2.5波的干涉 衍射 达标作业（解析版)

2.5波的干涉、衍射
达标作业（解析版)
1．图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有明显振动，为使A处水面也能发生明显振动，可采用的方法是
A．使波源的频率增大
B．使波源的频率减小
C．移动N使狭缝的间距增大
D．在不移动M板的情况下，不能使A处发生明显振动
2．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，则可推断正确的是（ ）
①图中质点b的速度为负方向最大
②从图示时刻开始，经过0.01s，质点a通过的路程为4m，位移为零
③若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的频率为50Hz
④若发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸一般不小于20m
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
3．一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
4．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，若波速为，则下列说法中正确的是（ ）
A．从图示时刻开始，质点b的加速度将减小
B．图示时刻，质点b的振动方向沿y轴正方向
C．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为50Hz
D．从图示时刻开始，经过，质点a沿波传播方向迁移了2m
5．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
6．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
7．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
8．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
9．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
10．声波属于机械波．下列有关声波的描述中正确的是 ( )
A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的
B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快
C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射
D．人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉
11．在同种均匀介质中有相距4m的两个波源S1、S2，S1、S2分别发出一列朝S方向传播的简谐波，它们在垂直S纸面方向振动的周期分别为T1=0.8、T2=0.4s，振幅分别为A1=3cm、A2=2cm，在介质中沿纸面方向传播的简谐波的波速v=5m/s。S是介质中质点，它到S1的距离为3m，且SS1⊥S1S2，在t=0时刻，S1、S2同时开始垂直纸面向外振动(设此方向为正方向)，求：
（1）t=10s时，质点S离开平衡位置的位移大小；
（2）t>1.0s后质点S的振动方程。
12．如图为两频率相同的横波在传播过程中某时刻叠加情况的俯视图，两列波的振幅都为10cm，质点沿竖直方向振动，实线表示波峰，虚线表示波谷。则此时a点的位移为_____；a、b、c点中，振动加强的点为_____。
如图所示是两个相干波源发出的水波，实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅都为10cm，C点为AB连线的中点．图中A、B、C、D、E五个点中，振动减弱的点是13．，A点的振幅为14．cm．
15．如图所示，水面上 M、N 两点为两个振源，两个振源同时开始振动，起振动方向也相同，在水面上形成了两列波。两列波在水面上叠加时，形成了某些区域的振幅加 大，某些区域的振幅减小的稳定图样，则两列波的频率 ________（填“相等” 或“不相等”），在M、N 连线的重垂线上有点 A，A 点是振动_____（填“加强 点”或“减弱点”）。
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
AB．由题意可知，当减小波源的频率，波长增大；故A错误，B正确.
CD．而波的明显衍射条件为障碍的尺寸比波长小，或相差不大，故移动N使狭缝的距离减小都可以使衍射现象更加明显；故C，D错误.
2．A
【解析】
【详解】
①由于波向右传播，根据“上下坡”法，知道b质点向下振动，此时的速度最大。故①正确；
周期
②从图示时刻开始，经过0.01s，即半个周期，质点a通过的路程为2个振幅，即4m，位移为4cm。故②错误；
③该列波的频率为50Hz，要想发生干涉，频率需相同。故③正确；
④当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时，就会发生明显的衍射。即若发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸一般不大于4m，故④错误；A．①③，与结论相符，选项A正确；
B．②③，与结论不相符，选项B错误；
C．①④，与结论不相符，选项C错误；
D．②④，与结论不相符，选项D错误；
故选A。
3．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．
4．C
【解析】
【详解】
由于波向右传播，根据“上下坡”法，知道b质点向下振动，加速度正在增大。故AB错误。该列波的频率为，要想发生干涉，频率需相同，则若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为50Hz，故C正确。机械波在传播的过程中，质点只在自己的平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项D错误.
5．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．
6．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。
7．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。
8．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。
9．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.
10．C
【解析】
【详解】
AB．波速由介质决定，v=λf可知同一列声波在各种介质中的波长是不同的，A错误；B错误；
C．只要是波都能发生衍射现象，C正确；
D．人能辨别不同乐器同时发出的声音，是由于音色不同，D错误；
故选C。
11．（1）3cm （2）
【解析】
【详解】
（1）两列波的波长分别为
由S1发出的波传到S点的时间
则在t=10s时刻S点振动了9.4s=11T1，此时由S1在S点引起的位移为-3cm；
由S2发出的波传到S点的时间
则在t=10s时刻S点振动了9s=22T2，此时由S2在S点引起的位移为0；则此时质点S离开平衡位置的位移大小等于由两列波引起的位移的矢量和，大小为3cm.
（2）t>1.0s后两列波均能传到S点，因在t=1s时刻两列波在S点引起的振动方向相反，则质点S的振动方程
。
12．0 b、c
【解析】
【分析】
考查波的干涉。
【详解】
点a位置为波峰与波谷叠加，故位移为：
x=A﹣A=0cm；
波峰与波峰叠加的点、波谷与波谷叠加的点是振动加强点，故点b、c为振动加强点。
13．DE;
14．20;
【解析】
【分析】
两列波相遇时振动情况相同时振动加强，振动情况相反时振动减弱．两列频率相同的相干波，当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，则振动情况相同时振动加强；振动情况相反时振动减弱；
13．振动减弱的点为波峰和波谷相遇，由图象知振动减弱的点是D、E；
14．A点是波峰和波峰相遇，经过半个周期后是波谷和波谷相遇，所以位移为?20cm，A点的振幅为20 cm；
15．相等 加强点
【解析】
【详解】
[1]．两列波叠加后形成了稳定图样，说明发生了干涉现象，则两列波的频率相等；
[2]．在M、N 连线的重垂线上有点 A，A点到MN的距离之差等于零，可知A 点是振动加强点。