2024-2025學年高中物理第十二章機械波4波的衍射和干涉課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE6波的衍射和干涉限時45分鐘總分100分一、單選題(每小題6分，共30分)1．有一障礙物的寬度為10m，下列衍射現(xiàn)象最明顯的是(A)A．波長為40m的波B．波長為9.9m的波C．頻率為40Hz的聲波(聲速v＝340m/s)D．頻率為5000MHz的電磁波(波速v＝3.0×1082．一列波在傳播過程中通過一個障礙物，發(fā)生了確定程度的衍射，以下哪種狀況使衍射現(xiàn)象更明顯(D)A．增大障礙物的尺寸，同時增大波的頻率B．增大障礙物的尺寸，同時減小波的頻率C．縮小障礙物的尺寸，同時增大波的頻率D．縮小障礙物的尺寸，同時減小波的頻率3．在空氣中的同一區(qū)域內(nèi)，兩列聲波波源的振動狀況如圖所示，可以確定的是(B)A．a(chǎn)波源的頻率為b波源頻率的2倍B．a(chǎn)波的波長為b波波長的2倍C．a(chǎn)、b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D．通過同一狹縫，b波的衍射效果比a波明顯解析：由波的圖象可以看出，a波的周期是b波的2倍，因為波速相等(同一介質(zhì))，由波速公式v＝λf可知a波的波長等于b波的2倍，故A錯而B正確；兩列波相干的條件是頻率必需相等，可知a、b兩列波疊加不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，C錯誤；波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，故D選項錯誤．4．兩列沿相反方向傳播的振幅和波長都相同的半波如圖(甲)，在相遇的某一時刻如圖(乙)兩列波“消逝”，此時圖中a、b質(zhì)點的振動方向是(B)A．a(chǎn)向上，b向下 B．a(chǎn)向下，b向上C．a(chǎn)、b都靜止 D．a(chǎn)、b都向上解析：由波的疊加原理知，波在相遇時互不影響地相互通過，通過后各自保持原有的狀態(tài)接著傳播．在圖(乙)所對應的時刻，依據(jù)波的傳播方向和質(zhì)點的振動方向之間的關(guān)系可以判定選項B是正確的．5.如圖所示表示兩列相干水波的疊加狀況，如圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷．設兩列波的振幅均為5cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m．C點是BE連線的中點，下列說法中正確的是(C)A．C、Q兩點都保持靜止不動B．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為10cmC．圖示時刻C點正處于平衡位置且向上運動D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25s，B點通過的路程為10cm解析：由波的干涉學問可知圖中加強區(qū)是質(zhì)點A、B、E的連線處，減弱區(qū)是過D、F的連線處和過P、Q的連線處，明顯，C點是振動加強點，不行能靜止，而Q點是振動減弱點，靜止不動，選項A錯誤；A、B在圖示時刻，A在波峰，B在波谷，它們是振動加強的點，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時的高度差為20cm，選項B錯誤；A、B、C、E均在振動加強處，且在同一條直線上，如圖所示，波是由E處向A處傳播的，C點向上方(上方表示水面)運動，選項C正確；T＝eq\f(λ,v)＝0.5s,0.25s＝eq\f(1,2)T，在半個周期內(nèi)，質(zhì)點的路程為振幅的2倍，所以振動加強點B的路程為20cm，選項D錯誤．二、多選題(每小題8分，共40分)6．圖甲為一列橫波在t＝0時的波動圖象，圖乙為該波中x＝2m處質(zhì)點P的振動圖象，下列說法正確的是(CD)A．若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則所遇到的波的頻率為0.25HzB．若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物尺寸確定比4m大許多C．再過0.5s，P點的動能最大D．波沿x軸正方向傳播解析：由圖乙可知該波的頻率為1Hz，由波的干涉條件可知選項A錯誤；由圖甲可知該波的波長λ＝4m，所以選項B錯誤；再過0.5sP點處于平衡位置動能最大，選項C正確；由甲、乙圖象可判選項D正確．7.