沪科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波3.5 波的干涉与衍射精练

【优质】物理沪科版选择性必修第一册第5节波的干涉与衍射-1优质练习

一．单项选择

1．如图所示，和为两相干波源，它们的振动方向均垂直于纸面，产生的两列简谐横波波长为。点是两列波相遇区域中的一点，已知点到两波源的距离分别为，，两列波在点干涉相消。波源的振动方程为，则的振动方程可能为（    ）

A.  B.

C.  D.

2．图示形状的甲．乙两列横波在同一均匀介质中相向传播，甲波振幅3cm．沿x轴正方向传播，乙波振幅4cm．沿x轴负方向传播。下列有关两列波的说法正确的是（　　）

A．乙波的波形先传到O点

B．甲波周期为乙波周期的2倍

C．两波相遇过程中O点的最大位移小于7cm

D．两波相遇之后，甲波的振幅会大于3cm，乙波的振幅会小于4cm

3．如图所示，S1．S2是一对相干波源，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波振幅相等，关于一段时间内介质中各点的振动情况，下列说法正确的是（　　）

A．a点一直处于平衡位置 B．b点一直处于波峰位置

C．c点处于加强区 D．d点处于减弱区

4．一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端同时开始上下振动，两点振动图像分别如图像中①．②所示，对于其后绳上各点的振动情况，下列判断正确的是（　　）

A．P点产生的波先到达中点M B．两列波波速之比为

C．中点M的振动总是加强的 D．中点M的最大位移小于

5．下列关于机械波和机械振动说法正确的是（　　）

A．做简谐振动的物体每次经过同一位置时，位移可能不同

B．利用盛沙漏斗演示简谐振动，若漏斗里的沙子逐渐减少，则沙摆的频率先减小后增大

C．隔着很高很厚的墙听不到对面说话的声音是因为声波在这时没有发生衍射现象

D．介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起迁移，但波不能传递能量

6．两列简谐横波的振幅都是10 cm，传播速度大小相同。实线波的频率为2 Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇，则（　　）

A．在相遇区域会发生干涉现象

B．平衡位置为x＝6 m处的质点此刻速度为零

C．平衡位置为x＝8.5 m处的质点此刻位移y>10 cm

D．从图示时刻起再经过0.25 s，平衡位置为x＝5 m处的质点的位移y>0

7．下列关于机械波的说法，正确的是（　　）

A．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样

B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移一定大于振动减弱区域质点的位移

C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生衍射

D．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低

8．声波是一种机械波，具有波的特性，关于声波下列说法中正确的是（　　）

A．不同频率的声波在空气中相遇时不会叠加

B．高频声波和低频声波相遇时能发生干涉现象

C．相同条件下，低频声波比高频声波更容易发生衍射现象

D．不同频率的声波在空气中相遇时频率均会发生改变

9．关于波的干涉和衍射，正确的说法是（　　）

A．有的波能发生干涉现象，有的波能发生衍射现象

B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等

C．波具有衍射特性的条件，是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长小

D．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大

10．如图所示的杨氏双缝干涉实验中，如果光屏上的P点是亮条纹，那么光波从缝S1．S2到P的光程差Δr应是（　　）

A．波长的整数倍 B．半波长的整数倍

C．只是波长的奇数倍 D．只是半波长的奇数倍

11．如图所示是水波干涉示意图，S1．S2是两波源，A．D．B三点在一条直线上，两波源频率相同振幅相等，实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列说法正确的是（　　）

A．A处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷

B．B处质点一直在波谷，B处的质点与波源实现了共振

C．C处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷

D．D处质点一直在平衡位置

12．如图所示，是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，图中P质点从此时刻起的振动方程为 ，则下列叙述正确的是（　　）

A．这列简谐横波沿x轴正方向传播

B．简谐横波的速度大小为40m/s

C．再过0.4 s质点Q沿x轴移动16 m

D．该简谐横波与另一列频率为4 Hz的简谐横波相遇时，可能发生干涉现象

13．下列关于波的衍射的说法正确的是（　　）

A．波要发生衍射现象必须满足一定的条件

B．与光波相比声波容易发生衍射是由于声波波长较大

C．对同一列波，缝．孔或障碍物越大衍射现象越明显

D．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象

14．如图所示，在一条直线上两个振源A．B相距4m，振动频率相等，从t0=0时刻A．B开始动，且都只振动一个周期，振幅相等，甲为A的振动图像，乙为B的振动图像。若A向右传播的波与B向左传播的波在t1=0.4s时刻在AB中点C相遇，则（ 　　）

A．两列波在A．B间的传播速度均为10m/s

B．两列波的波长都是1m

C．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点

D．t2=0.9s时刻B点经过平衡位置且振动方向向上

15．为了观察两列波的叠加情况，某同学在同一介质中放置了两个振源，可以向外产生简谐横波，设某次产生的两列简谐横波分别沿轴正．负方向传播，在时刻分别到达．两点，如图中实线甲和虚线乙所示。已知实线波的传播周期为，两列波的振幅相同，均为10cm，则下列说法正确的是（　　）

