2021年高考物理专题复习：波的干涉和衍射

2021年高考物理专题复习：波的干涉和衍射一、单选题1.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿X轴正方向传播，乙波沿X轴负方向传播，f=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇，波形图如图所示。已知甲波的频率为4Hz,则（ ）A.两列波的传播速度均为4m/sB.两列波叠加后，x=0处的质点振动减弱C.两列波叠加后，x=0.5m处的质点振幅为30cmD.两列波叠加后，介质中振动加强和减弱区域的位置稳定不变.如图，是观察水面波衍射的实验装置，AC和8。是两块挡板，AB是一个孔，。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，相邻波纹间距离与间距相等。下列说法正确的是（）A.水面波经过孔后波速减小B.水面波经过孔后波纹间距离可能变大C.若波源频率增大，衍射现象更明显D.如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象.如图所示,两列水波波源S］和邑的振幅分别为24、4,波长分别为4、4,且4>4,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.两列波在相遇区域会发生稳定干涉8点此时位移为24c点此刻是振动减弱点D.两列波的振动频率相等4.一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上B质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）A.该波沿X轴正向传播B.A、B两点的速度和位移有可能在某个时刻均相同C.经过0.3s,B质点通过的位移大小为0.1mD.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为2.5Hz.下列关于机械波和机械振动说法正确的是（ ）A.做简谐振动的物体每次经过同一位置时，位移可能不同B.利用盛沙漏斗演示简谐振动，若漏斗里的沙子逐渐减少，则沙摆的频率先减小后增大C.隔着很高很厚的墙听不到对面说话的声音是因为声波在这时没有发生衍射现象D.物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大.如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是（ ）A.水波只要进入NCAE和NO8尸区域就叫波的衍射B.水波只要进入NCA加和NO88区域就叫波的衍射C.水波必须充满NCAE和NQ8尸区域才叫波的衍射D.水波必须充满NCAV和NQ8⑶区域才叫波的衍射.关于波的衍射，下列说法正确的是（ ）A.衍射是机械波特有的现象.对同一列波，缝、孔或障碍物越大衍射现象越明显C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生明显的衍射现象是由于声波的波长较长.如图所示为某学校报告厅的平面图，AB是主席台，SrS?是报告厅墙壁上的两个喇叭。报告者的声音经喇叭放大后传回话筒，重复放大时可能会产生啸叫。为避免啸叫，话筒最好摆放在主席台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音强度因干涉而减弱。主席台上有四个位置。、b、c、d,到*的距离分别为5m、6m、7m、8m,至iJS?的距离分别为8m、6m、5m、4mo己知空/工中声速为340m/s,假设报告人声音的频率为170Hz,则话筒最好摆放在（ ）凡［ |3A.a B.b C.c D.d二、多选题.甲、乙两列简谐横波的传播速率相同，分别沿大轴正方向和负方向传播，/=0时刻两列波的前端刚好分别传播到l-2m的质点A和.「Im的质点B.如图所示。已知横波甲

B,乙波的频率为L25HzC.乙波更易发生衍射现象D.两列波会同时传到工=-0.5m处，且该质点的振动方向沿y轴负方向.如图所示，水平面上的同一区域介质内，甲、乙两列机械波独立传播，传播方向互相垂直，波的频率均为2Hz,图中显示了某时刻两列波的波峰与波谷情况，实线为波峰，虚线为波谷。甲波的振幅为5cm,乙波的振幅为10cm。质点2、3、4共线且等距离。下列说法中正确的是（ ）A.质点1的振动周期为0.5sB.质点2的振幅为5cmC.图示时刻质点2、4的竖直高度差为30cmD.图示时刻质点3正处于平衡位置且向上运动E•从图示的时刻起经0.25s质点5通过的路程为10cm.如图所示，在均匀介质中，A、8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」sin20W（m）,形成的机械波的波速都是10iWs。介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m。则（ ）A.波的周期为01sC.PA.波的周期为01sC.P点一定是振动加强点B.波的波长为2mD.P点可能是振动减弱点.如图，波速大小相同、振幅均为2cm的两列简谐波，甲波（实线）沿工轴正方向传播，乙波（虚线）沿X轴负方向传播。在，。=0时刻的部分波形如图所示，在4=0.15s时，两列波第一次完全重合。下列说法正确的是（ ）A.甲、乙两列波的波长均为4mB.甲、乙两列波的波速大小均为5m/sC.甲、乙两列波的波速大小均为10m/sD.f?=0.5s时，甲、乙两列波的波形第二次完全重合E.G=0.45s时，甲、乙两列波的波形第二次完全重合三、填空题.如图甲所示，在xOy平面内有两个沿Z方向做简谐振动的点波源S]（-2,0）和S2（4,0）。两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示，两列波的波速均为0.50I11&两列波从波源传播到点A（-2,8）的振幅为m,两列波引起的点8（1,4）处质点的振动相 （填“加强”或“减弱、.甲、乙两列机械波在同种介质中相向而行，甲波振源位于。点，乙波振源位于.『Um处，在尸。时刻所形成的波形与位置如图所示，己知以=0.2m/s,则甲、乙两列机械波相遇 （选填"能”或“不能”）形成稳定的干涉图样；甲的第1个波谷经过 s与乙的第1个波峰第一次相遇:两列波相遇叠加时,x轴上坐标为5.5m的点是振动（选填“加强”或“减弱”）点。

