2019高中物理 課下能力提升十一 第十二章 第4節(jié) 波的衍射和干涉（含解析）新人教版選修3-4.doc

《2019高中物理 課下能力提升十一 第十二章 第4節(jié) 波的衍射和干涉（含解析）新人教版選修3-4.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019高中物理 課下能力提升十一 第十二章 第4節(jié) 波的衍射和干涉（含解析）新人教版選修3-4.doc（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

波的衍射和干涉 [基礎(chǔ)練] 一、選擇題 1．[多選]如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O為波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是(　　) A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．擋板前波紋間的距離相等 C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象 2．[多選]一條彈性繩子呈水平狀態(tài)，M為繩子中點，兩端P、Q同時開始上下振動，一小段時間后產(chǎn)生的波形如圖所示，對于其后繩上各點的振動情況，以下判斷正確的是(　　) A．兩列波將同時到達(dá)中心M B．兩列波波速之比為1∶2 C．中點M的振動總是加強的 D．繩的兩端P、Q開始振動的方向相同 3．(2016金華高二檢測)如圖所示是利用發(fā)波水槽觀察到的水波衍射圖象，從圖象可知(　　) A．B側(cè)波是衍射波 B．A側(cè)波速與B側(cè)波速相等 C．減小擋板間距，衍射波的波長將減小 D．增大擋板間距，衍射現(xiàn)象將更明顯 4．消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護的一個重要課題。內(nèi)燃機、通風(fēng)機等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來消弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運行如圖所示，產(chǎn)生波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播。當(dāng)聲波到達(dá)a處時，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達(dá)到消弱噪聲的目的。若Δr＝r2－r1＞0，則Δr等于(　　) A．波長λ的整數(shù)倍 B．波長λ的奇數(shù)倍 C．半波長的奇數(shù)倍 D．半波長的偶數(shù)倍 二、非選擇題 5．如圖所示，在同一均勻介質(zhì)中有S1和S2兩個波源，這兩個波源的頻率、振動方向均相同，且振動的步調(diào)完全一致，S1和S2之間相距兩個波長，B點為S1和S2連線的中點，今以B點為圓心，R＝BS1為半徑畫圓，問在該圓周上(S1和S2兩波源除外)共有幾個振動加強的點？ 6．如圖所示，S是水面波的波源，x、y是擋板，S1、S2是兩個狹縫(SS1＝SS2，狹縫的尺寸比波長小得多)，試回答以下問題： (1)若閉上S1，只打開S2，會看到什么現(xiàn)象？ (2)若S1、S2都打開，會發(fā)生什么現(xiàn)象？ (3)從兩個狹縫S1、S2傳播的兩列波在某一時刻的圖形如圖所示，若實線和虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點中，哪些點振動最強，哪些點振動最弱？ [提能練] 一、選擇題 1．已知空氣中的聲速為340 m/s?，F(xiàn)有幾種聲波：①周期為1/20 s，②頻率為104 Hz，③波長為10 m，它們傳播時若遇到尺寸約為 13 m的障礙物，能產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象的是(　　) A．①和②　　　　　　　 B．②和③ C．①和③ D．都可以 2．(2016張店高二檢測)如圖所示，正中O是水面上一波源，實、虛線分別表示該時刻的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過一段時間，水面上的波形將分布于(　　) A．整個區(qū)域 B．陰影Ⅰ以外區(qū)域 C．陰影Ⅱ以外區(qū)域 D．陰影Ⅲ以外區(qū)域 3．[多選]兩列波在某區(qū)域相遇，下列說法正確的是(　　) A．兩列波相遇時能夠保持各自的狀態(tài)互不干涉 B．由于這兩列波相遇時疊加，當(dāng)它們分開時波的頻率、振幅都會發(fā)生變化 C．如果這兩列波疊加以后使某些區(qū)域振動加強，某些區(qū)域振動減弱，那么這兩列波發(fā)生明顯干涉 D．兩列波重疊的區(qū)域里，任何一點的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和 4．(2016衡水高二檢測)如圖所示，甲、乙兩平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x軸正方向傳播，乙波沿y軸正方向傳播，圖中實線表示某一時刻的波峰位置，實線相交點為A、B、C、D，虛線表示波谷位置，對圖中正方形中央的a、b、c、d四點的振動情況，正確的判斷是(　　) A．a(chǎn)、b點振動加強，c、d點振動減弱 B．a(chǎn)、c點振動加強，b、d點振動減弱 C．a(chǎn)、d點振動加強，b、c點振動減弱 D．a(chǎn)、b、c、d點的振動都加強 二、非選擇題 5．(2016日照高二檢測)甲、乙兩列完全相同的橫波分別從波源A、B兩點沿x軸相向傳播，t＝0時的波形圖象如圖所示，如果兩列波的波速都是10 m/s，求： (1)甲、乙兩列波的頻率各是多少？ (2)第幾秒末兩列波相遇？相遇時C、D兩點間有哪些位移最大？ 6．在圖中，A、B是同一介質(zhì)中兩相干波源，其振幅均為A＝5 cm，頻率均為f＝100 Hz，當(dāng)A點為波峰時，B點恰好為波谷，波速v＝10 m/s，判斷P點為振動加強點還是振動減弱點？ 