高中_物理_物理选修_选修3-4_高中物理第1-6章同步练习（含解析）新人教版选修3-4_高中物理2.5波的干涉、衍*同步练习（含解析）新人教版选修3-4

第5节　波的干涉、衍*INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/课前预习练.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"课前预习练.TIF"\*MERGEFORMAT1．波的叠加原理：在几列波传播的重叠区域里，介质的质点要同时参与由几列波引起的________，质点的总位移________这几列波单独存在时在该处引起的振动________的矢量和．2．________相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动________________，另一些区域的质点振动________________，并且这两种区域互相间隔、位置保持不变，这种现象叫做波的干涉．形成的图样叫做波的干涉图样．________相同的两列波叠加是出现稳定干涉图样的必要条件．3．波能够绕到____________的后面继续传播的现象，叫做波的衍*．缝、孔的________或障碍物的尺寸大小跟________相差不多，或比波长小，就能看到明显的衍*现象．4．________和________都是波特有的现象．5．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，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零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6．关于波的衍*现象，下列说法中正确的是(　　)A．某些波在一定条件下才有衍*现象B．某些波在任何情况下都有衍*现象C．一切波在一定条件下才有衍*现象D．一切波在任何情况下都有衍*现象7．下列现象属于波的衍*现象的是(　　)A．在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声B．“空山不见人，但闻人语响”C．“余音绕梁，三日而不绝”D夏日的雷声有时轰鸣不绝INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/课堂探究练.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"课堂探究练.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/左括.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"左括.TIF"\*MERGEFORMAT概念规律练INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/右括.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"右括.TIF"\*MERGEFORMAT知识点一　波的叠加1．如图1所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下列图中的(　　)INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D192.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D192.TIF"\*MERGEFORMAT图1INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D193.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D193.TIF"\*MERGEFORMAT2．下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是(　　)A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B．相遇之后，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知识点二　波产生干涉的条件3．关于波的干涉，下列说法正确的是(　　)A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉B．只要是两列以上的波，在相遇的区域内都能产生稳定的干涉C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，就能产生稳定的干涉现象D．干涉是机械波特有的现象4．两列波相叠加得到了干涉图样，则以下说法正确的是(　　)A．两列波的频率一定相同B．两波源振动一定同步C．振动加强区与振动减弱区交替变化D．振动加强区与振动减弱区互相间隔知识点三　对波的衍*的理解5．下列关于波的衍*的说法正确的是(　　)A．衍*是机械波特有的现象B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍*现象越明显C．只有横波才能发生衍*现象，纵波不能发生衍*现象D．声波容易发生明显衍*现象是由于声波波长较长6．(1)既然衍*是波的特有现象，也就是说一切波都会发生衍*现象，为什么一般情况下我们都观察不到衍*现象？(2)一般情况下，什么样的波容易产生显著的衍*现象？(3)孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系是决定衍*能否发生的条件吗？INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/左括.