-8 』15.两频率相同、振幅均为10cm的横波在传播过程中某一时刻叠加情况的俯视图如图所示。图中实线表示波峰，虚线表示波谷，质点沿垂直于纸面方向振动，则该时刻。、C两点的高度差为cm；b点是振动（选填“加强”或“减弱”）的点。.如图是一小水池边界，S1和工是池中水面上的两个振动情况完全相同的波源（波源可视为点），它们激起的水波波长为0.5m,Si和S?间距为2m,则7和S?之间的连线上振动加强点有个个；池边的水振动加强点有个（不考虑水波的反射）.4、8两个振源相距10m,如图所示为某时刻A、8连线之间的波形图，A5连线已被五等分，已知振源A、8的振幅均为40cm,振动周期丁=0.4s,则两列波的波长均为m；两列波的波速均为nVs：振源A的振动形式传播到A、6之间距离8为3.5m的位置，还需要s；2.0s之后，A、6间振幅能达到80cm的位置一共有处。.两列频率、振动方向、初始相位均相同的波源Si、在同一介质中传播时，某时刻f形成如图所示的干涉图样，图样中两波源与、S?同时为波谷（实线表示波峰，虚线

表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是 ,振动减弱的点是 o四、解答题.有两列简谐横波。和人在同一介质中传播，。沿％轴正方向传播，人沿％轴负方向传播，波速大小均为v=2m/s,。的振幅为4cm,b的振幅为8cm。在/=0时刻两列波的波形图像如图所示。求：(1)这两列波的周期；m，B简谐运动表达式为4=3sin(40m)m,均匀绳介质中M点与A、B两波源间的距离分别为8nl和10m,两波源形成的简谐横波分别沿AM、BM方向传播，波速都是20m/s。求：(1)简谐横波的波长；(2)M点振动的振幅为多少，以及A、B之间有几个振动加强点？21.X轴上的波源S1、S2分别位于X1=o和毛=1.4m处，r=o时刻两波源同时开始振动，产生的两列简谐横波沿sI、立连线相向传播，乙二1s时两列波的图像如图所示。质点M的平衡位置位于&=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q=2.5s时运动的路程。22.如图所示，S是水面波的波源，x.y是挡板，8、S?是两个狭缝(SSlSS?),狭缝的尺寸比波长小得多，试回答以下问题：(1)若闭上只打开工，会看到什么现象？(2)若8、S?都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、。各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？参考答案D【详解】A.甲波的频率为4HzAip—2iii,v="=8ni/s由于在同一介质中传播，所以波速相同，均为8m/s,故A错误；B.由于甲乙两波的波长相同，在L0处为峰峰相遇，谷谷相遇，两列波叠加后，尸0处的质点振动加强，故B错误；C.lO处的质点振动加强，.v=0.5m处的质点振动减弱，振幅为10cm,故C错误；D.加强和减弱区的形成是两列波在某一点叠加的结果，对于两列稳定的波，它们在固定的一点，两列波如果在该处引起的质点的振动是相同的，则总是相同，故D正确。故选D。D【详解】A.在同一介质水中，波速不变，A错误；B.频率由波源决定，保持不变，由％=3可知波长不变，即水面波经过孔后波纹间距离不变，B错误；C.若波源频率增大，波长变短，孔的尺寸大于波长，衍射现象会变得不明显，C错误；D.如果将孔扩大，大于波长，衍射现象会变得不明显，可能观察不到明显的衍射现象，D正确Q故选D。C【详解】AD.两列机械波在同一介质中传播，波速相同，但两列波的波长不等，说明两列波的频率不等，不会在相遇区域发生稳定干涉，故AD错误；BC.由图可知，此时8点是两列波的波峰相遇，此时8点此时位移为xB=2A+A=3A此时c点是两列波的波峰与波谷相遇，所以。点此刻是振动减弱点，故c正确，D错误。故选C。CD【详解】A.由乙图可知开始时，B质点的振动方向沿y轴的负方向，根据“上下坡”法则可知该波沿x轴的负方向传播，所以A错误：B.A、B两点相距半个波长，振动情况始终相反，速度不可能相同，所以B错误；3C.经过0.3s,由乙图可知B振动了:丁，则B质点通过的路程为4s=3A=0.3m而位移为01m，所以C正确：D.发生稳定的干涉现象需要两列波频率相同，则所遇波的频率为/=-=2.5Hz