答 案 [基礎(chǔ)練] 1．解析：選ABC　由題圖可看出孔AB的寬度小于一個波長，故A項正確；由v＝λf知，介質(zhì)及波源不變，則λ不變，B項正確；將孔變大，若孔的寬度比波長大則不能看到明顯的衍射現(xiàn)象，C項正確；波速不變，增大頻率，波長變短，則不容易看到衍射現(xiàn)象，D項錯誤。 2．解析：選AD　由題意可知，雖然波形不同，但波速相同，由于距離相同，所以兩波同時到達(dá)M點，故A正確；波速由介質(zhì)決定，與波長和頻率無關(guān)，故B錯誤；由于波的頻率不同，故兩列波并不能干涉，M點并不是振動加強點，故C錯誤；根據(jù)質(zhì)點振動方向與波傳播方向的關(guān)系可知，P點、Q點開始振動的方向都是向上，故D正確。 3．解析：選B　小孔是衍射波的波源，A側(cè)是衍射波，故A錯誤；在同一種介質(zhì)中，波速相等，故B正確；根據(jù)波速、波長和頻率的關(guān)系式v＝λf，由于波速和頻率不變，故波長不變，故C錯誤；波長越長越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，與波的頻率和振幅沒有關(guān)系，在波長無法改變的情況下減小擋板間距，衍射現(xiàn)象更明顯，故D錯誤。 4．解析：選C　根據(jù)波的干涉特征，兩列波的路程差等于半波長的奇數(shù)倍時，疊加后減弱，從而達(dá)到消弱噪聲的目的，C正確。 5．解析：首先分析S1和S2兩波源的連線上共有幾個振動加強點，由對稱性可直接判斷B點為振動加強點。如圖所示，AS2－AS1＝λ，CS1－CS2＝λ，故A與C兩點也為振動加強點，即S1和S2連線上共有三個加強點。再過A、B、C三點作三條加強線(表示三個加強區(qū)域)分別交于圓周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六點，顯然這六個點也為加強點，故圓周上共有六個振動加強點。 答案：6個 6．解析：(1)只打開S2，波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時，由于狹縫的尺寸比波長小，則水波在狹縫S2處發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，水面波以狹縫S2處為中心向擋板另一側(cè)傳播開來。(2)由于SS1＝SS2，從波源發(fā)出的水波傳播到S1、S2處時，它們的振動情況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開時產(chǎn)生兩列相干波，它們在空間相遇時產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)一些地方振動加強，一些地方振動減弱的現(xiàn)象，加強區(qū)與減弱區(qū)相互間隔，發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣。(3)由題圖可知，點D是波峰與波峰相遇處，是振動最強點，點B是波谷與波谷相遇處，也是振動最強點；點A、C是波峰與波谷相遇的地方，這兩點振動最弱。 答案：(1)在S2處發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 (2)在擋板后發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 (3)B、D點振動最強　A、C點振動最弱 [提能練] 1．解析：選C　①、②、③三種聲波的波長分別為λ1＝340 m＝17 m，λ2＝ m＝0.034 m，λ3＝10 m。根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩種聲波的波長與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確。 2．解析：選B　由題圖中可以直觀看出，半波長為實虛兩圓半徑之差，且可看出擋板A的尺寸比波長大得多，而小孔B與波長長度差不多。根據(jù)波發(fā)生明顯衍射的條件知，該波在擋板A處的衍射現(xiàn)象很不明顯，即可認(rèn)為波沿直線傳播，故陰影區(qū)Ⅰ內(nèi)水面無波形，故A、C、D選項不正確；該波的波長與小孔B差不多，能夠產(chǎn)生明顯的衍射，故在陰影區(qū)Ⅲ、Ⅱ之內(nèi)，存在明顯的衍射波形，故B選項正確。 3．解析：選AD　兩列波相遇滿足獨立傳播和疊加原理，波的干涉是出現(xiàn)穩(wěn)定的振動加強和振動減弱相互間隔的現(xiàn)象，兩列波疊加時，任何一點的位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和。故A、D正確。 4．解析：選B　當(dāng)兩列波出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時，要產(chǎn)生干涉圖樣，形成一條加強線、一條減弱線……即加強線、減弱線彼此相間隔的穩(wěn)定的干涉圖樣，圖中實線相交點A、B、C、D，即波峰與波峰相遇，都是振動加強點，可知B、D決定的直線為加強線，過A、C平行于BD直線的兩條直線也應(yīng)是加強線，a、c兩點在BD直線上，故a、c點是振動加強點，分別過b、d點且平行于BD直線的兩條直線均在兩加強線之間，應(yīng)為減弱線，故b、d兩點的振動減弱。 5．解析：(1)由圖知：λ＝4 m，又因v＝10 m/s 所以由f＝得 f＝ Hz＝2.5 Hz 故甲、乙兩列波的頻率均為 2.5 Hz。 (2)設(shè)經(jīng)t時間兩波相遇，則2vt＝4 m 所以t＝ s＝0.2 s 又因T＝＝ s＝0.4 s 故兩列波分別向前傳播相遇 此時兩列波的圖象如圖中的虛線所示。 故C、D間有x＝5 m和x＝7 m處的點位移最大 答案：(1)2.5 Hz　2.5 Hz (2)0.2 s　x＝5 m與x＝7 m處的點位移最大 6．解析：A到P與B到P的波程差為Δx＝ m－15 m＝25 m－15 m＝10 m。這列波的波長為λ＝＝ m＝0.1 m，10 m 恰好為0.1 m的整數(shù)倍，又因A、B步調(diào)相反，因此P點為振動減弱點。 答案：振動減弱點