3.4波的干涉 课时优化作业 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.4波的干涉 1.如图所示，图甲为一列沿水平方向传播的简谐横波在时刻的波形图，图乙为质点b从时刻开始计时的振动图像，则下列说法正确的是( ) A.该简谐横波沿x轴负方向传播 B.再经过质点a通过的路程为 C.该简谐横波波速为 D.该波与频率为简谐横波相遇时，能形成稳定的干涉图样 2.如图所示，有两列相干简谐横波在同一介质中相向传播，两列波在介质中的传播速度为，在时刚好分别传到A、B两点。已知P点为振动减弱点、间距20m、。则( ) A.两波源的起振方向可能向上 B.间振动加强点可能有4个 C.两列波的周期可能为4s D.两列波的波长可能为4m 3.如图所示，、是两个振动完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是( ) A.a点振动始终减弱 B.图示时刻c点的位移为零 C.b点振动始终加强，c点振动始终减弱 D.图示时刻，b，c两点的高度差为 4.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波的波形如图所示。已知波速，下列说法正确的是( ) A.波的频率 B.两列波波源的起振方向相同 C.在时刻，处质点第一次到达处 D.两列波相遇时，处质点第一次到达处 5.如图所示，某兴趣小组用洛埃镜实验装置研究光的波长，S为红色光源，M为平面镜。在光屏上某区域出现了明暗相间的条纹，要使得条纹间距变大，下列措施可行的是( ) A.将光屏向左移动 B.将平面镜向左平移 C.将光源S向下移动 D.将S换成绿色光源 6.2024年3月27日18时36分在四川阿坝州壤塘县（北纬31.69度，东经101.31度）发生4.1级地震，震源深度15千米。地震发生时监测站监测到一列沿x轴传播的地震横波，时刻波形如图甲所示，质点P从时刻开始的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( ) A.该波沿x轴正方向传播 B.该波沿x轴传播20km距离需要5s C.Q点的振动方程为 D.该波与频率为2Hz的简谐横波相遇，一定能形成干涉图样 7.时刻，两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波的波形图如图所示，质点做简谐运动的周期均为，此时刻平衡位置在和处的M、N两质点刚开始振动，下列说法正确的是( ) A.两波源的起振方向相反 B.两列波在介质中传播的速度大小不同 C.两列波相遇之前，平衡位置在处的质点的振动方程为 D.0~1s内，质点P运动的路程 8.如图所示，实线是一列正弦波在时刻的波形图，虚线是该列波在时的波形图。质点P(图中未画出)是平衡位置在 处的该列波上的一点，若时刻P点向下振动，则下列说法正确的是( ) A.这列波的最小波速是12 m/s B.这列波频率一定为 C.质点P在这段时间内至少完成了1 515 次全振动 D.若这列波能够与另一列波发生干涉，则干涉后每个质点的振幅变为10 cm 9.如图为一“环腔式”降噪器的原理图，可以对高速气流产生的噪声进行降噪。波长为λ的声波沿水平管道自左侧入口进入后分成上、下两部分，分别通过通道①、②继续向前传播，在右侧汇聚后噪声减弱，其中通道①的长度为，下列说法正确的是( ) A.该降噪器是利用波的衍射原理设计的 B.通道②的长度可能为 C.通道②的长度可能为 D.该降噪器对所有频率的声波均能起到降噪作用 10.某物理兴趣小组的两位同学对波的干涉特别感兴趣，利用课余时间进行了如下实验探究。两位同学以相同频率分别在两端甩动水平细绳。形成两列简谐横波甲乙。已知甲、乙两波源相距8m，甲、乙两波的波速均为0.5m/s，完成一次全振动的时间均为2s，距离乙波源3m的O点处固定有一颗红色珠子。某一时刻的波形图如图所示，从该时刻开始计时。则下列说法正确的是( ) A.两列波的波长均为0.25m B.甩动细绳6s后，红色珠子开始向下振动 C.该时刻细绳两端的振动情况相反 D.当两列波在O点相遇时，该点的振动加强 11.如图所示，两列沿相反方向传播的横波，形状相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象。此时刻( ) A.a点向下振动，b点向上振动 B.a点向下振动，b点向下振动 C.a点向上振动，b点向下振动 D.a点向上振动，b点向上振动 12.均匀介质中有两个点波源位于xOy平面内，位置坐标分别为（-3 m，0）和（5 m，0）。