鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波第3节 波的干涉和衍射当堂达标检测题

3.3波的干涉和衍射基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，发现电磁波可以在真空传播而机械波不能，但电磁波与机械波一样也可以产生干涉现象．

如图所示，AI机器人比赛要求按规定直线OO1行走，某兴趣小组设想如下方案：在O点两侧适当距离对称放置两个信号发射源S1和S2，信号源可以各发射相同频率的电磁波信号，信号发射后可以向四周各个方向传播，用波的干涉原理来引导机器人走规定直线．下列说法正确的是（   ）

A．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）持续减弱

B．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）保持不变

C．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）持续增强

D．机器人在OO1上逐渐远离O点的过程中接收到的信号强度（以振幅反映）交替变化

2．如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)

A．a点的振动加强，e点的振动介于加强点和减弱点之间

B．c、f两点的振动加强

C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换

D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰

3．一列向右传播的简谐横波，当波传到处的点时开始计时，该时刻波形如图所示，时，观察到质点第三次到达波峰位置，下列说法正确的是（　　）

A．波速为

B．经质点运动的路程为

C．时，处的质点第三次到达波谷

D．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率可能为

4．关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　）

A．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象

B．只有当障碍物的尺寸与波长差不多时，才会发生明显的衍射现象

C．波的干涉现象中，振动最强的点，位移始终最大

D．波的干涉现象中，振动最弱的点，位移始终最小

5．水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法不正确的是（　　）

A．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化

B．不同质点振动的频率都相同

C．不同质点振动的相位都相同

D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同

6．蝉是利用了a发出声音，某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈，听到忽高忽低的蝉鸣声，这是由于声波的b现象，请选择a、b组合正确的是

A．蝉的嘴 干涉 B．蝉的翅膀干涉

C．蝉的翅膀 共振 D．蝉的嘴 共振

7．如图所示，甲为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可移动，两板中间有一狭缝。此时测得乙处点没有振动。为了使乙处点能发生振动，可操作的办法是（　　）

A．增大甲波源的频率

B．减小甲波源的频率

C．将N板竖直向下移动一些

D．将N板水平向右移动一些

8．如图11所示，a、b两质点是两列相向传播的简谐横波的振源，它们的间距为6m，若a、b振动频率均为5Hz，位移大小方向始终相同，两列波的波速均为10m/s，则：（      ）

A．ab连线中点是振幅最弱 B．ab连线上离a点1.5m处振动最强

C．ab连线上振动最弱位置共三处 D．ab连线上(不包括ab)振动最强位置共五处

9．两波源I、II在水槽中形成的波形如图所示，其中实线为波峰，虚线为波谷，则（　　）

A．a是振动始终加强的点

B．b是振动始终加强的点

C．a和b都是振动始终加强的点

D．a和b都不是振动始终加强的点

10．如图所示为某时刻两列振幅相同、频率相同的横波相遇时的干涉情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，M是波峰与波峰相遇的点，N是波峰与波谷相遇的点，P是波谷与波谷相遇的点，Q是M与P连线的中点。下列说法正确的是（　　）

A．再经周期，P点会出现波峰与波峰相遇

B．质点M沿方向向前移动

C．Q点此时处于平衡位置，速度为零，再经周期速度仍为零

D．N点此时处于平衡位置，速度为零，再经周期速度仍为零

11．甲、乙两列完全相同的横波，分别从波源A、B两点沿直线ox相向传播，t=0时的图像如图所示，若两列波的波速均为1m/s，则（   ）

A．t =0.2s时，CD间E、F、G三点的位移最大

B．t =0.2s时，CD间只有F点的位移最大

C．t =0.3s时，CD间E、G两点的位移最大

D．t =0.3s时，CD间只有F点的位移最大

12．一列简谐波沿x铀正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，介质中质点A的平衡位置在距坐标原点8cm处，质点B的平衡位置在距坐标原点18cm处。t=0.04s质点A第一次回到平衡位置，则（　　）

A．该简谐波的频率为25Hz

B．从图示时刻起，质点A比质点B先回到平衡位置

C．该波传播过程中遇到宽度为5m的障碍物能发生明显的衍射现象

D．介质中平衡位置在处质点的振动方程为

13．一只汽船以4 m/s的速度在无风的河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，设声音在空气中的传播速度为340 m/s。则悬崖离汽船鸣笛的位置（　　）

