2025版高中物理第十二章4波的衍射和干涉練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGE3-4波的衍射和干涉1.(多選)下列事實(shí)屬于明顯的衍射現(xiàn)象的是(AC)A.池塘里的水波,遇到突出水面的小石塊,小石塊對(duì)波的傳播沒(méi)有影響B(tài).水波前進(jìn)方向上有一障礙物,其后面沒(méi)有水波傳播過(guò)去C.水波前進(jìn)方向上有一帶孔的屏,水波通過(guò)小孔傳播到屏后的區(qū)域D.板胡的聲音比弦聲更響解析:波繞過(guò)障礙物(或小孔)接著傳播的現(xiàn)象叫衍射現(xiàn)象,故A,C選項(xiàng)正確;因?yàn)樗](méi)有繞過(guò)障礙物,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤;聲音是否洪亮由振幅確定而不是由波的衍射所確定的,故D錯(cuò)誤.2.關(guān)于波的疊加和干涉,下列說(shuō)法中正確的是(C)A.兩列頻率不相同的波相遇時(shí),因?yàn)闆](méi)有穩(wěn)定的干涉圖樣,所以波沒(méi)有疊加B.兩列頻率相同的波相遇時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn)C.兩列頻率相同的波相遇時(shí),介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移可能是零D.兩列頻率相同的波相遇時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)的位移大解析:兩列波相遇時(shí)確定疊加,沒(méi)有條件,A錯(cuò);振動(dòng)加強(qiáng)是指振幅增大,而不只是波峰與波峰相遇,B錯(cuò);加強(qiáng)點(diǎn)的振幅增大,質(zhì)點(diǎn)仍舊在自己的平衡位置兩側(cè)振動(dòng),故某時(shí)刻的位移可以是振幅范圍內(nèi)的任何值,C正確,D錯(cuò)誤.3.兩波源S1,S2在水槽中形成的波形如圖所示,其中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,則(B)A.在兩波相遇的區(qū)域中會(huì)發(fā)生干涉B.在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)發(fā)生干涉C.a點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)D.a點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱解析:從題圖中看出,兩列波的波長(zhǎng)不同,但在同一介質(zhì)中波速相等,依據(jù)v=λf知頻率不同,所以在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)發(fā)生干涉;雖然此時(shí)刻a點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng),但不能始終加強(qiáng),當(dāng)然也不能始終減弱.所以本題選B.4.(多選)在空氣中的同一區(qū)域內(nèi),兩列聲波波源的振動(dòng)狀況如圖所示,可以確定的是(BD)A.a波源的頻率為b波源頻率的2倍B.a波的波長(zhǎng)為b波波長(zhǎng)的2倍C.a,b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D.通過(guò)同一狹縫,a波的衍射效果比b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,則a波源的頻率為b波源頻率的12,因?yàn)椴ㄋ傧嗟?同一介質(zhì)),由v=λ5.甲、乙兩人分別乘兩只小船在湖中釣魚(yú),兩船相距24m.有一列水波在湖面上傳播,使每只船每分鐘上下浮動(dòng)20次,當(dāng)甲船位于波峰時(shí),乙船位于波谷,這時(shí)兩船之間還有5個(gè)波峰.(1)此水波的波長(zhǎng)為多少?波速為多少?(2)若此波在傳播過(guò)程中遇到一根直立的電線桿,是否會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象?(3)若該波經(jīng)過(guò)一跨度為30m的橋洞,橋墩直徑為3m,橋墩處能否看到明顯衍射現(xiàn)象?(4)若該橋?yàn)橐?m寬的涵洞,洞后能否發(fā)生明顯衍射?解析:(1)由題意知:周期T=6020設(shè)波長(zhǎng)為λ,則5λ+λ2=24m,λ=48由v=λT得,v=4811×(2)由于λ=4811(3)、(4)由于λ=4811m>3m,所以此波無(wú)論是通過(guò)直徑為3m的橋墩,還是通過(guò)寬為3m答案:(1)4811m166.如圖所示,兩列簡(jiǎn)諧波頻率相等,波速大小相等,分別沿x軸正方向和x軸負(fù)方向傳播,則圖中x=1,2,3,4,5,6,7,8各點(diǎn)中振幅最大的是x=的點(diǎn),振幅最小的是x=的點(diǎn).

解析:頻率相等的兩列波疊加發(fā)生干涉,2,6兩點(diǎn)振動(dòng)總相反,此時(shí)為峰谷相遇,振動(dòng)減弱,振幅最小.質(zhì)點(diǎn)4此時(shí)位于平衡位置,但兩列波在該點(diǎn)引起的振動(dòng)均沿y軸正方向,則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)4沿y軸正方向振動(dòng),14T后兩列波在該處均形成波峰,振幅為兩波振幅之和,是加強(qiáng)區(qū),振幅最大;同理,質(zhì)點(diǎn)8此時(shí)沿y軸負(fù)方向振動(dòng),1答案:4,82,67.如圖所示,為聲波干涉演示儀的原理圖.兩個(gè)U形管A和B套在一起,A管兩側(cè)各有一個(gè)孔,聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi),被分成兩列頻率的波.當(dāng)聲波分別通過(guò)A,B傳播到右側(cè)小孔時(shí),若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長(zhǎng),則此處聲波的振幅;若傳播的路程相差一個(gè)波長(zhǎng),則此處聲波的振幅.

解析:聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)向上、向下分別形成兩列頻率相同的波,若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長(zhǎng),則振動(dòng)相消,所以此處振幅為零;若傳播的路程相差一個(gè)波長(zhǎng),振動(dòng)加強(qiáng),則此處聲波的振幅等于原振幅的2倍.答案:相同等于零等于原振幅的2倍8.在圖中,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(dāng)A點(diǎn)為波峰時(shí),B點(diǎn)恰