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"左括.TIF"\*MERGEFORMAT方法技巧练INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/右括.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"右括.TIF"\*MERGEFORMAT一、对干涉图样的理解技巧7．图2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，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D195.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D195.TIF"\*MERGEFORMAT图2A．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8．当两列同频率的水波发生干涉现象时，若两列波的波峰在P点相遇，则(　　)①质点P的振动始终加强　②质点P的频率最大　③质点P的位移始终最大　④质点P的位移有时可能为零A．①②B．②③C．③④D．①④二、发生明显衍*条件的应用技巧9．如图3所示是观察水面波衍*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)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是(　　)INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D194.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D194.TIF"\*MERGEFORMAT图3A．此时能明显观察到波的衍*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*现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍*现象10．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30Hz；(3)波长为10m，它们传播时若遇到宽度均为9.5m的障碍物，能发生明显衍*现象的是(　　)A．(1)和(2)B．(2)和(3)C．(1)和(3)D．都可以INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/课后巩固练.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"课后巩固练.TIF"\*MERGEFORMAT1．波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳右端发出半个波②，频率为f2(f2＞f1)，振幅为A2，P为绳的中点，如图4所示，下列说法错误的是(　　)INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D198.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D198.TIF"\*MERGEFORMAT图4A．两列波同时到达P点B．两列波相遇时P点波峰值可达到A1＋A2C．两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播D．因频率不同，这两列波相遇不能叠加2．两列波在同一种介质中传播时发生了干涉现象，则(　　)A．振动加强区域，介质质点的位移总是比振动减弱区域介质质点的位移大B．振动加强区域，介质质点的振幅总比振动减弱区域介质质点的振幅大C．振动加强区域，介质质点的位移随时间做周期*变化D．振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期*变化3．水槽中步调相反的波源S1、S2发出两列波长相等的水波，设某一时刻P点恰好是两波谷相遇，则(　　)A．这两列波能干涉B．P点始终就在波谷C．P是振动加强点D．P的位移有时可为零4．如图5所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是(　　)INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D199.tif"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D199.tif"\*MERGEFORMAT图5A．该时刻质点O正处在平衡位置B．P、N两质点始终处在平衡位置C．随着时间的推移，质点M向O点处移动D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置5．关于波的衍*现象，下列说法正确的是(　　)A．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍*现象B．只有孔的尺寸与波长相差不多，或者比波长还小时才会观察到明显的衍*现象C．只有波才有衍*现象D．以上说法均不正确6．下列属于明显衍*现象的是(　　)A．隔墙有耳B．池中假山前有水波，假山后无水波C．河中芦苇后面没有留下无波的区域D．在大山前喊话，多次听到自己的声音7．关于衍*，下列说法正确的是(　　)A．发生衍*就是波传到障碍物或孔的后面B．发生衍*的同时把波源的能量传播到“衍*”区域C．衍*只有波才能发生D．只有孔才能发生衍*，一块挡板不可能发生波的衍*8．水波通过小孔，发生了一定程度的衍*，为使衍*现象更明显，下列做法可取的是(　　)A．增大小孔尺寸B.