A．504 m B．516 m C．1 008 m D．1 032 m

14．某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（　　）

A．降噪过程实际上是声波发生了干涉

B．降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音

C．降噪声波与环境噪声的传播速度不相等

D．P点经过一个周期传播的距离为一个波长

15．一水平长绳上系着一个弹簧和小球，弹簧和小球组成的系统固有频率为2Hz，现让长绳两端P、Q同时以相同的振幅A上下各振动了一个周期，某时刻长绳上形成的波形如图所示。两列波先后间隔一段时间经过弹簧所在的位置，观察到小球先后出现了两次振动，第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而第二次则产生了较强烈的振动，则（　　）

A．有1个时刻长绳上会出现振动位移大小为2A的情况

B．由Q振源产生的波在长绳上传播的速度约为4m/s

C．由P振源产生的波后到达振动系统

D．两列波相遇时，在相遇区域会产生干涉现象

二、填空题（共4题）

16．________相同的波，叠加时形成某些区域的振动________，另一些区域的振动________，并且振动________和振动________的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做________。

17．如图所示是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅分别为4cm和3cm，波速均为v=2m/s，波长均为λ=8cm，E点是B、D和A、C连线的交点，则B处质点是振动___________（选填“加强”或“减弱”）的点，E处质点是振动___________（选填“加强”或“减弱”）的点，图示时刻B、D两处两质点的竖直高度差是___________cm。

18．对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是（　　）

A．不同颜色的光有可能发生干涉现象

B．不同颜色的光不可能发生干涉现象

C．光的强度不同有可能发生干涉现象

D．光的强度不同不可能发生干涉现象

E.光的强度相同不一定会发生干涉

19．如图所示，在水波槽中放入两块挡板，挡板间留狭缝，调节挡板位置，可改变狭缝宽度现产生持续的平面波，且波长保持不变，观察下列两种情况下水波通过狭缝时的实验现象．

(1)调节狭缝的宽度，使其远大于水波的波长；

(2)调节狭缝的宽度，使其接近水波的波长。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大致画出波通过孔A和B以及遇到障碍物C和D之后的传播情况。

21．在同种均匀介质中有相距4m的两个波源S1、S2，它们在垂直纸面方向振动的周期分别为T1=0.8s、T2=0.4s，振幅分别为A1=2cm、A2=1cm，在介质中沿纸面方向传播的简谐波的波速v=5m/s．S是介质中一质点，它到S1的距离为3m，且SS1⊥S1S2，在t=0时刻，S1、S2同时开始垂直纸面向外振动，求：

（ⅰ）S1、S2在t=0时的振动传到质点S的时间差

（ⅱ）t=10s时，质点S离开平衡位置的位移大小．

22．如图所示，在操场平面内建立平面直角坐标系，平面内有一半径为R=10m的圆形轨道，圆心在O处，A、B分别为圆上两点。现于A（-10m，0）、B（10m，0）两点分别安装了两个扬声器。两个扬声器连续振动发出简谐声波，其振动图像如下图所示。已知声波在空气中的传播速率为v=340m/s，两波频率均为f=85Hz，振幅相等。试求：

（1）一同学从B点沿直线运动到A点（不含A、B点），该同学有几次听不到声音；

（2）一同学从B点沿圆轨道逆时针运动半周到A点（不含A、B点），该同学听不见声音的点的位置坐标方程。

23．向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，试大致画出水波通过图甲的孔和以及遇到图乙中障碍物和之后的传播情况。

参考答案

1．A

2．D

3．C

4．A

5．C

6．B

7．B

8．D

9．D

10．AD

11．D

12．D

13．B

14．A

15．C

16．频率    加强    减弱    加强    减弱    干涉图样   

17．加强    加强    14   

18．BCE

19．(1)无明显的衍射现象。
(2)有明显的衍射现象。

20．

21．(1)0.4s（2）2cm

22．（1）9次；（2）；且（n=0，±1，±2，±3…）

23．

由题图可知，孔A和障碍物D跟波长相比相差不多，因此，从孔A传出的波和遇障碍物D之后的波均有明显的衍射现象；孔B和障碍物C跟波长相比相差较大，因此，从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波无明显的衍射现象，在画通过孔A的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A为圆心的；遇障碍物D之后波的传播并没有受影响；而从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波只沿直线传播，所以从孔A、B传出的波和遇障碍物C、D之后的波如图所示。