绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：2.5波的干涉、衍射 课时训练（含解析）

2.5波的干涉、衍射
1．一条弹性绳子呈水平状态，为绳子中点，两端、同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是（
）
A．波源和开始振动的方向均是向上的
B．波源产生的波将先到达中点
C．中点的振动虽始终是加强的，但其位移大小在某时刻可能为零
D．这两列波能形成稳定的干涉图样
2．如图所示，O是水面上一波源，实线和虚线分别表示某时刻的波峰和波谷，A是挡板，B是小孔．若不考虑波的反射因素，则经过足够长的时间后，水面上的波将分布于（
）
A．整个区域
B．阴影Ⅰ以外区域
C．阴影Ⅱ以外区域
D．阴影II和III以外的区域
3．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是
A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率。
B．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率。
C．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率。
D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率。
4．如图所示，从入口S处送入某一频率的声音。通过左右两条管道路径SAT和SBT，声音传到了出口T处，并可以从T处监听声音。右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度，开始时左右两侧管道关于S、T对称，从S处送入某一频率的声音后，将B管逐渐拉出，当拉出的长度为l时，第一次听到最弱的声音。设声速为v，则该声音的频率（　　）
A．
B．
C．
D．
5．图甲所示为一列简谐横波在时的波形图，图乙为该波上A质点的振动图象，则下列判断正确的是
A．这列波的波速为
B．这列波沿x轴正向传播
C．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为
D．若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定比40cm小很多
6．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
7．两列波在同一种介质中传播时发生了干涉现象，则(
)
A．振动加强区域，介质质点的位移总是比振动减弱区域介质质点的位移大
B．振动加强区域，介质质点的振幅总比振动减弱区域介质质点的振幅大
C．振动加强区域，介质质点的位移随时间做周期性变化
D．振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期性变化
8．某两列波相叠加形成了稳定的干涉图样，则（
）
A．两列波的频率一定相同，但它们的相位差不恒定
B．振动加强区域的各质点都在波峰上，振动减弱区域的各质点都在波谷上
C．振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱
D．振动加强的区域和振动减弱的区域不随时间的变化而改变
9．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同．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．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有
(
)
A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱
B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强
C．a质点的振动始终是最弱的，
b、c、d质点的振动始终是最强的
D．再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
10．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点没有振动，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．移动N使狭缝的距离减小
D．移动N使狭缝的距离增大
11．如图波源S1在绳的左端发出频率为f1，振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，已知f1＜
f2，A1>A2。P为两个波源连线的中点，则两波源起振方向______(填“相同”或“相反”)，两列波到达P点的先后情况是_____(填“a先”、“b先”或“同时”)；两列波在P点叠加时P点的位移最大可达________。
12．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，则A、B、C、D四个质点中振动加强点为________，振动减弱点为________．
13．两列简谐横波的振幅都是20
cm，传播速度大小相同．实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图所示区域相遇，则______
A、虚线波的频率的3
Hz
B、两列波的传播速度为8m/s
C、在相遇区域不会发生干涉现象
D、平衡位置为x=6
m处的质点此时振动方向向下
E、平衡位置为x=3.5
m处的质点此刻位移
14．如图所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式为x=0.1sin（10πt）m，介质中P点与A、B两波源间距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s．则：这两个简谐横波的波长为____m．P点的振动______（填“加强”或“减弱”）
参考答案
1．A
【解析】
A.由图及波传播方向与质点振动方向关系的判断方法可得：t时刻波源PQ所形成的两列横波在波刚到达的两质点均向上振动，而传播波的质点开始振动的方向与其波源开始振动方向相同，故A符合题意；
B.由于波速是由介质决定的，故两列波的波速相同，故两列波同时到达M点，故B不符合题意；
CD.由图可得：波源P产生的波长大于波源Q产生的波长，由可得：波源P所形成波的频率小于波源Q所形成波的频率，不能形成稳定的干涉图样，即M点的振动不是始终加强的，故CD不符合题意。
2．B
【解析】
从图中可以看出A挡板比波长大，所以不能发生明显的衍射，而B小孔与波长相差不多，能发生明显的衍射，所以经过足够长的时间后，水面上的波将分布于阴影Ⅰ以外区域，故B正确；
故选B
3．D
【解析】
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、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D选项正确．故选D.
