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．p、q 两列简谐横波在同一均匀连续介质中沿+x 方向传播，振幅为 5cm，波速为 v=10m/s。在 t=0 时刻的 波形如图所示，则（　　） A．此时 x=-1.5m 处质点的位移为-5cm B．此时 x=-1.0m 处的质点正沿-y 方向振动 C．p、q 两列波的波长之比为 2：3 D．p、q 两列波能形成稳定的干涉图样 2．水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性 触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两 列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法不正确的是（　　） A．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化 B．不同质点振动的频率都相同 C．不同质点振动的相位都相同 D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同 3．在水波槽的衍射实验中，打击水面的振子振动频率是 10Hz，水波在水槽中的传播速度为 0.5m/s。为能 观察到显著的衍射现象，小孔的宽度可以为（　　） A．0.15m B．0.05m C．0.5m D．5m 4．关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　） A．只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象 B．火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率低 C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知 道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应 D．只要是性质相同的波，都可以发生干涉 5．如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率、振动方向均相同的两列波的波峰和波谷，图示时刻，M 点是波峰和波峰相遇点。下列说法中正确的是（　　） A．M 点振动加强，O 点振动减弱 B．N、P 两质点始终在平衡位置 C．M 质点始终在波峰 1 D．从图示时刻起，经过 2 周期，M 点移动到 O 点 6．下列关于波的干涉和衍射说法正确的是（　　） A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大 B．光的干涉和衍射都是光波叠加的结果 C．只有当障碍物或孔的尺寸可以跟波长相比，甚至比光的波长还小时，才能产生光的衍射现象 D．用单色光做双缝干涉实验时，将双缝中某一缝挡住，屏上不再出现亮、暗相间的条纹， 而是一片亮斑 7．A．B 是同频率的两水波源，如图所示的实线是波峰、虚线是波谷，则（ ） A．图示时刻 a 点速度为零，加速度也为零 B．图示时刻 b 点速度最大，加速度为零 C．图示时刻 a、b、c 速度最大，加速度也最大 D．a、b 之间还有很多振动加强点 8．声波属于机械波，下列有关声波的描述中正确的是( ) A．甲乙两车相向行驶，两声均鸣笛，且发出的笛声频率相同，坐在乙车中的某乘客听到甲车笛声频率高 于其他听到的乙车笛声频率 B．超声波比可闻声波更容易绕过障碍物的传播，即更容易发生明显的衍射 C．由于超声波和课文声波在空气中的波速相同，所以一列超声波与一列可闻声波相遇时能发生干涉 D．同一列声波在各种不同的介质中的波长相同、频率不同 9．如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点 P 以此时刻为计时起点的振动图像， 从该时刻起，下列说法正确的是（　　） A．经过 0.05s 时，质点 Q 距平衡位置的距离大于质点 P 距平衡位置的距离 B．经过 0.15s，P 质点沿 x 轴的正方向移动了 3m C．经过 0.1s 时，质点 Q 的运动方向沿 y 轴负方向 D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为 0.5m 的障碍物，能发生明显衍射现象 10．一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 2 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 振源产生的波先到达振动系统 D．两列波相遇时，在相遇区域会产生干涉现象 11．如图所示，两列波长与振幅都相同的横波，t=0 时，沿 x 轴正方向传播的波正好传播到坐标原点，沿 x 轴负方向传播的波刚好传播到 x=1m 处。已知两列波的振幅均为 5cm，波速均为 5m/s，则下列说法正确的 是（　　） A．两波相遇后，原点是振动减弱的点 B．经 0.4s，处于原点的质点运动的路程为 2m C．0.4s 时，坐标在 0~1m 之间的质点位移都为 0 D．在 0~0.4s 内，坐标在 0~1m 之间的质点的路程都为 0 12．如图所示两个相干波源 c 和 f 分别为 A．若两振源 ae S1 和 和 bd S2 S1 、 S2 产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示波峰，虚线表示波谷， f a b c d e 的中点。