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4.波的衍射和干涉
基础巩固
1 下列现象或事实属于衍射现象的是( )
A.风从窗户吹进来
B.雪堆积在背风的屋后
C.听到墙外人的说话声
D.晚上看到水中月亮的倒影
答案:C
2 下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A.衍射是一切波特有的现象
B.对同一列波,缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时,衍射现象明显
C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
D.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大
解析:衍射是一切波特有的现象,所以选项 A 正确,C 错误;发生明显的衍射现象是有条件的,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射现象,所以选项 B
正确;声波的波长在 1.7~17m 之间,一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比,正是由于声波波长较
大,声波容易发生衍射现象,所以选项 D 也是正确的。
答案:ABD
3“闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸( )
A.可以跟声波波长相比,使声波发生明显衍射
B.比声波波长长得多,声波不能发生衍射
C.可以跟光波波长相比,使光波发生明显衍射2
D.比光波波长长得多,光波不能发生明显衍射
解析:发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更短。由于声波
波长长,能发生明显的衍射现象,而光波波长短,不能发生明显的衍射现象,故 A、D 项正确。
答案:AD
4 利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示,则( )
A.图甲、乙均显示了波的干涉现象
B.图甲、乙均显示了波的衍射现象
C.图甲显示了波的干涉现象,图乙显示了波的衍射现象
D.图甲显示了波的衍射现象,图乙显示了波的干涉现象
解析:由波的干涉和衍射概念知,题图甲是一列波的传播,显示了波的衍射现象,题图乙是两列波的
传播,显示了波的干涉现象。
答案:D
5 下列关于两列波相遇时叠加的说法不正确的是( )
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
解析:波的叠加原理是,两列波相遇时,互相穿过,互不干扰,相遇区域的位移等于两列波分别引起
的位移的矢量和。由此判断选项 A 是错误的。
答案:A3
6 小河中有一个实心桥墩 P,A 为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,俯视如图所示,小河水面平静。
现在 S 处以某一频率拍打水面,要使形成的水波能带动树叶 A 振动起来,可以采用的方法是( )
A.提高拍打水面的频率
B.降低拍打水面的频率
C.无论怎样拍打,A 都不会振动起来
D.无须拍打,A 也会振动起来
解析:使形成的水波能带动树叶 A 振动起来,必须使水面形成的波波长足够长,衍射现象明显,可以
采用的方法是降低拍打水面的频率,选项 B 正确。
答案:B
7 如图所示,水波干涉示意图,S1、S2 是两波源,A、D、B 三点在一条直线上,两波源频率相同、振
幅相等,下列说法正确的是( )
A.质点 A 一会儿在波峰,一会儿在波谷
B.质点 B 一会儿在波峰,一会儿在波谷
C.质点 C 一会儿在波峰,一会儿在波谷
D.质点 D 一会儿在波峰,一会儿在波谷
解析:在波的干涉中,振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐运动,只是质点的振
幅较大,为 A1+A2。本题中由于 A1=A2,故振动减弱区的质点并不振动,即质点 C 不振动,而此时 A 点是4
波峰与波峰相遇,是加强点,B 点是波谷与波谷相遇,是加强点。又 A、D、B 三点在同一条振动加强
线上,这条线上任一点的振动都是加强的,故此三点都为加强点,这样,此三点都是一会儿在波峰,一
会儿在波谷。
答案:ABD
8 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
解析:两列波叠加产生稳定干涉现象是有条件的,不是任意两列波都能产生稳定的干涉现象。一个
必要条件是两列波的频率相同,所以选项 A 是错误的,而选项 B 是正确的。在振动减弱的区域里,两
列波引起质点的振动是减弱的,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差。如果两列波的振幅相同,
质点振动的振幅就等于零,不可能各质点都处于波谷,所以选项 C 是错误的。在振动加强的区域里,
两列波引起质点的振动始终是加强的,质点振动得最剧烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和。但
这些点始终是振动着的,因而有时质点的位移等于零,所以选项 D 是正确的。
答案:BD
9 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( )
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,该波在挡板 A 处的衍射现象很不明显,即5
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,
能够发生明显的衍射,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。
答案:B
能力提升
1 已知空气中的声速为 340 m/s。现有几种声波:①周期为 1
20 s,②频率为104 Hz,③波长为 10
m,它们传播时若遇到宽约为 13 m 的障碍物,能产生显著的衍射现象的是 ( )
A.①和② B.②和③
C.①和③ D.都可以
解析:①②③三种声波的波长分别为 λ1=340 × 1
20m=17m,λ2 = 340
104m=0.034m, λ3=10m,根据
发生明显衍射现象的条件可知,①③两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 项正确。
答案:C
2 声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物,这是因为( )
A.声波是纵波,光波是横波
B.声波振幅大,光波振幅小
C.声波波长较长,光波波长很短
D.声波波速较小,光波波速很大
解析:建筑物尺寸比较大,声波的波长与它相比,相差不大,能发生明显的衍射现象,而光波波长要
短得多,不能发生明显的衍射,故 C 项正确。
答案:C
3 如图所示,S1、S2 是振动情况完全相同的两列机械波波源,振幅为 A,B、C、D 三点分别位于 S1、
S2 连线的中垂线上,且 BC=CD。某时刻 B 是两列波的波峰相遇点,D 是两列波的波谷相遇点,则( )6
A.B 处质点的位移始终为 2A
B.D 处质点的位移始终为-2A
C.C 处质点的振幅为 2A
D.D 处质点的振幅为 2A
解析:振动加强的点的振动总是加强,但并不是始终处于波峰或波谷,它们都在平衡位置附近振动,
也有的时刻位移为零。只是振幅为两列波振幅之和,显得振动剧烈。
答案:CD
4 在学校运动场上 50 m 直跑道的两端,分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。
两个扬声器连续发出波长为 5 m 的声波。一同学从该跑道的中点出发,向某一端点缓慢行进 10 m。
在此过程中,他听到扬声器声音由强变弱的次数为( )
A.2 B.4
C.6 D.8
解析:设该同学向某一端点运动距离 x(m)(x≤10),他所在的位置与两个端点的距离差
Δx=(25+x)-(25-x)=2x,当距离差等于波长的整数倍时,为声音最强处,从声音最强处继续行进,声
音开始由强变弱。所以有 5n