A．两列波在相遇区域内会发生干涉现象

B．甲．乙两列波的频率之比为2：3

C．对于的质点和处的质点，它们开始振动的时间之差为0.125s

D．时，处的质点的实际位移大小等于5cm

16．大学阶梯文化大礼堂宽敞的空间布置很规整，散发着一种严肃认真的视觉冲击，前方是宽大的主席台，中央摆放了独立的书桌，左右两侧对称式的液晶屏幕，方便在这里展示一些主题和讲话的内容。台下是布置整齐的座椅，同学们都在这里认真的听讲，学习知识。如图所示为某学校礼堂的效果图与平面图，AB是主席台，．是报告厅墙壁上的两个喇叭。报告者的声音经喇叭放大后传回话筒，重复放大时可能会产生啸叫。为避免啸叫，话筒最好摆放在主席台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音强度因干涉而减弱。主席台上有四个位置a．b．c．d，到的距离分别为5m．6m．7m．8m，到的距离分别为8m．6m．5m．4m。已知空气中声速为，假设报告人声音的频率为170Hz，则话筒最好摆放在（　　）

A．a B．b C．c D．d

17．S1．S2为两个相干波源，在同一水平面上它们发出两列圆形波，两列波某时刻叠加的波形如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。图中有a．b．c三个位置，这三个位置上质点的振动情况是（　　）

A．a．b．c都加强

B．a．c加强，b消弱

C．b．c加强，a消弱

D．a．b加强，c消弱

18．如图所示，某种均匀介质中有两个频率和相位均相同的波源和，两波源振动方向均与纸面垂直，产生的简谐波沿两波源连线传播。已知两波源相距，波长为，则在两波源之间的连线上振动加强点的个数为（　　）

A．2 B．3 C．4 D．5

参考答案与试题解析

1．【答案】C

【解析】

【详解】由于

波源引起P点的相位为

由于

波源引起P点的相位为

引起两列波在点干涉相消的条件

当n=-1时解得

故选C。

2．【答案】C

【解析】

A．由于两列横波在同一均匀介质中传播，所以波速相等，此时两列波前端到O点的距离相等，所以两列波同时传到O点，故A错误；

B．由图可知，甲波的波长为8m，乙波的波长为16m，根据可知，乙波周期为甲波周期的2倍，故B错误；

C．根据“左传左上，右传右上”规则判断可知，甲波右端的质点向下振动，乙波左端的质点向上振动，所以当两列波同时传到O点时，两列波叠加以后振动会相互抵消，则O点的最大振幅小于7cm，故C正确；

D．两波相遇时，两波之间互不干扰，所以两波各自的振幅不变，故D错误。

故选C。

3．【答案】A

【解析】

A．振动加强的点始终加强，振动减弱的点始终减弱，故a点此刻是波峰和波谷相遇，振动减弱，由于两列波振幅相等，故该点一直处于平衡位置，A正确；

B．b点此刻时波峰和波峰相遇，振动加强，即振幅变大（振动范围变大），并不是一直处于波峰位置，B错误；

C．同理可知，c点处于减弱区，d点此刻位置不明，无法确定是加强还是减弱，CD错误。

故选A。

4．【答案】D

【解析】

AB．波速由介质决定，与波长和频率无关，所以P．Q两点产生的波同时到达中点M，两列波波速之比为，故A．B错误；

C．由于波的频率不同，故两列波并不能干涉，M点并不是振动加强点，故C错误；

D．由振动图像可知，两列波的波峰（或波谷）不能同时到达M点，所以M的最大位移小于，故D正确。

故选D。

5．【答案】B

【解析】

A．做简谐振动的物体每次经过同一位置时，位移一定相同，选项A错误；

B．利用盛沙漏斗演示简谐振动，若漏斗里的沙子逐渐减少，则沙摆摆长先增加后减小，则根据可知，周期先增大后减小，则频率先减小后增大，选项B正确；

C．隔着很高很厚的墙听不到对面说话的声音是因为声波在这时没有发生明显的衍射现象，选项C错误；

D．介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起迁移，波能传递能量，选项D错误。

故选B。

6．【答案】C

【解析】

A．两列波的波速大小相同，波长不同，根据

频率不同，不能发生干涉现象，A错误；

B．平衡位置为x＝6 m处的质点此刻位移为零，两列波单独引起的速度均向上，故合速度不为零，B错误；

C．平衡位置为x＝8.5 m处的质点，实线波方程为

虚线波方程为

此时x=8.5m处的质点此刻位移为

C正确；

D．两列波的传播速度大小相同，实线波的频率为2 Hz，其周期为0.5 s，可知虚线波的周期为

从图示时刻起再经过0.25 s，实线波使平衡位置为x＝5 m处的质点处于波谷，而虚线波使其处于y轴上方，但不在波峰处，所以质点的位移 ，D错误。

故选C。

7．【答案】D

【解析】

A．两列相干波叠加后才会出现稳定的干涉图样。A错误；

B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移和振动减弱区域质点的位移都在做周期性的运动，所以加强区的位移不一定大于减弱区的位移。B错误；

C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生明显衍射现象。C错误；

D．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低。D正确。

故选D。

8．【答案】C

【解析】

A．不同频率的声波在空气中相遇时也能叠加，只是不能产生干涉，选项A错误；

B．高频声波和低频声波相遇时因频率不同，不能发生干涉现象，选项B错误；

C．相同条件下，低频声波比高频声波波长较大，更容易发生衍射现象，选项C正确；

D．不同频率的声波在空气中相遇时频率不会发生改变，选项D错误。

故选C。

9．【答案】B

【解析】

A．一切的波能发生衍射现象，但是明显的衍射现象必须是波的波长比阻碍物尺寸大得多或相差不大才行，而要发生干涉现象必须两列波的频率相同，所以A错误；

B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，所以B正确；

C．波具有明显衍射特性的条件，是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长小，所以C错误；

D．在干涉图样中，振动加强区域的质点，也在做周期性的振动，所以其位移不是始终保持最大，则D错误；

故选B。

10．【答案】A

【解析】

在杨氏双缝干涉实验中，S1．S2两缝发出的光具备干涉条件，P点是亮条纹，则两列光在P点叠加过程中相互加强，光程差Δr应为半波长的偶数倍，即波长的整数倍。

故选A。

11．【答案】A

【解析】

ABD．ABD三处质点都是振动加强点，一会儿在波峰，一会儿在波谷，选项A正确，BD错误；

C．C处质点是振动减弱点，振幅为零，一直在平衡位置，选项C错误；

故选A。

12．【答案】B

【解析】

A．根据质点P的振动方程可知，当t从0开始增加的一小段时间内，P的位移逐渐减小，可知t=0时刻P向下振动，这列简谐横波沿x轴负方向传播，A错误；

B．波的周期为

波速为

B正确；

C．质点只在自己平衡位置附近上下振动，不随波迁移，C错误；

D．波的频率为

该简谐横波与另一列频率为4Hz的简谐横波相遇时，不可能发生干涉现象，D错误。

故选B。

13．【答案】B

【解析】

A．波发生明显衍射的条件是：孔．缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，但如果孔．缝的宽度或障碍物的尺寸，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，而发生衍射现象不需要条件限制，A错误；

B．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长，B正确；

C．对同一列波，缝．孔的宽度越小，障碍物越小衍射现象越明显，C错误；

D．衍射是一切波的特有的现象，不论是横波，还是纵波，D错误。

故选B。

14．【答案】B

【解析】

A．设两列波的速度为，则由题意可知

解得

故A错误；

B．由振动图象读出周期

则波长为

故B正确；

C．由振动图象知道起振方向向上，起振方向向下，在两列波相遇过程中，中点是两列波的波峰和波谷相遇的点，振动减弱，故C错误；

D．时间满足

A波源振动产生的波需经过0.8s将波形传播到B点，所剩0.1s为二分之一个周期，B点向上起振动回到平衡位置向下，故D错误；

故选B。

15．【答案】C

【解析】

A．两列波在同种介质中传播速度相同，因甲乙波长不同，则频率不同，则相遇区域内不会发生干涉现象，选项A错误；

B．甲．乙两列波的波长之比为2:3，根据

可得，频率之比为3：2，选项B错误；

C．两列波的波速均为

甲波传到A点的时间

乙波从O点传到A点的时间

乙波从处传到B点的时间

则对于的质点和处的质点，它们开始振动的时间之差为

选项C正确；

D．时，两列波各自沿传播方向传播了3m，此时处的质点由甲波引起的位移是+10cm；由乙波引起的位移为-5cm，则此时该质点的实际位移大小等于10cm-5cm=1.34cm，选项D错误。

故选C。

16．【答案】A

【解析】

根据题意可知话筒最好摆放在声音的相消点，即满足

式中k为实数，当时，两个喇叭来的声音因干啥而相消，由

可得

A．在a点，有

所以a点是干涉相消的位置，话筒最好摆放在a点，故A正确；

B．在b点，有

所以b点是干涉加强的位置，话筒不能摆放在b点，故B错误；

C．在c点，有

所以c点是干涉加强的位置，话筒不能摆放在c点，故B错误；

D．在d点，有

所以d点是干涉加强的位置，话筒不能摆放在d点，故D错误。

故选A。

17．【答案】D

【解析】

因为a点是峰峰相遇点，则振动加强；b点是谷谷相遇点，则振动加强；c点是峰谷相遇点，振动减弱。

故选D。

18．【答案】D

【解析】

振动加强点应满足到两波源的距离差为半波长的偶数倍，而振动减弱点是波程差为半波长的奇数倍，而波长，两波源的距离为

两波源的两线中点，波程差为

为振动加强点；

每间隔的距离，点可使波程差为

也为振动加强点；而由对称性可取的点如图所示

故总的振动加强点为5个，故选D。