课时梯级训练(19) 波的干涉与衍射（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

课时梯级训练(19)　波的干涉与衍射 1．关于波的叠加和干涉，下列说法正确的是(　　) A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图像，所以波没有叠加 B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰和波峰相遇的点 C．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的质点是加强的，某时刻该质点的位移可能为零 D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大 C　解析：根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，A错误；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，B错误；振动加强的点仅是振幅增大，但仍在平衡位置附近振动，也可能有位移为零的时刻，C正确，D错误。 2．(多选)水波的衍射现象如图所示，S为波源，d为挡板上的小孔宽度，相邻弧线间距为一个波长，其中符合事实的是(　　) BC　解析：选项A、B中小孔宽度大于波长，衍射现象不明显，挡板会阻碍波的传播，A不符合事实，B符合事实；选项C、D中小孔宽度小于波长，衍射现象明显，但穿过小孔后波速和频率不变，波长不变，C符合事实，D不符合事实。 3．(多选)下列现象属于波的衍射现象的是(　　) A．隔墙有耳 B．空山不见人，但闻人语响 C．余音绕梁，三日而不绝 D．夏日雷声轰鸣不绝 AB　解析：“余音绕梁，三日而不绝”和“夏日雷声轰鸣不绝”主要是由声音的反射引起的，不属于波的衍射现象。“隔墙有耳”和“空山不见人，但闻人语响”属于波的衍射现象，A、B正确。 4．如图所示，S1和S2是同一均匀介质中同时起振、起振方向相同、频率相同的两个波源，它们发出的简谐波相向传播。在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点，已知S1a＝ab＝bc＝cS2＝(λ为波长)。下列说法正确的是 (　　) A．b点为振动加强点，a、c两点为振动减弱点 B．b点为振动减弱点，a、c两点为振动加强点 C．a、b、c三点都是振动加强点 D．a、b、c三点都是振动减弱点 C　解析：两列频率相同的简谐波叠加时，若点到两波源的波程差是波长的整数倍，则该点振动加强，若点到两波源的波程差是半波长的奇数倍，则该点振动减弱。已知S1a＝ab＝bc＝cS2＝(λ为波长)，则两波源到b点的路程相等，该点是振动加强点，两波源到a点、c点的波程差都为一个波长，因此这两点都是振动加强点，故a、b、c三点都是振动加强点，C正确。 5．(多选)两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生干涉的示意图如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，则以下说法正确的是(　　) A．A点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动减弱 B．B点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动减弱 C．C点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动仍加强 D．D点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动加强 BC　解析：A、C连线所在区域为振动加强区域，无论经过多长时间，该区域内波的振幅都是两列波的振幅之和，该区域总为振动加强区域，A错误，C正确；B、D连线所在区域为振动减弱区域，无论经过多长时间，该区域都是振动减弱区域，B正确，D错误。 6．(多选)两列频率相同、振幅均为A的简谐横波P、Q分别沿x轴正方向和x轴负方向在同一介质中传播，两列波的振动方向均沿y轴。某时刻两波的波面如图所示，实线表示P波的波峰、Q波的波谷；虚线表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c为三个等间距的质点，d为b、c中间的质点。下列判断正确的是(　　) A．质点a的振幅为2A B．质点b始终静止不动 C．图示时刻质点c的位移为0 D．图示时刻质点d的振动方向沿－y轴 CD　解析：由题意知，两列波频率相等、波长相等，实线表示P波的波峰、Q波的波谷，虚线表示P波的波谷、Q波的波峰，故a、c两质点处为减弱点，b质点处为加强点，所以a、c两质点始终静止不动，A、B错误，C正确；题图所示的时刻，对P波，质点d向下振动，对Q波，质点d向下振动，所以质点d沿着y轴负方向振动，D正确。 7．在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和x＝7 m处的两个波源O和P，沿y轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，某时刻a和b分别传播到x＝3 m和x＝5 m处，波形如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a与b的频率之比为2∶1 B．O与P开始振动的时刻相同 C．a与b相遇后会出现干涉现象 D．O起振时沿y轴正方向运动 A　解析：由同一均匀介质条件可得a和b两列波在介质中的传播速度v相同，由题图可知，a和b两列波的波长之比为＝＝，根据f＝可得a与b的频率之比＝＝，A正确；因a和b两列波的波速相同，由a和b两列波分别传播到x＝3 m和x＝5 m处的时刻相同，可知O与P开始振动的时刻不相同，B错误；因a与b的频率不同，a与b相遇后不能产生干涉现象，C错误；a波刚传到3 m处，由波形平移法可知，3 m处的质点起振方向沿y轴负方向，而所有质点的起振方向都相同，所以O点起振的方向也沿y轴负方向，D错误。 8．(2023·浙江6月选考)如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d＝15 cm，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅的二次方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则(　　) A．声波的波长λ＝15 cm B．声波的波长λ＝30 cm C．两声波的振幅之比为3∶1 D．两声波的振幅之比为2∶1 C　解析：分析可知A、B两管等长时，声波的振动加强，将A管拉长d＝15 cm后，两声波在O点减弱，根据题意设声波加强时振幅为20，声波减弱时振幅为10，则A1＋A2＝20, A1－A2＝10，可得两声波的振幅之比＝，C正确，D错误；根据振动减弱的条件可得＝2d，解得λ＝60 cm，A、B错误。 9．两列频率、振幅均相同的简谐波 Ⅰ 和 Ⅱ 分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48 m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为0.12 s，下列说法正确的是(　　) A．简谐波 Ⅰ 和 Ⅱ 的波长均为0.24 m B．简谐波 Ⅰ 和 Ⅱ 的周期均为0.48 s C．绳上各点均做振幅相同的简谐运动 D．两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48 m D　解析：简谐波 Ⅰ 和 Ⅱ 的波长均为0.48 m，A错误；从波形1到波形5经历的时间为T，则T＝4×0.12 s，可得简谐波 Ⅰ 和 Ⅱ 的周期均为T＝0.96 s，B错误；绳上各点中加强点和减弱点振幅不相同，C错误；A、C两点均为振动减弱点，则两波源到两点的距离之差分别为(2n＋1)和(2n－1)，则两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是|(2n＋1)－(2n－1)|＝λ＝0.48 m，D正确。 10．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播。当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的。若Δr＝r2 － r1, 则Δr等于(　　) 　　 A．波长λ的整数倍 B．波长λ的奇数倍 C．半波长的奇数倍 D．半波长的偶数倍 C　解析：根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪声的目的，C正确。 11．甲、乙两人分别乘坐两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。 (1)此水波的波长为多少？波速为多少？ (2)若此波在传播过程中遇到一根竖直的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？ (3)若该波经过一跨度为30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？ (4)若该桥为一个3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？ 答案：(1) m　 m/s　(2)会　(3)能　(4)能 解析：(1)由题意知，周期T＝ s＝3 s。 设波长为λ，则5λ＋＝24 m，λ＝ m。 由v＝得，v＝ m/s。 (2)由于λ＝ m，大于竖直的电线杆的直径，所以此波通过竖直的电线杆时会发生明显的衍射现象。 (3)(4)由于λ＝ m>3 m，所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生明显衍射现象。 学科网（北京）股份有限公司 $$