减小小孔尺寸C．增大水波频率D．减小水波频率9．在水波槽的衍*实验中，若打击水面的振子振动的频率是5Hz，水波在水波槽中的传播速度是0.05m/s，为观察到显著的衍*现象，小孔直径d应为(　　)A．10cmB．5mC．d>1cmD．d<1cm10．波长为60m和17m的两列声波在空气中传播时，下列叙述中正确的是(　　)A．波长60m的声波比波长17m的声波传播速度慢B．波长60m的声波比波长17m的声波频率小C．波长60m的声波比波长17m的声波易发生衍*D．波长60m的声波不能被反*11．如下图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图象，图中每两条实线间的距离约为一个波长，则其中可能出现的图象是(　　)INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D196.tif"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D196.tif"\*MERGEFORMAT12．如图6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(　　)INCLUDEPICTURE"../../../../../../2014/幻灯片/同步/物理/教科34/《课时作业与单元检测》Word版文档/D197.TIF"\*MERGEFORMATINCLUDEPICTURE"D197.TIF"\*MERGEFORMAT图6A．整个区域B．*影Ⅰ以外区域C．*影Ⅱ以外区域D．上述*均不对13.*、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m．有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当*船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰．(1)此水波的波长为多少？波速为多少？(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍*现象？(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍*？(4)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍*？第5节　波的干涉、衍**课前预习练1．振动　等于　位移2．频率　始终加强　始终减弱　频率3．障碍物　宽度　波长4．干涉　衍*5．C　[两列波相遇时一定叠加，没有条件，A错；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇，B错；加强点的振幅增大，仍然在自己的平衡位置两侧振动，故某时刻位移x可以是振幅范围内的任何值，C正确，D错误．]6．D　[衍*现象是波在传播过程中所特有的特征，没有条件，故一切波在任何情况下都有衍*现象，只是有的明显，有的不明显，故D正确．]7．B　[判定一些现象是否是波的衍*现象，首先要看现象中是否有波，其次是看波从波源传出后是否偏离了直线传播，即是否“拐弯”，都符合时即波发生了衍*现象．A中是声波的反*，B中是声波的衍*，C和D是声音多次反*．故选B.]课堂探究练1．BC　[该题考查波的叠加原理．半个波形(或前半个波形)相遇时，B正确．当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有质点的振动的位移加倍，C正确．]2．BCD　[两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故选项A错误，选项B、C正确；几个人在同一房间说话，声音振动发出的声波在空间中相互叠加后，并不改变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故选项D正确．]3．C　[干涉是波的特有现象，只要波的频率相同，两个波源的相位差保持不变，就会产生干涉现象．]点评　产生干涉的两个条件：①频率相等；②波源的相位差保持不变．4．AD　[干涉产生的必要条件是波的频率相等、波源的相位差恒定，两波源的振动不一定同步，故A正确，B错误．产生干涉现象时，振动加强区与振动减弱区互相间隔且不会变化，故C错误，D正确．]点评　产生干涉现象时，振动加强区与振动减弱区互相间隔，且加强区总是加强，减弱区总是减弱，不会发生变化．5．BD　[衍*是一切波特有的现象，所以选项A、C错；发生明显的衍*现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍*现象，所以选项B是正确的；声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，由于声波波长较长，所以声波容易发生明显衍*现象，所以选项D也是正确的．]点评　知道衍*是一切波特有的现象，及发生明显衍*的条件．6．见解析解析　(1)一切波都能发生衍*现象，但很多情况下因波长与障碍物或孔、缝的宽度相比较小，衍*现象极不明显，所以看不清或看不到衍*现象．(2)波长较长的波容易产生显著的衍*现象．(3)不是．波发生衍*现象没有条件，孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系只是决定波能否发生明显衍*的条件．点评　波在任何情况下都有衍*现象，有明显和不明显的区别．孔、缝的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，是发生明显衍*的条件．7．AD　[波的干涉示意图所示的仅是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位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，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不停地做周期*振动，经半个周期步调相反，D正确．]