高中物理--波的衍射和干涉练习

高中物理-波的衍射和干涉练习

基础夯实

一、选择题(1～3题为单选题,4～6题为多选题)

1．下列现象不属于波的明显衍射现象的是( D )

A ．“隔墙有耳”

B ．“空山不见人,但闻人语声”

C ．河中芦苇后面没有留下无波的区域

D ．池中假山前有水波,假山后无水波

解析：假山前有波,假山后无波,说明波没有绕过障碍物,因此不属于明显衍射现象,故选D 。

2．如图所示,正中O 是水面上一波源,实、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( B )

A ．整个区域

B ．阴影Ⅰ以外区域

C ．阴影Ⅱ以外区域

D ．阴影Ⅲ以外区域

解析： 由题图中可直观看出,半波长为实虚两圆半径之差,且可看出挡板A 的尺寸比波长大得多,而小孔B 与波长长度差不多。据波发生明显衍射的条件知道,该波在挡板A 处的衍射现象很不明显,即可认为波沿直线传播,故Ⅰ区内水面无波形,故A 、C 、D 选项不正确；该波的波长与小孔B 差不多,能够产生明显的衍射,故在阴影区Ⅲ、Ⅱ之内,明显存在衍射波的波形,故B 选项正确。

3．已知空气中的声速为340m/s 。现有几种声波：①周期为1/20s,②频率为104

Hz,③波长为10m 。它们传播时若遇到宽约为13m 的障碍物,能产生显著的衍射现象的是( C )

A ．①和②

B ．②和③

C ．①和③

D ．都可以 解析：①、②、③三种声波的波长分别为λ1＝340×120m ＝17m,λ2＝34010

4m ＝0.034m,λ3＝10m,根据发生明显衍射现象的条件可知,①、③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多,能产生明显的衍射现象,故C 正确。

4．在空气中的同一区域内,两列声波波源的振动情况如图所示,可以肯定的是( BD )

A．a波源的频率为b波源频率的2倍

B．a波的波长为b波波长的2倍

C．a、b两列波叠加能产生稳定的干涉

D．通过同一狭缝,a波的衍射效果比b波明显

解析：由波的图象可以看出,a波的周期是b波的2倍,因为波速相等(同一介质),由波速公式v＝λf可知a波的波长等于b波的2倍,故A错而B正确；两列波相干的条件是频率必须相等,可知a、b两列波叠加不会产生稳定的干涉,C错误；波长越长,衍射现象越明显,故D选项正确。

5．(内蒙古包头九中高二下学期期中)两个振动情况完全一样的波源S1和S2相距6m,它们在空间产生的干涉图样如图所示,图中实线表示振动加强的区域,虚线表示振动减弱的区域。下列说法正确的是( AC )

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2m

D．两列波的波长都是1m

解析：因为形成稳定的干涉图样,所以两波源的频率一定相同,A正确；因为S1和S2相距6m,由干涉图样可得,两列波的波长都是2m,C正确D错误；虚线是振动减弱区,是波峰与波谷相遇处,B 错误。

6．(福建省晋江市养正中学高二下学期期中)如图所示,实线与虚线分别表示振幅(振幅为A)、频率均相同的两列波的波峰和波谷,此刻M是波峰与波峰的相遇点,下列说法中正确的是( ABD )

A．O、M连线的中点是振动加强的点,其振幅为2A

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．从该时刻起,经过四分之一周期,M处的质点到达平衡位置,此时位移为零

解析：由于O、M是振动加强点,结合图可知,其连线的中点到两波源的距离差为半个波长的

偶数倍,所以该点是振动加强的点,其振幅为2A,故A正确；P、N两点是波谷和波峰叠加,位移始终为零,即处于平衡位置,B正确；振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动,不会“随波逐流”,C错误；从该时刻起,经过四分之一周期,质点M到达平衡位置,D正确。

二、非选择题

7．如图所示,S是水面波的波源,x、y是挡板,S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2,狭缝的尺寸比波长小得多),试回答以下问题：

(1)若闭上S1,只打开S2会看到什么现象？

(2)若S1、S2都打开,会发生什么现象？

(3)上图中若实线和虚线分别表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D各点中,哪些点向上振动最强,哪些点向下振动最强,哪些点振动最弱？

解析：(1)只打开S2时,波源S产生的波传播到狭缝S2时,由于狭缝的尺寸比波长小,于是水面波在狭缝S2处发生衍射现象,水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来。

(2)由于SS1＝SS2,从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同,当S1、S2都打开时产生相干波,它们在空间相遇时产生干涉现象,一些地方振动加强,一些地方振动减弱,加强区与减弱区相互隔开,发生明显的干涉。

(3)质点D是波峰与波峰相遇处,是该时刻向上振动最强点,质点B是波谷与波谷相遇处,是该时刻向下振动最强点,质点A、C是波峰与波谷相遇的地方,这两点振动最弱。加强和减弱是指质点的剧烈程度,或者说是振幅大小的差异,加强点的振幅大,减弱点振幅小,但它们的位移是随时间变化的,某一时刻加强点的位移完全可以小于减弱点的位移,当然也可以为零。

能力提升

一、选择题(1～3题为单选题,4、5题为多选题)

1．在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从图中A点走到墙后的B点,在此过程中,如果从声波的衍射来考虑,则会听到( D )

A．声音变响,男声比女声更响

B．声音变响,女声比男声更响

C．声音变弱,男声比女声更弱

D．声音变弱,女声比男声更弱

解析：由于MN很高大,故衍射现象比较弱,由于女声音调更高,波长更小,所以衍射更不明显。