广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：2.4波的干涉与衍射 课时训练（含解析）

2.4波的干涉与衍射
1．下列关于波的干涉和衍射说法正确的是（　　）
A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
B．光的干涉和衍射都是光波叠加的结果
C．只有当障碍物或孔的尺寸可以跟波长相比，甚至比光的波长还小时，才能产生光的衍射现象
D．用单色光做双缝干涉实验时，将双缝中某一缝挡住，屏上不再出现亮、暗相间的条纹，
而是一片亮斑
2．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动始终同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波峰和波谷在空间的位置．则关于图中a、b、c、d四质点的振动情况，下列说法中正确的是（
）
A．a质点振动减弱
B．b质点振动加强，一直处于波峰
C．c质点振动加强，一直处于波谷
D．d质点振动减弱
3．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，其波速为100m/s，下列说法中正确的是（
）
A．图示时刻质点b的加速度将减小
B．若该波传播中遇到宽约4m的障碍物，则能发生明显的衍射现象
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0.01s质点b通过的路程为0.2m
4．两列频率相同的波发生干涉时，若两列波的波峰在某质点P位置相遇，则有
（
）
A．质点P的振动始终加强，P点振幅最大
B．质点P的振动始终加强，P点位移始终最大
C．质点P的振动有时加强，有时减弱，振幅随时间周期性变化
D．质点P的振动有时加强，有时减弱，因为P点的位移随时间作周期性变化
5．两列简谐横波，波速大小均为，下图所示为某时刻两列波的波动图像。一列波沿着x轴向右传播实线所示，另一列沿着x轴向左传播虚线所示。下列说法正确的是（
）
A．两列波的频率均为2.5Hz
B．两列波在b、d点处干涉加强，在a、c点干涉减弱
C．此时刻b、d处的质点速度为零，a、c处质点速度最大
D．经过0.1s，a处质点在波峰，c处质点在波谷
6．图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡块，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动，为使A处水也能发生振动，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．移动N使狭缝的间距减小
7．如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是
A．该时刻质点O正处在平衡位置
B．P、N两点始终处于平衡位置
C．点M到两波源的距离之差一定是波长的整数倍
D．从该时刻起，经过周期，质点M到达平衡位置
8．两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图所示，其中实线波的频率为2.50Hz，图示时刻平衡位置x＝3m处的质点正在向上振动。则下列说法正确的是（
）
A．实线波沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播
B．两列波在相遇区域发生干涉现象
C．两列波的波速均为25m/s
D．从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm处
9．关于波的干涉和衍射现象，下列说法中正确的是
A．一切种类的波都能产生干涉和衍射现象
B．波只要遇到障碍物就能发生明显衍射现象
C．只要两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样
D．发生干涉现象的两列波频率一定相同
10．两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播，如图所示是两列波在t=0时的各自波形图，实线波A向右传播，周期为TA=2s，虚线波B向左传播。已知实线波的振幅为10cm，虚线波的振幅为5cm。则下列说法正确的是（　　）
A．两列波在相遇区域内会发生干涉现象
B．虚线波B的波速为3m/s
C．x=5m处的质点起振方向向下
D．t=TA时，x=5m处的质点的位移等于10cm
11．在张紧的两端固定的弦上，满足弦长等于________，就能形成驻波．弦上的波被分成几段，每段两端的点始终是静止不动的，称为________，每段中各质点以相同的步调上、下振动，中间点振幅最大，称为________．
12．只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长________，或者________时，才能观察到明显的衍射现象．
13．如图中s1和s2是两个相干波源，以s1和s2为圆心的两组同心圆弧分别表示在同一时刻两列波的波峰和波谷，实线表示波峰，虚线表示波谷，a、b、c三点中，振动加强的点是________，振动减弱的点是________，再过
周期，振动加强的点是________，振动减弱的点是________．
c点的速度方向是________（填正或负方向，令向波峰运动为正方向）
14．如图所示，两个相干波源发出的两列波分别用不同的同心圆表示，波峰用实线表示，波谷用虚线表示．某一时刻两列波在介质中传播的情况如图所示，则在介质中的A、B、C、D四点中，振动加强的点是______，振动减弱的点是______．
参考答案
1．B
【解析】
A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的振幅要大，但其位移时刻在变化，所以位移不一定比减弱点的位移要大，故A错误；
B．光的干涉与衍射都遵循光波的叠加原理，故B正确；
C．当障碍物或孔的尺寸可以跟光波相比，甚至比光的波长还小时，才能明显地产生光的衍射现象，故C错误；
D．将双缝中某一缝挡住，光经过单缝后发生衍射，屏上出现间距不等的衍射条纹，故D错误。
故选B。
2．A
【解析】
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，而b、c、d质点处是两列波波峰与波峰或波谷叠加的地方，振动始终是最强的．但是振动加强点不是一直处于波峰或者波谷，故A正确，BCD错误；故选A