4．C
【解析】
两列声波在出口T处发生干涉，要第一次听到最低的声音，需满足，又因为所以，
A．答案为，A错误；
B．答案为，B错误；
C．答案为，C正确；
D．答案为，D错误
5．C
【解析】
A.由图象知：T=0.4s，λ=0.4m，则波速为，故A错误。
B.由图乙知：t=0.2s时刻质点A正通过平衡位置向上振动，根据波形的平移法可知该列波沿x轴负方向传播。故B错误。
C.发生稳定的干涉现象需要频率相同，则所遇到的波的频率
f=1/T=2.5Hz时才能产生的稳定干涉，故C正确。
D.若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定与40cm差不多或比40cm小，故D错误。
6．CD
【解析】A、两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播，波速相同，故A错误；
B、由图读出声波1和声波2波长之比，由得到两波频率之比，故B错误；
C、由于两列波的频率不同，不会产生稳定的干涉现象，故C正确；
D、声波1的波长较长，相对于同一障碍物，波1比波2发生衍射现象更明显，故D正确。
点睛：本题考查基本的读图能力．对于波的三个物理量抓住：波速是由介质决定的，频率是由波源决定的，波长由介质和波源共同决定。
7．BC
【解析】
振动加强区域，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时刻可能为零，也不一定比振动减弱区域的位移大，故A错误，C正确；振幅是质点振动的最大位移，故B正确，D错误．
思路分析：振动加强区域，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时刻可能为零，也不一定比振动减弱区域的位移大，振幅是质点振动的最大位移，
试题点评：本题考查波的干涉，特别注意振动加强区域，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时刻可能为零，也不一定比振动减弱区域的位移大，
8．CD
【解析】
A.两列波发生稳定的干涉的条件必须是两列波的频率相同且相位差恒定，故A不符合题意；
B.振动加强区域的各质点只是振幅最大，振动减弱区域的各质点只是振幅最小，它们均在自己的平衡位置附近振动，并不是只在波峰上或只在波谷上，选项B不符合题意．
CD.振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱，即振动加强的区域和振动减弱的区域不随时间的变化而改变，形成稳定的干涉图样，选项CD符合题意；
9．BC
【解析】
试题分析：由图知，a质点处是两列波的波峰与波谷相遇的地方，振动最弱；b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，振动最强．c质点处是两列波波谷与波谷叠加的地方，振动也最强．如图所示，
d质点在振动加强的区域，所以其振动也最强，故A错误；B、C正确；再过后的时刻a处于平衡位置，b、c两个质点回到自己的平衡位置，但b、c的振动始终是加强的，D错误；故选BC．
考点：波的叠加．
【名师点睛】
两列波干涉时，两列波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，振动始终加强，波峰与波谷相遇处振动始终减弱．由于两列波的振幅相等，振动加强点的振动等于波单独传播时振幅的2倍．振动减弱的质点振幅为零．
10．BC
【解析】
要使A点发生振动，即在狭缝处要产生明显的衍射，因此可增大波长或减小狭缝宽度，由λ＝得可减小波源频率，故BC正确，AD错误；故选BC．
11．
相同
同时
【解析】由波形图可知，S1起振的方向向上；S2起振的方向也向上；两波源起振方向相同；两列波在同种介质中传播，波速相同，则两列波同时到达P点；当两列波的波峰同时到达P点时，P点的位移最大，最大值为A1+A2。
点睛：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．同一介质里，波速是相同，则波长与频率成反比．
12．A、B
C、D
【解析】
A点是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们属于振动加强点；C、D两点都是波峰与波谷相遇，都是振动减弱点．则振动加强点为
A、B，振动减弱点为
C、D
．
【点睛】
介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰．在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和．在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化为代数和．
13．BCE
【解析】
A、两列波波速相同，实线波与虚线波的波长分别为4m、6m，波长之比为2：3，由得：波长与频率成反比．则得频率之比为3：2，虚线波的频率为
Hz，故A错误；
B、由得两列波的传播速度为8m/s，故B正确；
C、两列波波速相同，波长不同，根据v=λf，频率不同，不能发生干涉现象．故C正确；
D、平衡位置为x=6m处的质点此刻位移为零，两列波单独引起的速度都向上，故合速度不为零，故D错误；
E、平衡位置为x=3.5m处的质点，两列波单独引起的位移分别、，
所以此刻的位移
，故E正确；
故选BCE．
【点睛】两列波波速相同，波长不同，根据v=λf，频率不同，不能发生干涉现象，平衡位置为x=6m处的质点此刻位移为零，两列波单独引起的速度都向上．
14．
2m，
减弱
【解析】由简谐运动表达式为x=0.1sin（10πt）m知，角频率ω=10πrad/s，则周期
由v=得，波长λ=vT=10×0.2m=2m；据题：P点到A、B两个波源的路程差△S=5m-4m=1m=λ，故P点的振动减弱．
点睛：本题要掌握简谐运动的表达式x=Asinωt，即可读出ω，求出周期和波长．根据路程与波长的关系，确定质点的振动强弱是常用的方法．