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1、12.4 波的干预和衍射 同步练习人教版选修3-41以下哪些现象是波的衍射现象()A面对障碍物大叫一声，过一会儿听见自己的声音B夏天听到天空中轰鸣不绝的雷声C在障碍物的后面可以听到前面人说话的声音D一人敲一下长钢管的一端，另一人用耳朵贴近钢管的另一端，先后听到两次声音答案：C2水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，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解析：选D.根据观察到明显衍射的条件是缝、小孔或障碍物的尺寸可与波长相比较，或小于波长，因此应缩小小孔的尺寸或增大波的波长，选
2、项A、B错误；根据公式vf且水波的波速由介质决定，即水波的波速不变，那么有，可见减小频率可以使波长增大应选项C错误，选项D正确3以下关于两列波相遇时叠加的说法，不正确的选项是()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相遇后两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同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，相互都听得清楚，说明波在相遇时互不干扰答案：A4(高考单科卷)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图1249所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，那么()图1249A在两波相遇的区域中会产生干预B在两波相遇的区域中不会产生干预Ca点的振动
3、始终加强Da点的振动始终减弱解析：选B.由图知，两列波的波长不相等，不满足波的干预条件，故B正确，A、C、D错误5.如图12410所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试答复以下问题：图12410(1)假设闭上S1，只翻开S2，会看到什么现象？(2)假设S1、S2都翻开，会发生什么现象？(3)假设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？答案：(1)水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来(2)发生明显的干预现象(3)DBA、C一、选择题1(高考卷)利用发波
4、水槽得到的水面波形如图12411a、b所示，那么()图12411A图a、b均显示了波的干预现象B图a、b均显示了波的衍射现象C图a显示了波的干预现象，图b显示了波的衍射现象D图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干预现象解析：选D.由波的干预和衍射概念知，图a是一列波的传播，显示了波的衍射现象，图b是两列波的传播，显示了波的干预现象2(高二检测)关于波的干预和衍射现象，以下说法中正确的选项是()A一切种类的波都能产生干预和衍射现象B波只要遇到障碍物就能够发生明显的衍射现象C在干预现象中在振动加强区域的质点总是处于波峰或总是处于波谷D发生干预现象的两列波频率必然相同答案：AD3.(高二检测)如图
5、12412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，那么对于波经过孔之后的传播情况，以下描述中正确的选项是() 图12412A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，能更明显地观察到衍射现象 解析：选ABC.从题图可以看出，孔AB尺寸与波长差不多，衍射现象的明显程度与波长及障碍物线度有关：当两者较接近或波长大于障碍物线度时，衍射现象明显，否那么不明显，应选项A、C正确由知，v不变，
6、f增大，那么减小，应选项D错既然衍射是指“波绕过障碍物而传播的现象，那么经过孔后的波长自然不变，应选项B是正确的4两列波叠加时，关于介质中的任一质点的振动，以下说法正确的选项是()A它的周期一定是两分振动周期之和B它的频率一定是两分振动频率之和C它的振幅一定是两分振动振幅之和D它的位移一定是两分振动位移之和解析：选D.两列波叠加时，振动的周期和频率不一定等于两者之和例如频率相同的两列波叠加，某点的振动频率可能等于每列波的频率，也可能不振动，A、B不对某点的振幅可能等于两列波的振幅之和，也可能等于两列波的振幅之差但位移一定是两分振动的位移之和，D正确5.如图12413所示，沿一条直线相向传播的两
7、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以下图中的图12413图12414解析：选BC.当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以选项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，使得所有的质点振动的位移加强，所以选项C也是正确的6两列沿相反方向传播的、振幅和波长都相同的半波如图12415甲所示，在相遇的某一时刻如图乙所示，两列波“消失，此时图中a、b质点的振动方向是() 图1
8、2415Aa向上，b向下Ba、b都静止Ca向下，b向上 Da、b都向上解析：选C.由波的叠加原理知，波在相遇后互不影响地相互通过，通过后各自保持原有的状态继续传播在图乙所对应的时刻，a的振动是由左行波引起的，b的振动是由右行波引起的，根据波的传播方向和质点的振动方向之间的关系可以判定选项C是正确的7两列波在同一种介质中传播时发生了干预现象，那么()A在振动加强区域，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性变化D振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期性变化解析：选BC.振动加强区域
9、，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时刻可能为零，也不一定比振动减弱区域的质点的位移大，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8.如图12416所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷关于图中所标的a、b、c、d四点(d点与b点在同一条直线上)，以下说法中正确的有() 图12416A该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动最强Ca质点振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的D再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自
10、的平衡位置，因此振动最弱a质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍时振动最强，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动加强点描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的此题应选B、C.9如图12417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
11、质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点，S1aabbccS2/2(为波长)，那么以下说法中正确的选项是() 图12417Ab点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱Bb点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强Ca、b、c三点的振动都总是最强Da、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱解析：选C.由于|aS1aS2|cS1cS2|，故a、c两点为振动加强点，|bS1bS2|0，b点也是振动加强点相对于固定不动的相干波源，a、b、c总是振动加强的，故C项正确10.如图12418所示，S为上下振动的波源，频率为100 Hz，所产生的正弦波向左、右传播，波速为80 m/s，SP17.4 m，
12、SQ16.2 m，那么当S通过平衡位置向上振动时，那么() 图12418AP在波峰，Q在波谷 B都在波峰CP在波谷，Q在波峰 D均在平衡位置得0.8 m，即依题意可得SP21，SQ20，当S在平衡位置向上振动时，Q、P都应在最大位移处，画出最简波形图如下图故P在波峰，Q在波谷，A正确，B、C、D错二、非选择题11(高考单科卷)两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v0.4 m/s，两波源分别是位于A、B处，t0时的波形如图12419所示当t2.5 s时，M点的位移为_cm，N点的位移为_cm.图12419解析：由题图可知，两列波的波长分别为A0.2 m，B0.4 m，波源的起振方向都沿y轴负方向，
13、可知两波的周期分别为TA0.5 s，TB1 s由于t0时M点距A波波前0.5 m，距B波波前0.3 m，故两波传播到M点时经历的时间分别为tA1.25 s，tB0.75 s当t2.5 s 时，A波使M点已振动的时间为ttA1.25 sTA，引起质点M的位移xA0；B波使M点已振动的时间为ttB1.75 s1TB，引起质点M位移xB2.0 cm，由波的叠加可知此时质点M的位移xxAxB2.0 cm.N点位移可用同样方法判定答案：2.0012.(高考新课标全国卷)波源S1和S2振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA2 m，如图12420所示两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s.两波源振动的初始相位相同求：图12420(1)简谐横波的波长；(2)OA间合振动振幅最小的点的位置解析：(1)设简谐横波波长为，频率为f，那么vf，代入数据，得1 m.(2)以O为坐标原点，设P为OA间的任意一点，其坐标为x，那么两波源到P点的波程差lx(2x)，0xx、l以m为单位合振动振幅最小的点的位置满足l(k)，k为整数，所以xk又k，故k2、1、0、1.解得：x0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m.答案：(1)1 m(2)x0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m