则在 、 、 、 、 、 六点中，下面的判断正确的是（　　） a b d 振幅相同，此时刻位移为零的点是 、 、 B．振动加强的点是 a 、 e 、 c C．振动加强的点的位移一直是波源振幅的三倍 f a d D．振动减弱的点是 、 、 13．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，波长为 0.4 m ，E 点是 BD 连线和 AC 连线的交点，下列说法正 确的是( ) A．A、C 两点是振动加强点 B．E 点是振动减弱点 C．t＝0.05 s，E 点离开平衡位置 2 cm D．B、D 两点在 t＝0 时刻的竖直高度差为 8 cm 14．如图所示，两列水波波源 S1 和 S2 的振幅分别为 2A 和 A，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和 虚线表示。下列说法正确的是（　　） A．两列波在相遇区域发生干涉 B．波谷和波谷相遇处位移为零 C．C 点的位移始终为零 D．此刻 C 点和 B 点的位移大小分别是 A 和 3A 15．如图所示，实线和虚线分别为某种波在 t 时刻和 t+Δt 时刻的波形曲线。B 和 C 是横坐标分别为 d 和 3d 的两个质点，下列说法中正确的是（ ） A．任一时刻，如果质点 B 向上运动，则质点 C 一定向下运动 B．任一时刻，如果质点 B 速度为零，则质点 C 的速度也为零 C．如果波是向右传播的，则波的周期可能为 6 Δt 7 D．如果波是向左传播的，则波的周期可能为 6 Δt 13 二、填空题（共 4 题） 16．噪声污染是现代社会的污染源之一。如图是一种消声器的原理图。波长为 λ 的声波从左端进入装置， 并沿虚线传播。到达 A 点后，分成上下两束波，这两束波在 B 点相遇时可削弱噪声。此装置利用了______ _______原理；为达到最佳消声效果，图中 a、b 两段最小长度差为__________；若噪声波长 λ 未知，请写 出一条装置的改进措施∶__________。 17．如图所示，S1、S2 是振动情况完全相同的两个波源，它们的振动频率均为 5Hz，振幅均为 0.5m。P 是 两列波传播方向上的一个质点，PS1=5m，PS2=9m，t=0 时 P 刚好振动到波谷位置。已知 S1、S2 连线上相邻 两振动减弱点间的距离为 1m，则 P 的振幅为___________m，波的传播速度为________m/s。 18．如图所示，在某一均匀介质中，A、B 是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为 x  0.1sin(20 t )m ，介质中 P 点与 A、B 两波源间的距离分别为 4m 和 5m，两波源形成的简谐波分别沿 AP、BP 方向传播，波速都是 10m/s。 （1）求简谐横波的波长______。 （2）P 点的振动______（填“加强”或“减弱”）。 19．(1)在利用发波水槽得到水面波形的实验中: (1)下图为利用发波水槽得到的水面波形图，a 图样是水面波的________现象，b 图样是水面波的________ 现象． (2) 如图所示 用实线表示波峰，虚线表示波谷来描述波的干涉图样，两列波的振幅都为 10cm，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 C 点的振动方向________ (选填"向上”或“向下”)，从图示时刻 再经过 0.25s 时，A 点经过的路程为________ cm． 三、综合题（共 4 题） 20．图为某一报告厅主席台的平面图，AB 是讲台， S1 、 S2 是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互 位置和尺寸如图所示。报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫。为了避免啸叫， 话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为 340m/s，若报告人声音的频率为 136Hz，问 (1)声波的波长是多少？ (2)讲台上的 O 点和 B 点是加强点还是减弱点？ (3)讲台上因干涉而相消的位置有多少个和讲台上因干涉而加强的位置有多少个？ 21．设 B、C 为两列机械波的波源，它们在同种介质中传播，其振动表达式分别为 yB=0.1cos(2πt) cm 和 yC = 0.1cos（2πt + π）cm，发出的波的传播方向如图中的虚线所示，2s 末 P 点开始起振．它们传到 P 点时相遇， PB  40cm， PC  50cm．试求： (1)这两列波的波长 (2)P 点形成合振动的振幅 22．x 轴上的波源 s1、s2 分别位于 波沿 s1、s2 连线相向传播， t1  1s x1  0 和 x2  1.4m 处，t=0 时刻两波源同时开始振动，产生的两列简谐横 时两列波的图像如图所示。质点 M 的平衡位置位于 x3  0.7m 处，求： (1)两列波传播速度的大小； (2)质点 M 从开始振动到 t2 =2.5s 时运动的路程。 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 A 和 B 以及遇到图乙中障碍物 C 和 D 之后的传播情况。 参考答案 1．B 2．C 3．B 4．C 5．B 6．B 7．D 8．A 9．D 1