高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3节 波的干涉和衍射综合训练题

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．如图所示，为在同一绳上相向传波的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图，其中a、b、c是甲波上的三个点．下列说法正确的是（ ）

A．这两列波相遇时能发生干涉现象

B．甲波的速度v甲比乙波的速度v乙大

C．质点 a 比质点 b 先回到平衡位置

D．若v甲=20m/ s，再经t =0.5s，质点c运动的路程是 0.5m

2．下列现象或事实属于衍射现象的是（   ）

A．风从窗户吹进来

B．雪堆积在背风的屋后

C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响

D．晚上看到水中月亮的倒影

3．两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波（如图甲），在相遇的某一时刻（如图乙），两列波“消失”，此时图中a、b质点的振动方向是（　　）

A．a向上，b向下 B．a向下，b向上

C．a、b都静止 D．a、b都向上

4．如图所示，S1、S2 是两个相干波源，它们的相位及振幅均相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波 的波峰和波谷，关于图中所标的 a、b、c 三点，下列说法中正确的是（　　）

A．a 质点振动减弱，b、c 质点振动加强

B．a 质点振动加强，b、c 质点振动减弱

C．再过 后的时刻，b、c 两质点都将处于各自的平衡位置，振动将减弱

D．a 点一直在平衡位置，b 点一直在波峰，c 点一直在波谷

5．如图所示为两列波叠加的示意图，已知两列波的振动方向、频率完全相同但振幅不同。M、N、O为叠加区域的三个质点，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是 （　　）

A．质点N始终静止不动

B．质点O始终为振动加强点

C．质点M为振动加强点，经过周期，此点振动减弱

D．经周期，质点O迁移到M点处

6．如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是（　　）

A．此时刻位于O处的质点正处于平衡位置

B．P、N两处的质点始终处在平衡位置

C．随着时间的推移，M处的质点将向O处移动

D．从此时刻起，经过二分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零

7．一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的（     ）

A．波源Q产生的波将先到达中点M

B．波源P的起振方向是向下的

C．中点M的振动始终是加强的

D．M点的位移大小在某时刻可能为零

8．如图，A、B为振幅相同的相干波源，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列叙述正确的是（　　）

A．Q点始终处于波峰位置

B．R、S两点振动有时加强有时减弱

C．P、Q连线上各点振动始终加强

D．如果A、B两波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉图样

9．均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1＝0、x2＝14m处，质点P位于x轴上xp＝4m处，t＝0时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动周期均为T＝0.1s，传播速度均为v＝40m／s，波源S1的振幅为A1＝2cm，波源S2的振幅为A2＝3cm，则从t＝0至t＝0.35s内质点P通过的路程为

A．12cm B．16cm C．24cm D．32cm

10．如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为 5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m。C 点是BE 连线的中点，下列说法中正确的是（　　）

A．C、E 两点都保持静止不动

B．图示时刻 A、B两点的竖直高度差为10cm

C．图示时刻C点正处于平衡位置

D．从图示的时刻起经 0.25s，B点通过的路程为10cm

11．一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

12．如图所示为两列相干水波的干涉图样，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为5cm，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（　　）

A．再过半个周期，A点变为减弱点

B．图示时刻C点正处于平衡位置且向下运动

C．D点保持静止不动

D．图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm

13．在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，其波速为10m/s，P点坐标为（-2m，0），Q点坐标为（1m，0），则下列说法正确的是（   ）

A．P、Q两个质点有可能某个时刻速度方向相同

B．再经过0.2s时间N质点将开始向下振动

C．能与该波发生干涉的横波的频率一定为5HZ

D．该波只有遇到尺寸小于2m的物体才能发生衍射

14．甲、乙两列波（无波源）在同种介质中分别向右、向左传播，时刻完整波的波形图如图所示，已知波的传播速度为，下列说法正确的是（　　）。

A．甲、乙两列波相遇后会发生干涉现象

B．时，处的质点开始向下振动

C．时，处质点的位移

D．甲、乙两列波从相遇到完全分开所需时间为

15．如图所示、S1和S2是两个振幅、振动频率、相位均相同的波源，分别位于一等腰直角三角形的两个顶点A、B，∠C=90°，波源振动方向垂直纸而在介质中传播的波长为，AB之间的距离为4，则下列说法正确的是（　　）

A．线段AC上有5个振动减弱点

B．A、B连线的垂直平分线上的点振幅均为0

C．两波源的周期均变为原来的6倍，则两波源在线段AC上不存在振动减弱点

D．减小波源的频率，线段AB上相邻加强点之间的距离增大

二、填空题（共4题）

16．两波相向而行，在某时刻的波形与位置如图所示已知两波的传播速度均为v，图中标尺每格长度为l.在图中画出又经过时的波形____________.