时刻两波源开始沿垂直坐标平面xOy的方向做简谐运动，振动图像如图所示。已知两波源的振动传播到坐标原点O处的时间差为2 s。下列说法正确的是( ) A.机械波在介质中的传播速度为1 m/s B.xOy平面内（1 m，3 m）位置处在振动加强区 C.两波源间的连线上有7个振动加强点 D.0~7 s内，O处质点运动的路程为12 cm 13.位于的波源p从时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置，质点b的平衡位置。下列说法正确的是( ) A.波源p周期为 B.时，波源的位移为正 C.时，质点a沿y轴负方向振动 D.在0到内，质点b运动总路程是 14.在同一均匀介质中有两列简谐横波沿x轴相向传播，波源分别位于和处，振幅均为2cm，沿x轴正向传播的简谐波的波速为。时刻波的图像如图所示，此时平衡位置在的两个质点E、F刚好开始振动，质点B、C的平衡位置坐标分别为，以下说法正确的是( ) A.两列波叠加能够发生干涉现象 B.两列波叠加后质点C的振动周期为0.25s C.两列波叠加后质点B的位移始终为0 D.时，质点C的位置坐标是 15.分别如图（b）和图（c）所示.两列波的波速均为，两列波从波源传播到点的路程差为___m，两列波引起的点处质点的振动相互______（填“加强”或“减弱”），点处质点的振动相互____（填“加强”或“减弱”）。 答案以及解析 1.答案：C 解析：A.在t时刻，由图乙可知，质点b速度沿y轴负方向，根据“上坡下”规律可知，该简谐横波沿x轴正方向传播，故A错误； BC.由图甲可知波长为 由图乙可知周期为 波速为 由于 则质点a通过的路程为 故B错误，C正确； D.该波的频率为 两波的频率不同，相互叠加时波上各个质点的振幅是随时间而变化的，没有振动总是加强或减弱的区域，因而不能产生稳定的干涉现象，故D错误。 故选C。 2.答案：D 解析：A.由微平移法可知两列波的起振方向均向下，故A错误； C.由于起振方向均向下，且P点为振动减弱点，说明两列波传播到P点时相差的时间为半周期的奇数倍 其中n为自然数，解得周期的可能值有；；……故C错误； D.由于起振方向均向下，且P点为振动减弱点，说明两列波传播到P点时相差的位移为半波长的奇数倍 其中n为自然数，解得 波长的可能值由有；；……故D正确。 B.间若为振动加强点，要满足（） 结合D项分析中的波长的可能值可得间振动加强点不可能有4个，B错误。故选D。 3.答案：D 解析：A.由于是两个振动完全相同的相干波源，图中b点波峰与波峰叠加，说明b点是振动加强点，图中ab所在直线上的点均为振动加强点，则a点振动始终加强，故A错误； BC.图示时刻c点为波谷与波谷叠加，所以c点振动始终加强，图示时刻c点的位移为，故BC错误； D.图示时刻，b点波峰与波峰叠加，b点的位移为，而c点的位移为，所以b，c两点的高度差为，故D正确。 故选D。 4.答案：C 解析：由题图可知，波长为4m，由得，A错误；波最前端起振方向和波源起振方向相同，由题图可知，甲突破点波最前端起振方向沿y轴正方向，乙波最前端起振方向沿y轴负方向，所以两列波波源起振方向相反，B错误；根据知，在时刻，甲波传到处为波峰，位移为4cm，乙波传到处为波峰，位移为3cm，质点第一次到达波峰，即处，C正确；由题图知，两列波相遇时，甲波的波峰传到处，则处的质点第一次到达处，D错误。 5.答案：C 解析：光源到屏的距离可以看作双缝到屏的距离L，光源S到S在平面镜中虚像间的距离2d可以看作双缝的间距，则双缝干涉两条相邻亮条纹之间的距离。将光屏向左移动，L减小，可知条纹间距变小，A错误；将平面镜向左平移，L、d不变，条纹间距不变，B错误；将光源S向下移动，d减小，条纹间距增大，C正确；将S换成绿色光源，绿光的波长比红光短，可知条纹间距变小，D错误。 6.答案：B 解析：A.由图乙可知质点P在时刻向下振动，根据平移法可知该波沿x轴负方向传播，故A错误； B.由图甲、乙可知波长为4km，周期为1s，则该波的波速为沿x轴传播20km距离需要，故B正确； C.波沿x轴负方向传播，则Q点在时刻向下振动，振动方程为，故C错误； D.该波的频率为=1Hz与频率为2Hz的简谐横波相遇，不能形成干涉图样，故D错误；故选B。 7.答案：D 解析：A.由波的传播方向和波形图可知，两波源的起振方向均沿y轴正方向，故A错误； B.两列波的波长相同，质点的振动周期相同，因此两列波在介质中的传播速度大小相等，故B错误； C.平衡位置在处的质点的振动方程为 故C错误； D.波传播的速度 两列波传播到P点均需要时间为 则两列波在P点的振动加强，P点振动的振幅为两列波振幅之和，即 振动时间为 质点P运动的路程为 故D正确。 