2019-2020学年粤教版选修3-4 2.4波的干涉与衍射 达标作业（解析版)

2.4波的干涉与衍射
达标作业（解析版)
1．如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷．设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m．C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（ 　）
A．图示时刻C点正处于平衡位置且向水面上方运动
B．从图示的时刻起经0.25s，B点通过的路程为10cm
C．C、E两点都保持静止不动
D．图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm
2．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播，波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为0.4 m、0.8 m，P、Q开始振动后，下列判断正确的是 （ ）
A．P、Q两质点运动的方向始终相同
B．P、Q两质点运动的方向始终相反
C．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波谷
D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰
3．关于下列四幅图的说法，正确的是
A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大
B．图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率不一定相同
C．图丙是两种光现象图案，上方为光的衍射条纹、下方为光的干涉条纹
D．图丁说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关
4．关于波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波具有偏振现象，因此电磁波是纵波
B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射
C．波源沿直线减速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低
D．不论机械波、电磁波，都满足，式中三参量依次为波速、波长、频率
5．下列说法正确的是（ ）
A．扬声器纸盆的振动是受迫振动，受迫振动的周期等于固有周期
B．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在靠近我们
C．“未见其人，先闻其声”的现象，说明声波比光波更易发生明显衍射
D．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
6．分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的( )
A．折射、干涉、多普勒效应 B．衍射、多普勒效应、干涉
C．衍射、干涉、多普勒效应 D．衍射、折射、多普勒效应
7．关于波的干涉现象,下列说法中正确的是( ).
A．在振动削弱的区域,质点不发生振动
B．在振动削弱的区域,各质点都处于波谷
C．在振动加强的区域,质点有时处于波峰
D．在振动加强的区域,质点的位移一定不为零
8．如图表示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm（且在图中所示范围内振幅不变），波速为2m/s，波长为0.4m，E点为BD连线和AC连线的交点。下列叙述正确的是（　　）
A．A、C两点都是振动加强的
B．振动加强的点只有B、E、D
C．直线BD上的所有点都是振动加强的
D．B、D两点在该时刻的竖直高度差为4cm
9．在下列四种情况中，声波在空气中传播，能够使声波发生明显衍射的情况是( )
A．声源频率为330 Hz，声速为340 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 m
B．声源频率为330 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 m
C．声源频率为300 Hz，声速为340 m/s，障碍物尺寸为1 m×1 m
D．声源频率为300 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为100 m×100 m
10．关于波的干涉，下列说法正确的是( )
A．振动加强的质点，位移始终最大
B．振动加强的质点，两列波引起的分位移，总是方向相同的
C．加强点的振动，能量始终最小
D．加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的
11．已知声波的速度为，有一辆汽车以的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛后司机听到回声，则汽车鸣笛时距山崖的距离有多远？若该汽车以的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛时并同时以的加速度加速，后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？
12．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，哪些点向上振动最强，哪些点向下振动最强，哪些点振动最弱？
13．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_____。
14．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．A
【解析】
【详解】
图示时刻点C处于平衡位置，两列波单独引起的速度均向上，故点C此时的合速度向上；故A正确；周期；从图示时刻起经0.25s，B质点通过的路程为：4A=20cm，故B错误；点C、E是振动加强点，振幅为2A，不停的运动，故C错误；点A点波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点；由于振幅是5cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高10cm，而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡低10cm。所以A、B相差20cm。故D错误；
2．B
【解析】
【详解】
波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s，则波长m，P、Q两质点距离波源的距离之差为，为半个波长的奇数倍，所以P、Q两质点振动步调相反，P、Q两质点运动的方向始终相反，A错误，B正确。可知，当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在平衡位置，CD错误。
3．D
【解析】
【详解】
A项：由单摆周期，故摆长越大，周期越大；又有C摆开始振动后，A、B、D三个摆做受迫振动，故A摆和C摆周期相等，发生共振，振幅最大，故A错误；
B项：由两波发生稳定干涉现象可得：两波频率相等，故B错误；
C项：上方条纹间距相等，故为干涉条纹；下方越往外，条纹越窄，越暗，故为衍射条纹，故C错误；
D项：如图结合公式可知，气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关，故D正确。
4．D
【解析】
【详解】
A. 偏振现象是横波特有的现象，所以电磁波是横波，故A错误；
B. 光波从空气进入水中后，因折射率波速变小，根据v=λf，可知，波长变小，因此更不容易发生衍射，故B错误；
C. 根据多普勒效应，波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，故C错误；
D. 机械波、电磁波，都满足v=λf，式中三参量依次为波速、波长、频率，故D正确；
故选：D.
