3.3 波的干涉和衍射 分层练习 -2025--2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

3.3 波的干涉和衍射 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 ( 基础巩固 1 ) 1.分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③当正在鸣笛的火车背离我们急驶而去时，我们听到汽笛声的音调变低；④雷声在云层里轰鸣不绝.这些物理现象分别属于波的( ) A.衍射、干涉、多普勒效应、反射 B.衍射、多普勒效应、干涉、折射 C.折射、干涉、多普勒效应、反射 D.衍射、折射、多普勒效应、干涉 2.以下说法中正确的是( ) A.波要发生衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象 B.要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长 C.波长越短的波，越容易发生明显的衍射 D.只有波才有衍射现象 3.具有主动降噪功能的耳机内设有两个麦克风，如图所示，一个麦克风收集周围环境中的噪声信号，这样耳机的处理器能够预测下一时刻噪声的情况，并产生相应的抵消声波；另一个麦克风检测合成后的噪声是否变小，使得处理器优化抵消声波以降低合成后的噪声音量。主动降噪技术利用了声波的( ) A.反射 B.折射 C.干涉 D.衍射 ( 拔高提升 2 ) 4.某些手机有降噪麦克风。如图所示，降噪麦克风产生与环境噪音振幅相同、相位相反的降噪声波，与噪音叠加从而实现降噪效果。下列说法中正确的是( ) A.降噪声波、环境噪声的波速不同 B.降噪声波、环境噪声的频率不同 C.P点的位移和速度均为零，是振动减弱点 D.再经过四分之一周期，P点是振动加强点 5.如图所示，是观察水面波衍射的实验装置，和是两块挡板，是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中错误的是( ) A.此时能明显观察到波的衍射现象 B.挡板前后波纹间距离相等 C.如果将孔扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象 6.用平行单色光竖直向下照射一形状如图所示的透明薄膜，形成的干涉图样可能是( ) A.B.C. D. 7.如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射，下列措施可能使波发生较为明显衍射的是( ) A.增大障碍物的长度 B.波源远离障碍物运动 C.波源靠近障碍物运动 D.增大波源的振动频率 ( 思维拓展 3 ) 8.如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如图所示的图样，为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是( ) A.增大波的频率 B.增大波的振幅 C.挡板N向上移动 D.挡板N向下移动 9.如图所示，甲图表示和两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是2m/s和4m，B是A、C连线的中点；乙图为一机械波源在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法正确的是( ) A.甲图中A、C两点的竖直高度差为20cm B.甲图中B点既不是加强点也不是减弱点 C.乙图所表示的是波的衍射现象 D.在F点观察到的频率比在E点观察到的频率高 10.如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图象，从图象可知( ) A.B侧波是衍射波 B.A侧波速与B侧波速相等 C.增大水波波源的频率，衍射现象将更明显 D.增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显 11.如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用的办法是( ) A.增大振源频率 B.减小振源频率 C.N板向下移动 D.N板向左移动 12.如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是( ) A. B. C. D. 13.如图为我国成功研发的反隐身先进米波雷达。米波雷达发射无线电波的波长在1~10m范围内，则该无线电波( ) A.频率比可见光的频率低 B.不可能在真空中传播 C.不可能产生反射现象 D.不可能产生衍射现象 14.两个完全相同的相干波源在水面上形成的干涉图样如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。则( ) A.质点a振动加强 B.质点b振动加强 C.质点c始终在波谷 D.质点d的位移始终最大 15.在一次课外活动中，某同学向平静水面上扔一块石头，形成如图的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，水波向外传播遇到如图四个障碍物，遇到障碍物后水波传播情况为四种可能形态，正确的是( ) A.a处 B.b处 C.c处 D.d处 16.如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点（黑色为亮条纹，a图样的亮纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽）可以得出的正确结论是( ) A.a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样 B.a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样 C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短 D.在同种介质中，形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率大 答案以及解析 基础巩固 1.答案：A 解析：“空山不见人，但闻人语响”即听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，音叉发出两个相同频率的声波相互叠加，从而出现加强区于减弱区，这是声音的干涉；当正在鸣笛的火车背离我们疾驶而去时，我们听到汽笛声的音调变低，因此这是多普勒效应；雷声在云层里轰鸣不绝这是由于波的反射，由于传播距离不同，传到人耳的时间不同导致，故A正确，BCD错误。 故选A。 2.答案：D 解析：A.衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已；波要发生明显衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生明显衍射现象，A错误；B.