故选D。 8.答案：C 解析：由波形图可知波长为，则个波长，若时刻P点向下振动，则波向x轴负向传播，则在1 s内传播的距离为，波速为，当时，，可知这列波的最小波速是12 cm/s，选项A错误；波的频率，则这列波频率可能为，选项B错误；波的周期为，最大周期为，可知，即质点P在到这段时间内至少完成了1 515次全振动，选项C正确；若这列波能够与另一列波发生干涉，则干涉后有些质点的振动加强，振幅可能变为10 cm，有些质点的振动减弱，振幅可能小于5 cm，选项D错误。 9.答案：B 解析：A.该降噪器是利用声波干涉原理设计，A错误； BCD.根据波的叠加原理可知，该降噪器对于路程差为 （，1，2，3…） 声波降噪效果良好，对不符合上述条件的声波降噪作用较差，甚至不能起到降噪作用，故而并非对所有波长或频率的声波均有效，CD错误，B正确。 故选B。 10.答案：D 解析：A.两列波的波长均为 故A错误； B.乙波源距离O点较近，甩动细绳6s后，即经过3个周期，乙波刚好传到O点，乙波源起振方向向上，则红色珠子开始向上振动，故B错误； C.甲、乙两波源起振方向均向上，该时刻细绳两端的振动情况相同，故C错误； D.由于 当两列波在O点相遇时，该点的振动加强，故D正确。 故选D。 11.答案：A 解析：由图看出，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以如图（乙）所示的时刻两列波“消失”；根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起a质点回到平衡位置速度为零，b质点的振动方向向上，向左传播的波单独引起a质点的振动方向向下，b质点回到平衡位置速度为零，根据叠加原理可知，此时a质点的振动方向是向下，b质点的振动方向是向上。 故选A。 12.答案：AD 解析：两列波在同一介质中传播，传播速度相等，设为v，由题意有，A正确；由题图可知周期，则波长，由于两波源的起振方向相反，所以振动加强点满足到点的距离到点的距离，所以点处于振动减弱区，B错误；两波源间的连线上有8个振动加强点，分别为，C错误；由以上分析可知，O处为振动减弱点，从0时刻起，经3 s，波传到O处，经5 s，波传到O处，所以0~7 s内O处质点运动的路程，D正确。 13.答案：BD 解析：A.由图可知，波的波长 由题意可知0.1s内波传播四分之一波长，可得 解得 故A错误； B.根据同侧法可知，波源的振动方向向上，由，可知 根据周期性并结合波的图像可知，此时波源处于平衡位置上方且向上运动，即位移为正，故B正确； C.波源停止振动，到质点a停止振动的时间 波速大小为 即质点a还在继续振动，到时间波传播的距离为 即x轴正方向的波由题干图中向右平移0.375m，结合图像可知质点a位移为正且向y轴正方向运动，故C错误； D.波传到点b所需的时间 在0到2s内，质点振动的时间为 质点b运动总路程 故D正确。 故选BD。 14.答案：AC 解析：A.由图知两列波的波长均为 振幅 同种均匀介质机械波传播速度相同，故频率相同，能够发生干涉现象，故A正确； B.周期均为 介质做受迫振动，叠加后质点的振动频率与波源相同，故B错误； C.由两列波的传播方向可以判断质点E、F的起振方向都沿y轴负方向，即两列波的波源是振动方向相同的相干波源，且两波源到质点B的波程差 所以质点B是振动减弱点，故两列波叠加后B的位移始终为零，故C正确； D.在时刻两列波传播到C点 两列波叠加后C振动周期跟相干波源的周期相同，即为0.5s C点起振方向向下，在时刻，位于负向位移最大处，故D错误。 故选AC。 15.答案：2；减弱；加强 解析：点波源(0,4)的振动形式传播到点A(8,-2)的路程为，点波源(0,-2)的振动形式传播到点A(8,-2)的路程为，两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为。由于两列波的波源到点B(4,1)的路程相等，路程差为零，且时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B时振动方向相反，引起点B处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为,波长。由于两列波的波源到点C(0,0.5)的路程分别为3.5m和2.5m，路程差为1m，而时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起点C处质点的振动相互加强。 学科网（北京）股份有限公司 $$