高中物理第二章机械波第四节波的干涉与衍射自我小测

高中物理第二章机械波第四节波的干涉与衍射自我小测波的干涉与衍射1关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是( )A．任意两列波都能产生稳定的干涉现象B．发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D．在振动加强的区域，有时质点的位移等于零2在波的干涉现象中，两列波相遇点距两个波源的距离称为波程，这样( )A．当波程差等于波长的整数倍时，两波相遇点出现最强振动B．当波程差等于半波长的整数倍时，两波相遇点出现最强振动C．当波程差等于波长奇数倍时，两波相遇点出现最弱的振动D．当波程差等于半波长的奇数倍时，两波相遇点出现最弱的振动3下列说法中，正确的是( )A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C．只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象D．只有波才有衍射现象4下列说法中正确的是( )A．“空山不见人，但闻人语声”，是波的衍射现象B．波长与孔的宽度差不多时能发生明显的衍射C．“雷声轰鸣”是声波的衍射现象D．“余音绕梁，三日不绝”是声波的衍射现象5关于波，下列说法中错误的是( )A．一切波都能发生反射和衍射B．插在水中的细棒对水波的传播没有影响C．在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象D．当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象6水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可( )A．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率B．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率C．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率D．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率7对于波长为100 m的声波，下列说法正确的是( )A．在同一均匀的介质中，此波长比20 m的声波传播得快B．不能被听见C．波长太长，不能产生明显的衍射D．不能产生反射8下列说法正确的是( )A．衍射是一切波特有的现象B．对同一列波，障碍物或孔越小衍射越明显C．听到回声是声波的衍射现象D．听到回声是共鸣现象9波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是( )A．波长60 m的声波比17 m的声波传播速度慢B．波长60 m的声波比17 m的声波频率小C．波长60 m的声波比17 m的声波易发生衍射D．波长60 m的声波不能被反射10一列水波穿过小孔产生了衍射现象，衍射的水波与原来的水波相比( )A．波长变短了B．频率变高了C．波速没有变化 D．质点的振幅变小了11两个频率相同的波源，在振动过程中它们的运动方向始终相反，由这两个波源激起的两列波传到某一固定点P时，在P点出现永远抵消的现象．P点到两波源的距离之差( ) A．可能等于一个波长 B．可能等于半个波长C．可能等于两个波长 D．等于半波长的偶数倍12如图2－4－6所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时，图2－4－7中可能出现的波形图是( )图2－4－6图2－4－713在水波槽的衍射现象中，若打击水面的振子振动频率是 5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为( )A．10 cm B．5 cmC．d＞1 cm D．d＜1 cm14如图2－4－8所示，两列简谐波均沿x 轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿正x 方向传播(图中实线所示)，一列沿负x方向传播(图中虚线所示)．这两列波的频率相同，振动方向均沿y轴，则图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x＝________的点，振幅最小的是x＝________的点．图2－4－815两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿直线Ox轴相向传播时的波形图如图2－4－9所示，如果两列波的波速都是1 m/s，试判断从图示时刻开始，最短再经过多少秒，质点P的位移最大．图2－4－916(探究)若两列相干波的振幅均为A，则叠加区内加强点和减弱点的振幅各为多大？加强点的位移一直为最大吗？参考答案1解析：两列波叠加产生稳定干涉现象的一个必要条件是：两列波频率相同，所以选项A是错误的，而B项是正确的；在振动减弱的区域中，两列波引起的质点振动是减弱的，这里的减弱体现在质点的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波振幅相同，质点振动的振幅就等于零，即质点不振动，如果两列波振幅不同，则质点振动的振幅等于两列波振幅之差，但质点仍不停地在平衡位置两侧往复振动，不可能有各质点都处于波谷，所以选项C错误；在振动加强的区域里，两列波引起质点振动始终加强，质点振动得最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，但这些质点仍不停地在平衡位置两侧往复振动，质点位移随时间做周期性变化，因而有时质点的位移等于零，所以选项D是正确的．