3．B
【解析】
A．由于波向右传播，根据“上下坡”法，知道b质点正向下振动，位移正在增大，则加速度正在增大。故A错误。
B．由图知，波长
λ=4m，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。所以若该波传播中遇到宽约4m的障碍物，能发生明显的衍射现象。故B正确。
C．该波的周期为
频率为
要想发生干涉，两列波的频率必须相同，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25Hz，故C错误。
D．因为t=0.01s=，由于图示时刻b质点正向下振动，速度减小，所以从图示时刻开始，经过0.01s，质点b通过的路程小于A=20cm=0.2m，故D错误。
故选B。
4．A
【解析】
P点为波峰与波峰叠加，为振动加强点，振动始终加强，振幅最大；位移在变化，有时为零，有时处于最大．但频率不变，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．ACD
【解析】
A．由图象可知，两列波的波长都为，周期为
所以频率
故A正确；
B．由图象知b、d两点是波峰与波谷相遇点，振动减弱；根据“上下坡”法，可知a点在实线波和虚线波上的振动方向都向上、c在实线波和虚线波上的振动方向都向下，故两点是振动加强，故B错误；
C．b、d两点振动始终减弱，质点速度为零，a、c处质点振动始终加强，图示时刻两列波处于平衡位置，速度最大且同向，故合速度最大，故C正确；
D．为，a点此时向上运动，经过到达波峰，c点此时向下运动，经过到达波谷，故D正确。
故选ACD。
6．BD
【解析】
A处质点没有振动，说明点波没有衍射过去，原因是MN间的缝太宽或波长太小，因此若使A处质点振动，可采用N板上移减小间距或增大波的波长，即减小频率，故BD正确，AC错误。
故选BD。
7．BD
【解析】
O是波谷与波谷相遇点，其振动加强，由图可知，该时刻质点O正处在波谷，故A错误．
M是波峰与波峰相遇点，其振动加强，其位移时刻在变化．在P、N两点，波谷和波峰叠加，振动减弱，两列波的振幅相等，所以P、N两点的位移始终为零，即处于平衡位置，故B正确；若两波源振动情况相同，则点M到两波源的距离之差是波长的整数倍，选项C错误；该时刻质点M正处在波峰，从该时刻起，经过1/4个周期，质点M到达平衡位置，故D正确；故选BD.
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．要理解并掌握波的叠加原理．
8．AD
【解析】
A．图示时刻平衡位置x=3m处的质点正在向上振动，根据波动规律可知，实线波沿x轴正方向传播，则虚线波沿x轴负方向传播，故A正确；
B．介质决定波速，两列波传播速度大小相同，由图可知，实线波的波长λ1=6m，虚线波的波长λ2=9m，由v=λf可知，实线波和虚线波的频率之比为
f1：f2=λ2：λ1=3：2
由于f1不等于f2，故两列波在相遇区域不会发生稳定的干涉现象，故B错误；
C．实线波的频率为2.50Hz，波长λ1=6m，则波速
故C错误；
D．实线波波峰传到平衡位置x＝1.875m处的质点所用时间为
虚线波波峰传到平衡位置x＝1.875m处的质点所用时间为
说明从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点处于波峰位置，由波的叠加可知，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm，故D正确。
故选AD。
9．AD
【解析】
A．一切波均能发生衍射和干涉现象，故A正确；
B．明显的衍射现象必须是波的波长比阻碍物尺寸大得多或相差不大。故B错误；
CD．要产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，故C错误，D正确。
故选AD。
10．CD
【解析】
A．两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播，则波速相等，实线波的波长为λ1=4m，虚线波的波长为λ2=6m，由波速公式v=λf得实线波和虚线波的频率不相等，不能发生干涉现象，故A错误；
B．A的波速为
两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播，则波速相等，所以虚线波B的波速为2m/s，故B错误；
C．两列波由于波速相同，故同时传播到x=5m处。由同侧法可知实线波的起振方向向下，虚线波的起振方向向上，由于实线波的振幅大，所以x=5m处的质点起振方向向下，故C正确；
D．t=TA时，两列波传播的距离
故实线波x=1m处的波峰状态传播到x=5m处，虚线波x=9m处的平衡位置状态传播到x=5m处，根据波的叠加原理可知t=TA时，x=5m处的质点位移为10cm，故D正确。
故选CD。
11．半波长的整数倍；
波节；
波腹；
【解析】
根据驻波的产生以及特点知：两列传播方向相反、振动方向相同、振幅相同、频率相同的平面简谐波叠加会形成驻波，因此，弦长应等于半波长的整数倍．反向点振幅为0，静止不动，称为波节，同相点振幅最大，称为波腹．
12．相差不多；
比波长更小
【解析】
只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．
13．bc
a
bc
a
负方向
【解析】
由图可知：a点是波峰与波谷相遇点，而b点是波谷与波谷相遇点，c点是波峰与波峰相遇点．由于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，所以振动加强点是b与c，振动减弱点是
a；
若再过1/4周期，b、c质点处振动方向仍相同，所以仍是振动加强点，都处于平衡位置，位移为零．而a点是振动方向相反，则是振动减弱点，位移为零；对于c
点的速度方向，由于是在平衡位置且向负方向振动，所以速度方向是负方向．
点睛：波的叠加满足矢量法则，例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零．当振幅相同的两列相同频率的波相遇时，振动加强区的振动方向始终相同，不过位移时大时小．而振动减弱区的振动方向始终相反，位移始终为零．
14．A.B
C.D
【解析】
图中A点是谷谷相遇点，A点是峰峰相遇点，都是振动加强点；而C、D两点都是峰谷相遇点，都是振动减弱点.