17．如图所示是两列相干波的干涉图样,实线表示波峰,虚线表示波谷,两列波的振幅都为5cm,波速和波长分别为1m/s和0.2m,C点为AB连线的中点,则图示时刻A、B两点的竖直高度差为______cm,图所示五点中振动加强的点是_____,振动减弱的点是_____,c点此时的振动方向_____(选填”向上”或”向下),从图示时刻再经过0.65s时,C点的位移为_____cm,c点经过的路程_____cm.

18．传统的雷达天线依靠转动天线来搜索空中各个方向的目标，这严重影响了搜索的速度。现代的“雷达”是“相位控制阵列雷达”，它是由数以万计的只有几厘米或更小的小天线按一定的顺序排列成的天线阵，小天线发出相干的电磁波，其初相位可通过电子计算机调节，从而可改变空间干涉极强的方位，这就起了快速扫描搜索空中各个方向目标的作用对下的简单模型的研究，有助于了解改变相干波的初相位差对空间干涉级强方位的影响。图中a、b为相邻两个小天线，间距为d，发出波长为的相干电磁波。轴通过a、b的中点且垂直于a、b的连线。若已知当a、b发出的电磁波在a、b处的初相位相同即相位差为0时，将在与x轴成角（很小）方向的远处形成干涉级强，现设法改变a、b发出的电磁波的初相位，使b的初相位比a的落后一个小量，结果，原来相干极强的方向将从变为，则等于___________。

19．如图所示，一简谐横波在某区域沿x轴传播，实线a为t=0时刻的波形图线，虚线b为t=时刻的波形图线，已知该简谐横波波源振动的频率为f=2.5Hz，虚线b与x轴交点P的坐标xp=1m．下列说法中正确的是

A．这列波的传播速度大小一定为20m/s

B．这列波一定沿x轴负向传播

C．可能有Δt=1.45s

D．可能有Δt=0.85s

E.若该列波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象

三、综合题（共4题）

20．两个蜂鸣器分别置于操场上，两点，如图所示。若、、间的距离均为，蜂鸣器发出的两列声波振动方向相同，频率均为，在空气中传播的速度均为。此时站在操场上位置的某同学测得声音有极大值。则之后在该同学沿行走过程中，求：

（ⅰ）第二次测得声音极大值的位置与处的距离；

（ⅱ）在上可测得声音极大值的位置（不包括、两点）有几处？

21．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为，波源的振幅均为．如图所示是两列波在0时刻的图象，此刻介质中平衡位置在和处的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处。

（1）两列波的步调相同还是相反？

（2）求两列波相遇的时刻；

（3）求0时刻到这段时间内质点M运动的路程。

22．海面上停着A、B两条船，它们相距。一列水波正在海面上沿连线的方向传播，每条船每分钟上下浮动20次。当A船位于波峰时，B船在波谷，两船之间还有一个波峰。一段时间后B船驶离该海域，海面平静下来，船A在其离海平面高度为的桅杆上装有发射天线，向位于海岸高处的山顶接收站发射波长在30~40m范围内的无线电波。当船A驶至与接收站的水平距离L越接近200m，山顶接收站所接收到的信号越弱；当时失去无线电联系。山顶接收站海拔高度为。船A上天线发出的无线电波中有一部分直接传播到接收站，另一部分经海平面反射后传播到接收站。已知海平面能将无线电波全反射，反射波与入射波之间存在由于反射造成的半个波长的相位突变，求：（计算结果保留均3位有效数字）

（1）水波的波速v；

（2）船A发出的无线电波的实际波长。

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．D

2．C

3．B

4．A

5．B

6．B

7．D

8．C

9．B

10．C

11．C

12．C

13．C

14．C

15．D

16．

17．     20     ABC     DE     向下     -10     130

18．

19．ADE

20．（ⅰ）；（ⅱ）有3处

21．（1）相同；（2）0.75s；（3）12m

22．（1）；（2）

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。