要观察到水波明显的衍射现象，必须使缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟水波的波长相差不多，或者比水波的波长更小时，才能观察到水波的明显衍射现象，B错误；C.波长越短的波，越不容易发生明显的衍射，C错误；D.只有波才有衍射现象，D正确。故选D。 3.答案：C 解析：主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消来实现降噪的。 故选C。 拔高提升 4.答案：C 解析：ABC.由题图可知，降噪声波与环境声波波长相等，在同一种介质中传播速度相等，由 可知频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波振幅相同、相位相反，所以振动减弱，起到降噪作用，P点振动减弱，其位移和速度均为零，故C正确；AB错误； D.由前面选项分析可知，P点为振动减弱点，再经过四分之一周期P点振动仍然是减弱，故D错误。 故选C。 5.答案：D 解析：A.因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，故A正确，不符合题意； B.波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故B正确，不符合题意； C.如果将孔AB扩大，孔的尺寸大于波的波长，有可能观察不到明显的衍射现象，故C正确，不符合题意； D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故D错误，符合题意。 故选D。 6.答案：A 解析:同一条纹对应的薄膜厚度相同，由左向右薄膜厚度随距离变化得越来越慢，条纹间距越来越大，A正确。 7.答案：B 解析：A.发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸与波长差不多或比波长短，由于波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射，表明障碍物的尺寸比波长大得多，为了使波发生较为明显的衍射，需要增大波长或减小障碍物的长度，可知增大障碍物的长度不能使波发生较为明显的衍射，A错误； B.波源远离障碍物将产生多普勒效应，障碍物处接收到的频率减小，根据 可知，波源远离障碍物，等效于增大波长，根据上述，该措施能使波发生较为明显的衍射，B正确； C.波源靠近障碍物将产生多普勒效应，障碍物处接收到的频率增大，根据 可知，波源靠近障碍物，等效于减小波长，根据上述，该措施不能使波发生较为明显的衍射，C错误； D.根据 可知，增大波源的振动频率时，波长减小，根据上述，该措施不能使波发生较为明显的衍射，D错误。 故选B。 8.答案：C 解析：A.发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相近或更小，当孔的尺寸一定时，可以增加波长，根据 可知，可以减小频率，故A错误； B.结合上述可知，增大波的振幅时，波长不变，衍射现象没有发生变化，故B错误； CD.结合上述可知，波长一定，减小孔的尺寸能够使衍射现象更加明显，可以使挡板N向上移动，故C正确，D错误。 故选C。 思维拓展 9.答案：A 解析：A.甲图中都是振动加强点，其中A在波峰，C在波谷位置，则两点的竖直高度差为，故A正确; B.AC连线上所有点都是加强点，即B点是加强点，故B错误; C.乙图所表示的是波的多普勒效应，故C错误; D.在E点单位时间内接收到的波面比F点多，则在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高，故D错误。 故选A。 10.答案：B 解析：A.挡板左边是衍射波的波源，故A错误；B.在同一种介质水中，机械波的波速相等，故B正确；C.波速不变，增大水波波源的频率，水波的波长将在减小，而挡板间距没变，所以衍射现象将没有原来的明显，故C错误；D.在波长没改变的情况下，可以增大挡板间距，衍射现象将没有原来的明显，故D错误。故选B。 11.答案：B 解析：P点的水没有振动起来，说明P点波没有明显衍射过去，原因是MN间的缝太宽或波长太小，因此若使P点的水振动起来，可采用N板上移减小小孔的间距；也可以增大水波的波长，即减小振源的频率。 故选B。 12.答案：B 解析：由题意可知，当用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板时，观察到的干涉条纹是由于空气薄膜的上下表面所反射的光发生了干涉产生的，由牛顿环原理可知，干涉条纹宽窄的差异，则是空气薄膜变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从而使条纹看起来更窄。即空气薄膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄。由本题空气薄膜的形状可知，薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度变化率越小，条纹间距越大，条纹越宽；薄膜的厚度越小的地方，薄膜厚度变化率越大，条纹间距越小，条纹越窄。因此观察到的干涉条纹形状可能正确的是B。 故选B。 13.答案：A 解析：A.该无线电波的波长大于可见光的波长，由公式可知其频率比可见光的频率低，故A正确； BCD.无线电波属于电磁波，能在真空中传播，能产生反射和衍射现象，故BCD均错误。 故选A。 14.答案：B 解析：由题图可知，质点a位于波峰与波谷相遇处，所以质点a振动减弱，故A错误。由题图可知，质点b位于波峰与波峰相遇处，质点c位于波谷与波谷相遇处，则质点b、c振动均加强，质点d位于bc连线的延长线上，其振动也加强；质点c和质点d分别在各自的平衡位置附近上下振动，质点c不是始终在波谷，质点d的位移也不是始终最大。故B正确，C、D错误。 15.答案：C 解析：当障碍物或孔的尺寸与机械波的波长相比差不多或小于波长时，才可发生明显的衍射现象，由图可知，孔a或者障碍物d的尺寸与水波的波长差不多，则水波通过孔a或者障碍物d时能产生明显的衍射，图中a、d两处水波的形态错误；孔c或者障碍物b的尺寸比水波的波长更大，则水波通过孔c或者障碍物b时不能产生明显的衍射，故b处水波形态错误，c处水波形态正确。 故选C。 16.答案：B 解析：AB.双缝干涉图样的条纹是等间距的，而衍射条纹间距不相等，则知a、b是光的干涉图样，c、d是光的衍射图样，故A错误，B正确； C.根据可知，光的波长越长，双缝干涉条纹间距越大，则知形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长，故C错误； D.波长越长，频率越小，折射率越小；形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长，则形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率小，故D错误。 故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $