2022届高考物理选择题专题强化训练：波的叠加 波的干涉、衍射现象(北京使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：波的叠加 波的干涉、衍射现象(北京使用)，共12页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共20小题；共80分）
1. 在做水波通过小孔衍射的实验时，激发水波的振子的振动频率为 5 Hz，声波在水槽中的传播速度为 0.05 m/s。为了使实验效果更明显，使用小孔的直径 d 应为
A. 小于 0.01 mB. 小于 1 mC. 大于 0.01 mD. 越小越明显

2. 如图所示，从入口 S 处送入某一频率的声音，通过左右两条管道路径 SAT 和 SBT，声音传到了出口 T 处，可以从 T 处监听声音。右侧的 B 管可以拉出或推入以改变 B 管的长度，开始时左右两侧管道关于 S 、 T 连线对称，从 S 处送入某一频率的声音后，将 B 管逐渐拉出，当拉出的长度为 l 时，第一次听到最弱的声音。设声速为 v，则该声音的频率为
A. vlB. v2lC. v4lD. v8l

3. 如图所示，在 xOy 平面内有两个沿 z 轴方向（垂直 xOy 平面）做简谐运动的点波源 S1(1,0) 和 S2(4,0)，振动方程分别为 zS1=Asin(πt+π2) 、 zS2=Asin(πt−π2)。两列波的波速均为 1 m/s。两列波在点 B(2.5,3) 和点 C(4,4) 相遇时，分别引起 B 、 C 处质点的振动总是相互
A. 加强、加强B. 减弱、减弱C. 加强、减弱D. 减弱、加强

4. 两个振动情况完全一样的波源 S1 和 S2 相距 6 m，它们发出的两列波在空间相遇时产生干涉，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域。已知 S1 、 S2 间的距离等于两列波波长的整数倍，则下列说法正确的是
A. 两波源的振动频率一定相同B. 虚线一定是波谷与波谷相遇处
C. 两列波的波长都是 3 mD. 两列波的波长都是 1 m

5. 如图所示，S 是波源，MN 是带孔的挡板，其中 M 固定、 N 可以上下移动，为了使原来振动的 A 点停止振动，可采用的办法是
A. 减小波源 S 的频率B. 波源 S 向右移动，靠近小孔
C. 减小波源 S 产生波的波长D. 将 N 上移一点

6. 如图所示，一根长橡皮绳上波峰 A 向右传播，波谷 B 向左传播，它们的振幅、波长都相同，当它们完全相遇时，质点 a 、 b 、 c 、 d 的运动方向是
A. a 、 b 向下，c 、 d 向上B. a 、 d 静止，b 向下，c 向上
C. a 、 b 向上，c 、 d 向下D. a 、 b 、 c 、 d 都静止

7. 两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，得到干涉图样，下列说法中错误的是
A. 两列波的频率一定相等
B. 振动加强的区域与振动减弱的区域总是互相间隔的
C. 振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱
D. 振动加强的区域与振动减弱的区域交替变化

8. 如图所示表示两列频率相同、振动步调一致的水波在 t=0 时刻的叠加情况，图中实线表示图示时刻的波峰位置，虚线表示同一时刻的波谷位置。已知两列波的振幅均为 2 cm，且在图中所示范围内振幅保持不变，波速为 2 m/s，波长为 0.4 m，E 点是 BD 连线和 AC 连线的交点，下列说法中正确的是
A. B 、 D 两点在 t=0 时刻的竖直高度差为 4 cm
B. B 、 D 两点在 t=0.1 s 时刻的竖直高度差为 4 cm
C. E 点的振幅为 2 cm
D. 在 t=0.05 s 时刻，A 、 B 、 C 、 D 四点对平衡位置的位移均为零

9. 如图所示是波遇到障碍物或小孔后的图象。图中每两条实线间的距离表示一个波长。其中正确的图象是
A. B.
C. D.

10. 声波属于机械波。下列有关声波的描述中正确的是
A. 同一列声波在各种介质中的波长是相同的
B. 声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快
C. 声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射
D. 人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉

11. 如图所示，图中 O 点是水面上一波源，实线、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A 是挡板，B 是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于
A. 整个区域B. 阴影 Ⅰ 以外区域
C. 阴影 Ⅱ 以外区域D. 上述答案均不对

12. 关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是
A. 两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，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与波峰相遇的点
C. 两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
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

13. 如图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（① 、 ② 图）或障碍物（③ 、 ④ 图），其中能发生明显衍射现象的有
A. 只有 ①②④ B. 只有 ①④ C. 只有 ②③ D. 只有 ①③

14. 如图所示，在均匀介质中 S1 和 S2 是同时起振（起振方向相同）、频率相同的两个机械波源，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=λ2（λ 为波长），则下列说法中正确的是
A. b 点的振动总是最强，a 、 c 两点的振动总是最弱
B. b 点的振动总是最弱，a 、 c 两点的振动总是最强
C. a 、 b 、 c 三点的振动都总是最强
D. a 、 b 、 c 三点的振动都是有时最强有时最弱

15. “闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸
A. 跟声波波长相差不多，声波发生明显衍射
B. 比声波波长大得多，声波不能发生衍射
C. 跟光波波长相差不多，光波也发生明显衍射
D. 比光波波长大得多，光波不能发生衍射

16. 如图所示，MN 是足够长的水池边，S1 和 S2 是池中水面上两个振动情况完全相同的波源，它们激起的水波的波长均为 2 m ， S1 、 S2 连线垂直 MN 于 O ， O 处与 S1 、 S2 分别相距 8 m 和 5 m，则 O 处的振动情况是
A. 振动始终加强B. 振动始终减弱C. 振动时强时弱D. 无法判断

17. 两波源 S1，S2 在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则
​
A. 在两波相遇的区域中会产生干涉
B. 在两波相遇的区域中不会产生干涉
C. a 点的振动始终加强
D. a 点的振动始终减弱

18. 如图（a）所示，波 1 、 波 2 相向传播，在它们相遇时出现几种情况如图（b）所示，则可能发生的是
A. 图 ② 、 ③B. 图 ① 、 ②
C. 图 ② 、 ③ 、 ④D. 图 ③ 、 ④

19. 如图所示，两个频率与相位、振幅均相同的波的干涉图样中，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是
A. 在 A 点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰
B. B 点在干涉过程中振幅始终为零
C. 两波在 B 点路程差是波长的整数倍
D. 当 C 点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰

20. 在学校运动场上 50 m 直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为 5 m 的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进 10 m。在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为
A. 2 B. 4 C. 6 D. 8

二、双项选择题（共7小题；共28分）
21. 两个波源的振动频率相同，它们同时从平衡位置开始向相反的方向振动，当它们产生的两列波到达某点时
A. 该点到两个波源的距离之差为波长的整数倍时，该点的振动就加强
B. 该点到两个波源的距离之差为半波长的奇数倍时，该点的振动就加强
C. 该点到两个波源的距离之差为波长的整数倍时，该点的振动就减弱
D. 该点到两个波源的距离之差为半波长的奇数倍时，该点的振动就减弱

22. 如图所示，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 x=−2×10−1 m 和 x=12×10−1 m 处，两列波的波速均为 v=0.4 m/s，两波源的振幅均为 A=2 cm。图示为 t=0 时刻两列波的图象（传播方向如图所示），此刻平衡位置处于 x=0.2 m 和 0.8 m 的 P，Q 两质点刚开始振动。质点 M 的平衡位置处于 x=0.5 m 处，关于各质点运动情况判断正确的是
A. 质点 P，Q 都首先沿 y 轴负向运动
B. t=0.75 s 时刻，质点 P，Q 都运动到 M 点
C. t=1 s 时刻，质点 M 的位移为 +4 cm
D. t=1 s 时刻，质点 M 的位移为 −4 cm

23. 如图所示，S 是波源，M，N 是两块挡板，其中 M 板固定，N 板可左右自由移动，两板中间有一狭缝，此时测得 A 点无明显振动，为使 A 点能发生明显振动，下列采取的办法可行的是
A. 增大波源振动频率B. 减小波源振动频率
C. 将 N 板向右移D. 将 N 板向左移

24. 如图所示，表示两列同频率相干水波在 t=0 时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为 2 cm，波速为 2 m/s，波长 0.4 m 、 E 点是 B 、 D 连线和 A 、 C 连线的交点，下列说法正确的是
A. A 、 C 两点是振动减弱点
B. E 点是振动加强点
C. B 、 D 两点在该时刻的竖直高度差为 4 cm
D. t=0.05 s 时，E 点离平衡位置的位移大小为 2 cm

25. 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，虚线表示某时刻的波谷，下列说法正确的是
A. a，c 两点的振动加强，b，d 两点的振动减弱
B. e，f 两点的振动介于加强点和减弱点之间
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

26. 如图所示，S1 、 S2 是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为 A。a 、 b 、 c 三点分别位于 S1 、 S2 连线的中垂线上，且 ab=bc。某时刻 a 是两列波波峰的相遇点，c 是两列波波谷的相遇点，则
A. a 处质点的位移始终为 2A B. c 处质点的位移始终为 −2A
C. b 处质点的振幅为 2A D. c 处质点的振幅为 2A

27. 如图所示，S1 、 S2 是振动情况完全相同的两个机械波波源，a 、 b 、 c 三点分别位于 S1 、 S2 连线的中垂线上，且 ab=bc。某时刻 a 是两列波的波峰相遇点，c 是与 a 相邻的两列波的波谷相遇点，则
A. a 、 b 、 c 处都是振动加强的点
B. b 处是振动减速弱的点
C. 经过 T4 质点 b 在波峰
D. 经过 T4 质点 b 在波谷

三、多项选择题（共3小题；共12分）
28. 如图所示，S1 、 S2 为两个振动情况完全一样的波源，它们发出的两列波的波长都为 λ，两列波在介质中产生干涉现象，在空间共形成了 5 个振动加强的区域，如图中实线所示。P 是振动加强区域中的一点，下列说法错误的是
A. P 点到两波源的距离差等于 1.5λ
B. S1 产生的波在该区域传播的速度更大
C. P 点此时刻振动最强，过半个周期后，振动变为最弱
D. 两波源之间的距离一定在 2 个波长到 3 个波长范围内

29. 如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC 和 BD 是两块挡板，AB 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，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是
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 AB 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

30. 下面关于两列波相遇时叠加的说法正确的是
A. 相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B. 相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同
C. 在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
D. 几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
答案
第一部分
1. A
2. C
【解析】两列声波在出口 T 处发生干涉，当第一次听到最弱的声音时，满足 2l=λ2，又因为 λ=vf，所以 f=v4l，选C。
3. D
【解析】由两列波的振动方程可知，这两列波振动步调相反，其振动周期都是 T=2πω=2 s，由 v=λT 得，两列波的波长 λ=2 m；两波源 S1 和 S2 到 B 点的距离差为 0，所以点 B 是振动减弱点；两波源 S1 和 S2 到 C 点的距离差为 1 m，为 λ2，所以点 C 是振动加强点。
4. A
【解析】波发生干涉的条件之一是频率相同，A正确；虚线是振动减弱的区域，则一定是波峰与波谷相遇处，B错误；由题图可知波源 S1 和 S2 之间的距离为 3 个波长，所以两列波的波长都是 2 m，C 、D错误。
5. C
6. A
7. D
8. D
9. A
10. C
11. B
【解析】从题图中可以看出挡板 A 比波长大的多，因此波不会绕过挡板 A，而小孔 B 的大小与波长差不多，能发生明显的衍射现象，故B正确。
12. C
【解析】根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，所以A选项错；
两列频率相同的波相遇时，振动加强的点不只是波峰与波峰相遇的点还有波谷与波谷相遇的点，所以B选项错；
振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以选项C正确，选项D错误。
13. A
【解析】图 ①② 中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射，图 ④ 中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射，图 ③ 中障碍物比波长大得多，不能发生明显衍射，故正确答案为A。
14. C
【解析】根据加强点的条件当某点到两波源距离 Δx=λ2×2n 时，该点加强，当 Δx=λ2(2n+1) 时（n=0,1,2⋯），该点减弱。
a 点 Δxa=λ，Δxb=0，Δxc=λ。
所以 a 、 b 、 c 三点都加强。
15. A
【解析】发生明显衍射现象的条件为障碍物或孔的尺寸比波长小，或与波长相差不多，故C错误；
任何波都能发生衍射，衍射是波特有的现象，与障碍物大小无关，故B、D错误。
16. B
【解析】 O 点距两个波源 S1 、 S2 的距离差 Δr=(8−5) m=3 m，由于水波的波长为 2 m，故 Δr=32λ，由此可知 O 点是振动减弱点，且始终振动减弱，故选项B正确。
17. B
【解析】波在同种均匀介质中的波速相等，由波长、频率和波速的关系 v=λf 知，由于两列波的波长不同，故频率不同，所以不能产生干涉现象。B 项正确。
18. A
19. B
20. B
【解析】如图所示，A 、 B 分别为两个扬声器的位置，O 为中点，
因 AO−BO=0，故 O 为加强点
因 BA=10λ，故 A 、 B 各为加强点
第二部分
21. B， C
22. A， D
【解析】根据“上下坡”法可以判断，质点 P，Q 都首先沿 y 轴负向运动；两列波波速相等，经过 t=0.75 s，两波传播的路程都为 30 cm，但 P，Q 两质点并不沿 x 轴运动；
t=1 s 时刻，左边波传到 x=60 cm 处，右边波传到 x=40 cm 处，两波的波谷相遇在 M 点，叠加后质点 M 的位移为 −4 cm。
23. B， D
24. A， B
【解析】题图中 B 、 D 均为振动加强点，E 位于 B 、 D 的连线上，故也是振动加强点，而 A 、 C 两点为波峰与波谷相遇，故是振动减弱点，A、B项正确.
题图中所示时刻，B 点偏离平衡位置 −4 cm，而 D 点偏离平衡位置 4 cm，故二者竖直高度差为 8 cm 、C项错误；
此时 E 处于平衡位置，再过 Δt=0.05 s=14T ， E 点离平衡位置的位移大小为 4 cm 、D错误。
25. A， D
【解析】波的干涉示意图表示某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着。但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a 点是波谷和波谷相遇的点，c 点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而 b，d 两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；
e 点位于加强点的连线上，也为加强点，f 点位于减弱点的连线上，也为减弱点，B错误；
相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；
因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动，故经半个周期步调相反，D正确。
26. C， D
【解析】因为 a 、 b 、 c 三点均在 S1 、 S2 连线的中垂线上，则各点到 S1 、 S2 的距离相等，则 S1 与 S2 到各点的波程差为零，S1 与 S2 振动情况相同，则 a 、 b 、 c 各点振动加强，振动加强并不是位移不变，而是振幅为 2A。
27. A， C
【解析】 a 、 b 、 c 各点到波源 S1 、 S2 的距离相等，三点都是振动加强点，由题意可知 b 点是 a 、 c 两点的中点，某时刻 a，c 分别是波峰和波谷的位置，则经过 T4 两列波的波峰传到 b，质点 b 在波峰，选项D错误，选项C正确。
第三部分
28. A， B， C
【解析】由题意可知，S1 、 S2 发出的波在空间共形成 5 个振动加强的区域，图中直线上各点到两个波源的距离相等，则 P 点到两波源的距离差等于 λ，A说法错误；
S1 、 S2 为振动情况完全相同的波源，它们在同一介质中产生两列波，则 S1 产生的波的传播速度等于 S2 产生的波的传播速度，B说法错误；
若 P 点此时刻振动最强，过半个周期后，振动仍为最强，C说法错误；
因为 S1 、 S2 发出的波在空间共形成了 5 个振动加强的区域，所以波程差最大大于 2 个波长，且小于 3 个波长，所以两波源之间的距离一定在 2 个波长到 3 个波长范围内，D说法正确。
29. A， B， C
【解析】认真观察水面波衍射的实验装置示意图可看出，“障碍物”（即孔 AB）的尺寸与波长差不多大。衍射现象的明显程度与波长及障碍物线度相对比有关：当障碍物的线度与波长比较接近或小于波长时，衍射现象明显；当障碍物的线度远大于波长时，衍射现象不明显，由此可知选项A、C正确。由 λ=vf 可知，波速 v 不变，频率 f 增大，只能使波长 λ 减小，故选项D错误。既然衍射是指“波绕过障碍物而传播的现象”，那么绕过后的波长自然不变，所以选项B也是正确的。
30. B， C， D