如圖所示為兩個完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖，實線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確的是(BC)A．A點為振動加強點，經(jīng)過半個周期，這一點振動減弱B．B點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動仍減弱C．C點為振動加強點，經(jīng)過半個周期，這一點振動仍加強D．D點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動加強解析：A點是波峰和波峰疊加，為振動加強點，且始終振動加強，故選項A錯誤；B點是波峰和波谷疊加，為振動減弱點，且始終振動減弱，故選項B正確；C點處于振動加強區(qū)，振動始終加強，故選項C正確；D點為波峰與波谷疊加，為振動減弱點，且始終振動減弱，故選項D錯誤．8．兩個振動狀況完全一樣的波源S1和S2相距6m，它們在空間產(chǎn)生的干涉圖樣如圖所示，圖中實線表示振動加強的區(qū)域，虛線表示振動減弱的區(qū)域．下列說法正確的是(AC)A．兩波源的振動頻率確定相同B．虛線確定是波谷與波谷相遇處C．兩列波的波長都是2mD．兩列波的波長都是1m解析：因為形成穩(wěn)定的干涉圖樣，所以兩波源的頻率確定相同，A正確；因為S1和S2相距6m，由干涉圖樣可得，兩列波的波長都是2m，C正確，D錯誤；虛線是振動減弱區(qū)，是波峰與波谷相遇處，B錯誤．9．如圖所示，S1、S2是振動狀況完全相同的兩個機械波波源，振幅為A.a、b、c三點分別位于S1、S2連線的中垂線上，且ab＝bc.某時刻a是兩列波波峰的相遇點，c是兩列波波谷的相遇點，則(CD)A．a(chǎn)處質(zhì)點的位移始終為2B．c處質(zhì)點的位移始終為－2C．b處質(zhì)點的振幅為2D．c處質(zhì)點的振幅為2解析：因為a、b、c三點均在S1、S2連線的中垂線上，則各點到S1、S2的距離相等，則S1與S2到各點的波程差為零，S1與S2振動狀況相同，則a、b、c各點振動加強，振動加強并不是位移不變，而是振幅為2A10．如圖所示，S1、S2為兩個振動狀況完全一樣的波源，兩列波的波長都為λ，它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個振動減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動減弱區(qū)域中的一點，從圖中可看出(BD)A．P點到兩波源的距離差等于2λB．P點始終不振動C．P點此時刻振動最弱，過半個周期后，振動變?yōu)樽顝奃．當一列波的波峰傳到P點時，另一列波的波谷也確定傳到P點解析：振動減弱點到兩波源距離差等于半波長的奇數(shù)倍，A錯；兩波源振動狀況相同，故P點振幅為零，B對，C錯；在P點合位移為零，故其中一列波的波峰傳播到P點時，另一列波的波谷也傳播到P點，D對．三、非選擇題(共30分)11．(9分)如圖所示，兩列簡諧波頻率相等，波速大小相等，分別沿x軸正方向和x軸負方向傳播，則圖中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各點中振幅最大的是x＝4、8的點，振幅最小的是x＝2、6的點．解析：頻率相等的兩列波疊加發(fā)生干涉，2、6兩點振動總相反，此時為峰谷相遇，振動減弱，振幅最?。|(zhì)點4此時位于平衡位置，但兩列波在該點引起的振動均沿y軸正方向，則此時質(zhì)點4沿y軸正方向振動，eq\f(1,4)T后兩列波在該處均形成波峰，振幅為兩波振幅之和，是加強區(qū)，振幅最大；同理，質(zhì)點8此時沿y軸負方向振動，eq\f(1,4)T后為兩列波的波谷與波谷相遇處，也是加強區(qū)，故振幅最大的質(zhì)點為4和8.疊加時不僅位移為分位移的矢量和，速度也為分速度的矢量和，另外本題也可把兩列波沿各自傳播方向平移eq\f(1,4)T、eq\f(1,2)T等，再看各點位移狀況．12．(10分)如圖所示，相鄰實線間的距離等于一個波長，試大致畫出波通過孔A和B以及遇到障礙物C和D之后的傳播狀況．答案：如圖所示解析：由題圖可知，孔A和障礙物D跟波長相差不多，因此，從孔A傳出的波和遇障礙物D之后的波均有明顯的衍射現(xiàn)象；孔B和障礙物C跟波長相比相差較大，因此，從孔B傳出的波和遇障礙物C之后的波無明顯的衍射現(xiàn)象．在畫通過孔A的衍射波時要強調(diào)畫出的同心半圓都是以孔A為圓心的；遇障礙物D之后波的傳播并沒有受影響；而從孔B傳出的波和遇障礙物C之后的波只沿直線傳播．所以從孔A、B傳出的波和遇障礙物C、D之后的波如圖所示．13．(11分)在右圖中，A、B是同一介質(zhì)中的兩相干波源，其振幅均為A＝5cm，頻率均為f＝100Hz，當A點為波峰時