答案：BD2解析：当波程差是波长的整数倍时，会使两列波在此点同时达到波峰或波谷，故该点的质点振动的振幅等于两列波振幅之和，质点振动加强；当波程差是半波长的奇数倍时，两列波传到该点是位移反向，一列波的波峰和另一列波的波谷会同时到达该点，该点的质点振动的振幅等于两列波振幅之差，质点振动减弱，因此正确的选项为A、D.答案：AD3解析：波绕过障碍物，继续向前传播的现象，称为波的衍射，发生明显衍射现象的条件是孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小，孔径大并不是不发生衍射，只是衍射现象不明显，所以选项A、B错误，C正确；衍射是波特有的现象，所以D正确．答案：CD4解析：A中“空山不见人，但闻人语声”，是声波的衍射现象；B中符合产生明显衍射现象的条件：孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小，所以选项B正确；“雷声轰鸣”是雷声在各云层间反射造成的，“余音绕梁，三日不绝”是声波在房内反射的结果，故C、D不正确．答案：AB5解析：衍射是波特有的现象，所以一切波都会发生反射和衍射现象，即A项说法正确；水波的波长一般比细棒的线度大，故能发生明显的衍射，所以细棒对水波的传播没有影响，则说法B正确；墙外的人能听到墙内人的说话，是波的衍射现象，故说法C错误；据产生明显衍射现象的条件知，当障碍物的尺寸比波长大很多时，不能发生明显的衍射现象，所以说法D错误．答案：CD6解析：水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，说明水波的波长λ与小孔的大小相差不多，所以要使衍射现象更不明显，据产生明显衍射现象的条件可知，必须使水波的波长小于小孔的尺寸，由公式v＝λf知，在v不变的情况下，要减小波长，可增大频率，所以正确的选项为A.答案：A7解析：对于波长为100 m的声波，其频率为：f＝vλ＝340100Hz＝3.4 Hz＜20 Hz，故正常人听不见，选项B正确．由于在同一种均匀的介质中，故声波的传播速度相同，选项A错误．由于声波也是机械波，具有波的一切性质，故C、D 错误．答案：B8解析：衍射是波特有的现象，是波区别于其他物体的特征，障碍物或孔的尺寸越小，衍射现象越明显．回声是声波的反射现象，如果回声到达人耳比原声滞后0.1 s以上，就能区分回声和原声．答案：AB9解析：不管波长长短为多少，声波在空气中传播速度都为340 m/s，由波长、声速、频率关系可知f＝cλ，波长越长，频率越小，所以A错，B对．由发生明显衍射条件可知，波长较长，发生衍射较容易，C对．任何波都可以发生反射，D错．答案：BC10解析：由于衍射使波的能量分布范围变大，从而导致单位面积上的能量变小，振幅变小．答案：CD11解析：当两个波源振动步调一致时，Δx＝2k＋12λ(k＝0,1，…)为振动减弱点，当两相干波源的振动情况相反时，Δx＝kλ(k＝0,1,2，…)，则该点为振动减弱点．答案：ACD12解析：波在传播过程中除相遇外，波的形状不变，而C、D两图的波形发生了变化，错误．对于A图两列波的半个波长重叠，由于相遇处的振动情况相反，叠加后相遇处的质点均处于平衡位置，所以A图正确．对于B图是两列波完全重合，则重合处的各个质点的位移为两列波引起的位移之和(而C图却是波形变化后叠加)．A、B两图是可能出现的波形图．答案：AB13解析：掌握波发生衍射的必要条件．在水槽中激发的水波波长为：λ＝vf＝0.055m＝0.01 m＝1 cm，要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长．答案：D14解析：本题主要考查对波的叠加原理的理解及应用．由题可知，这两列波的频率相同，振动方向均沿y轴，故为相干波．设P、Q分别为两列波的波源，在图示时刻均沿y轴正向向上振动，则1、2、3、4、5、6、7、8到两相干波源P、Q的路程差分别为(设波长为λ)：点1或点7：Δs1＝Δs7＝118λ－58λ＝34λ，点2或点6：Δs2＝Δs6＝108λ－68λ＝12λ，点3或点5：Δs3＝Δs5＝98λ－78λ＝14λ，点4：Δs4＝λ－λ＝0，点8：Δs8＝32λ＝12λ＝λ.根据两列相干波干涉时加强和减弱的条件知：点4和8位置的合振动振幅最大，点2和点6位置的合振动振幅最小．也可以这样分析：在图示时刻两列波引起介质中各质点振动的位移矢量和都为零，但其中的一些点是振动过程中恰好经过平衡位置，而另外一些点是振动减弱或确实不振动的结果．对x＝4处的质点，实线所示的波使该质点从平衡位置向上振动，而虚线所示的波也使该质点向上运动，因此该质点的振动实际上是相叠加的，即振幅等于这两列波分别引起的波的振幅之和．同时对x＝8处的质点，两列波都使该质点向下振动，也是同相叠加的．而x＝2与x＝6处的质点则均反相叠加，即均为振幅最小的点．答案：4和8 2和615解析：波的传播可以看成波形保持不变沿传播方向平移，在两列波叠加的区域内，每一点的位移由两列波共同决定，由题意可知，当两列波都再传播34波长时，两列波的波谷在P点相遇，此时P点的位移将达到最大，故t＝34λv＝0.3 s.答案：0.3 s16解析：这一问题是考查波的干涉原理和波的叠加原理，介质中某点的振动加强或减弱，是指这个质点有较大或较小的振幅，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的．理解了这一点，解决这一类问题就容易多了．叠加区的位移不管是振动加强点还是振动减弱点，总位移始终等于各列波在该点分别引起位移的矢量和．答案：两列相干波相遇时发生干涉现象，在重叠区域内，出现振动加强点和振动减弱点．振动加强点的位移或速度都加强，又两相干波振幅都为A，又是同相干涉，振幅达到最大，即为2A；振动减弱区正好相反，振幅达到最小，即为零．位移是矢量，有方向，有大小，质点在平衡位置两侧往复运动，位于平衡位置上方，则位移为正；位于平衡位置下方，则位移为负．所以，加强点位移始终在－2A到2A之间变化．。