波峰经过C点，所以向水面上运动，故B错误；
C．由图可知，F点到两波源的路程差为半个波长的奇数倍，故C错误；
D．因周期
所以经0.2s，A点处于波谷位置，即其的位移不为零，故D错误。
10．C
【解析】
【详解】
A.简谐横波向右传播，由波形平移法知，各点的起振方向为竖直向上，时，点第三次到达波峰，即有，，波长为，所以波速，故A错误．
B.相当于个周期，每个周期路程为，所以经过质点运动的路程为，故B错误．
C.经过，波传到，经过即再经过后第三次到达波谷，所以时，处的质点第三次到达波谷．故C正确．
D.要发生干涉现象，另外一列波的频率一定相同，即，故D错误．
故选C．
11．两束红光在该点振动加强,出现红色的明条纹
【解析】
【详解】
根据光波的速度公式c=λf得：
λ= m=0.6329×10-6 m=632.9 nm
光的路程差跟红光波长之比为：n==4
光程差为红光波长的整数倍.因此,两束红光在该点振动加强,出现红色的明条纹
12．（1）该波的波长为1m；（2）在S1、S2连线之间(S1和S2两波源点除外)振动减弱的点有8个；（3）在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有14个振动加强的点．
【解析】
【分析】
根据波长、波速和频率的关系求解波长；两列频率相同的简谐波在某点相遇时，若它们的波程差是波长的整数倍，则振动是加强区；若它们的波程差是半波长的整数倍，则振动是减弱区。
【详解】
（1）该波的波长：=vT==m=1m
（2）S1、S2之间恰好有4个波长，由对称性可直接判断B点为加强点，A、B、C三点分别为S1、S2连线的等分点，由图形可知，AS2-AS1=2，CS1-CS2=2，故A与C两点也为加强点；设S1A的中点为P，则有S2P与S1P之差为3，同理，AB、BC、CS2的中点也为加强点，那么在S1、S2连线之间振动加强点为7个；而波程差满足半波长的奇数倍，即为振动减弱点，由波的干涉原理可知，振动加强的点和振动减弱的点相互间隔，故在S1、S2连线上有8个减弱点。
（3）过S1、S2连线之间振动加强点作7条加强线(表示7个加强区域)交于圆周上14个点，显然这14个点也为加强点，故圆周上共有14个加强点。
13．加强 D
【解析】
【详解】
（1）[1]．据图可知，两列波的波长相同，所以两列波的频率相同，由于且O1P=O2P，所以路程差为半个波长的整数倍，所以该点P为振动加强点．
（2）[2]．据波传播的特点，各质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，所以小纸片在P点随水面上下运动，故ABC错误，D正确．
14．bcd a ad
【解析】
【详解】
[1]．此时b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的．d处在振动加强的区域，振动也是最强的．即b、c、d质点振动都最强．
[2]．a处是波峰与波谷相遇处振动最弱，a质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方，振动始终是最弱的；
[3]．根据波的叠加原则可知，此时恰处于平衡位置的有ad．