8．D　[由于两列波的波峰在P点相遇，P点是振动加强点，且振动始终加强，①正确；两列波发生干涉，它们的周期和频率不会发生改变，各个点频率仍然是相同的，②错误；振动加强并不意味着其位移始终是最大，振动加强点的振幅最大，但位移总在变化，有时可能为零，③错误，④正确．故选项D正确．]方法总结　两个频率相同的同种波源形成的干涉图样，以两波源为中心向外辐*延伸，形成振动加强线和减弱线，即加强区和减弱区．加强区是指该区域内质点的振幅增大，减弱区是指该区域内质点的振幅减小(若两列波的振幅相等则减弱区振幅为0)，不论加强区还是减弱区(振幅为0除外)中的质点，都仍在其平衡位置附近振动，它们的振动位移仍随时间发生周期*变化．因此某一时刻，加强区中质点的振动位移可能小于减弱区中质点的振动位移．9．ABC　[本题主要考查发生明显衍*的条件．观察图可知道孔的尺寸与波长差不多，能明显观察到波的衍*现象，故选项A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距应相等，故选项B对；若f增大，由λ＝eq\f(v,f)，知λ变小，衍*现象变得不明显了，故选项D错；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到衍*现象，故选项C对．]方法总结　本题考查的是一个演示实验．要求对波发生明显衍*现象的条件，以及波长、频率、波速之间的关系有正确的认识．因此对重要的演示实验的实验原理和实验方法，都必须有深入的理解．在观察水波衍*现象的实验中，若打击水面的振子使振动频率增大，观察到的衍*现象有什么变化？(提示：λ＝v/f，f增大，λ减小，则衍*现象变得不明显)10．D　[(1)T＝eq\f(1,20)s，由v＝eq\f(λ,T)得λ＝vt，则λ1＝17m，(2)λ2＝eq\f(v,f2)＝11.3m，(3)λ3＝10m，而障碍物宽度d＝9.5m，比三种波的波长都小，所以D正确．]方法总结　判断能否发生明显衍*的方法是比较波长与障碍物的尺寸的大小关系．课后巩固练1．BD　[因两波源同时起振，形成的都是绳波，波速相同，因此两列波同时到达P点，选项A正确；因f2＞f1，有λ2＜λ1，当①的波峰传至P点时，②的波峰已过了P点，即两波峰在P点不会相遇，根据波的叠加原理，P点的波峰值不可达到A1＋A2，选项B错误，选项C正确；因波的叠加没有条件，故选项D错误．]2．BC　[振动加强区域，各质点的位移随时间做周期*变化，它的位移某时刻可能为零，也不一定比振动减弱区域的位移大，故A错误，C正确；振幅是质点振动的最大位移，故B正确，D错误．]3．ACD　[步调相反容易理解成振动方向不同，这是两个截然不同的概念，振动方向相同包括步调相同、步调相反等情况．另由两波波长相等可知两波频率相同，所以两列波能发生干涉，选项A正确．因某时刻P点是两波谷相遇，故P点是振动加强点，选项C正确，再过eq\f(1,4)T，P点就是两平衡位置相遇，选项B错误，D正确．]4．BD　[本题考查对干涉图样的认识．由图可知，图中O、M为振动加强点，此时刻O处于波谷，M处于波峰，因此A错误；N、P为减弱点，又因两列波振幅相同，因此，N、P两点振幅为零，即两质点始终处于平衡位置，B正确；质点不会随波向前推移，C不正确；从该时刻经eq\f(1,4)周期，两列波在M点分别引起的振动都位于平衡位置，故M点位于平衡位置，D正确．]5．BC　[当孔的尺寸比波长大时，会发生衍*现象，只不过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍*现象，切不可把此条件用来判断波是否发生了衍*现象．]6．AC7．ABC　[波在发生衍*时，其衍*区域的质点振动，因此具有能量．小孔或障碍物只要满足条件都能发生明显的衍*现象，D不正确．]8．BD　[根据发生明显衍*的条件，可知本题中要使现象更明显，可采取：减小小孔直径或增大水波波长，或同时减小小孔直径、增大水波波长，所以选项B正确，A错误；改变频率表面看对现象好像没影响，但情景中是水波，介质已确定，由v＝λf知：若f改变了，λ也会改变，就会影响衍*发生的明显程度，因此欲增*长，必减小水波频率，故C错，D正确．]9．D　[本题考查波发生明显衍*的条件，一般直接比较孔的直径d与水波波长λ的关系即可，当d<λ时肯定发生明显的衍*，由题知水波的波长λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(0.05,5)m＝0.01m＝1cm.即孔径d应与1cm相当或比它还小．]10．BC　[两列声波在同种介质中波速相同，选项A错误；由v＝λf得f＝eq\f(v,λ)，波长越大，频率越小，选项B正确；波长越大越容易发生衍*，选项C正确；一切波都能发生反*，选项D错误．]11．AB12．B　[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*现象，故B正确．]13．(1)eq\f(48,11)m　eq\f(16,11)m/s　(2)会　(3)能　(4)能解析　(1)由题意知：周期T＝eq\f(60,20)s＝3s.设波长为λ，则5λ＋eq\f(λ,2)＝24m，λ＝eq\f(48,11)m.由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(48,11×3)m/s＝eq\f(16,11)m/s.(2)由于λ＝eq\f(48,11)m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍*现象．(3)、(4)由于λ＝eq\f(48,11)m>3m，所以此波无论是通过直径为3m的桥墩，还是通过宽为3m的涵洞，都能发生明显的衍*现象．