5．C
【解析】
【详解】
扬声器纸盆的振动是受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，故A错误；根据多普勒效应可知，地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在远离我们，故B错误；“未见其人，先闻其声”是因为声波波长较长，容易发生衍射现象，而光波的波长较短，不容易发生明显的衍射，故C正确；在波的传播过程中，质点只在垂直于传播方向的方向上做简谐振动，在传播方向上的位移为零，故质点不可能运动到相邻波峰，故D错误；故选C
6．C
【解析】①“空山不见人，但闻人语响”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区。这是声音的干涉；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；故选D。
7．C
【解析】
【详解】
在振动削弱的区域，由于两列波使质点振动的方向相反，故质点振动的位移为两位移的矢量和，其大小为两个位移的大小的差，故该质点可能仍然振动，只是振动的振幅小了一些，各质点仍然是在波峰和波谷之间振动，故AB错误。在振动加强的区域，两个独立的振动使质点振动的方向相同，使得质点振动的振幅加大，质点有时处于波峰，有时处于波谷，有时在平衡位置位移为零，故C正确，D错误。
8．C
【解析】
【详解】
A、A、C两点都为波峰与波谷叠加，振动减弱，故A错误；
BC、B、D两点是波谷和波谷、波峰和波峰叠加点，为振动加强点，B、D的连线上所有点都为振动加强点，故B错误，C正确；
D、该时刻，D点处于波峰，偏离平衡位置的位移大小为4cm，B点处于波谷，偏离平衡位置的位移大小为4cm，则B、D两点此时刻竖直高度差为8cm，故D错误；
故选：C。
9．C
【解析】
【详解】
A项：由公式，波长比障碍物小得多，不产生明显衍射，故A错误；
B项：由公式，波长比障碍物小得多，不产生明显衍射，故B错误；
C项：由公式，波长与障碍物尺寸大且相差不多，所以能发生明显衍射，故C正确；
D项：由公式，波长比障碍物小得多，不产生明显衍射，故D错误。
10．B
【解析】
【详解】
A项：两列波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，质点P的振动加强，振幅增大，但P点仍振动，位移仍在周期性变化，故A错误；
B、D项：两列波相叠加时，振动方向相同的为振动加强区域，振动方向相反的为减弱区域，振动加强区域始终振动加强，振动减弱区域始终减弱，它们是相互交替出现，不会随时相互交换，故B正确、D错误；
C项：两列波相叠加时，加强点的振动，能量始终最大，故C错误。
11．；
【解析】
【详解】
画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，
设汽车在点鸣笛，在点听到回声，汽车由 到的位移为，到山崖的距离为，汽车从鸣笛到司机听到回声的时间为，有。
根据汽车运动的时间与声波运动的时间相等。则
解得：，
即汽车鸣笛时距山崖的距离为
。
同理：
解得：，
即此时汽车距山崖的距离为
12．（1）水面波在狭缝S2处发生明显的衍射现象，水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来 （2）一些地方振动加强，一些地方振动减弱，加强区与减弱区相互间隔开，发生明显的干涉现象 （3）质点D是波峰与波峰相遇处，是振动最强点；质点B是波谷与波谷相遇处，也是振动最强点，质点A、C是波峰与波谷相遇的地方，这两点振动最弱
【解析】
（1）只打开S2时，波源S产生的波传播到狭缝S2时，由于狭缝的尺寸比波长小，于是水面波在狭缝S2处发生明显的衍射现象，水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来．（2）由于SS1=SS2，所以从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同，当S1、S2都打开时产生相干波，它们在空间相遇时产生干涉现象，一些地方振动加强，一些地方振动减弱，加强区与减弱区相互间隔开，发生明显的干涉现象．（3）质点D是波峰与波峰相遇处，是振动最强点；质点B是波谷与波谷相遇处，也是振动最强点，质点A、C是波峰与波谷相遇的地方，这两点振动最弱．
点睛：解答此题要知道：明显衍射的条件是缝宽比波长小或者相差不大；两个狭缝为相干光源，故会产生干涉图象；振动加强点到两个波源距离差为波长整数倍，振动减弱点到两个波源距离差为半波长的奇数倍．
13．0 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。
14．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。