T所以D正确；故选CD。B【详解】A.振动物体的位移是平衡位置指向振子所在位置，每次经过同一位置时位移相同，故A错误；B.砂子逐渐减小，砂子和漏斗的重心将逐渐降低，砂子漏完后重心又回到原处，所以摆长先变长后变短，根据单摆周期公式r= 知周期先变大后变小，由/得频率先减小后增大，故B正确：C.隔着很高很厚的墙听不到对面说话的声音，是因为声波在这时没有发生明显的衍射现象，而不是没有发生衍射，故c错误：D.物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时,振幅最大，如果驱动力的频率大于物体的固有频率，则驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越小，故D错误。

故选及B【详解】根据衍射定义，水波进入阴影以外两侧的区域叫做波的衍射♦，不一定非得绕到障碍物后面的每一点。故选D【详解】AC.衍射是一切波特有的现象，AC错误；B.对同一列波，缝、孔或障碍物越大衍射现象越不明显，B错误：D.声波的波长1.7cm到17m之间，17m左右的障碍物或孔，声波都能发生明显衍射,所以声波容易发生明显的衍射现象是由于声波的波长较长，D正确。故选D。A【详解】相应于声频＞170Hz的声波的波长是v_340

v_340

7=no=2.0m〃到两波源的距离差为r3,

As,=3m=-z

a2则。点从两个喇叭来的声波因干涉而相消，同理△%=0即为b点为两个喇叭来的声波因干涉而加强=2m=/即为点为两个喇叭来的声波因干涉而加强△%=4m=22d点为两个喇叭来的声波因干涉而加强故选AoBC【详解】AB.波在同种介质中传播速度相等，波的频率/=-所以瓜=豆=2f乙41解得，乙波的频率为//.=1.25Hz由于两波频率不同，不能发生干涉现象，A错误，B正确；C.波长越长的波越易发生衍射：由A项可知乙的频率小，故乙波的波长，所以乙波更易发生衍射现象，C正确：D.两列波的波速都为V=^,4=10111/84-0.5m处质点距A点和B点距离相同，因此两列波同时传到该处，根据传播方向和振动方向的关系，两列波在该点的振动方向都沿），轴正方向，D错误。故选BCoACE【详解】A.由于波叠加后质点的振动周期与振源的周期是相同的，所以质点1的振动周期为7'=1=0.5sf选项A正确；B.质点2为谷谷相遇点，为振动加强点，则其振幅为15cm,选项B错误：C.质点2、4都是振动加强点，图示时刻质点2在波谷，位移为-15cm,质点4在波峰，位移为+15cm,则此时刻2、4的竖直高度差为30cm,选项C正确：D.图示时刻质点3正处于波峰和波谷的中间位置，即在平衡位置，根据波的传播方向可知，此时向下运动，选项D错误；E.质点5为振动减弱点，从图示的时刻起经0.25s=0.5T,质点5能通过的路程为2(Ai-A2)=10cm,选项E正确。故选ACEoAC【详解】A.设简谐波的波速为v,周期为T,由题意知丁2兀2兀八.T=—= s=0.1sco207rA正确：B.根据y=2可得T2=vT=1mB错误；CD.根据题意可知，尸点到A、B两个波源的路程差A?=5m-4m=1m=2所以P点一定为振动加强点，C正确，D错误。故选AC。12.AB【详解】A.在波动图像中，一个完速正弦波(或余弦波)对应长度为一个波长，由图可知的波长均为4m,故A正确；BC.取甲、乙两个相邻波峰为研究对象，甲、乙两列波的波速大小均为v=—=I-(Wm/s=5m/s2。 2x0.15故B正确C错误；DE.从图上可以得出甲、乙两列波的波形第二次完全重合波形运动距离为x,=0.5m+5m=5.5m需要时间= s=0.55s-2v2x5故DE错误。故选AB。.2减弱【详解】[1]根据题意可知，两波传播到A点的路程差为Ay】=J62+8?m-8m=2m两列波的波速均为1.00m/s。由图可得T=2s所以波长为A=vT=0.5x4m=2m所以△S]=A根据图乙和图丙可知，两列波的起振是反向的，所以A点为振动减弱点，则A点的振幅为A=A?-A[=4m-2m=2m⑵两列波从波源传播到点8（1,4）处的路程差为△士=V32+42m-,3?+4?m=0m为波长的整数倍，又因为两波源起振方向相反，所以8点为振动减弱点。.能27.5加强【详解】[1]两列机械波在同种介质中波速相同，甲、乙两列机械波波长相同，频率相同，相位差恒定，是相干波，相遇后能形成稳定的干涉图像。[2]设甲的波谷与乙的波峰第一次相遇的时刻为/,根据图像的特征可知10.5m+0.5ni___t= =27.3s2x0.2ni/s[3]坐标为5.5m的点是甲的波谷与乙的波谷第一次相遇的位置，波谷遇波谷的位置是振动的加强点。40cm加强【详解】[1]点。位置为波峰与波峰叠加是振动加强点，故位移为：20cm,点c位置为波谷与波谷叠加的点是振动加强点，故位移为：-20cm。所以0、c两点的高度差为40cm；[2]。、。两点都是振动加强的点，根据波的叠加原理，振动加强的与振动减弱的相互间隔，它们的连线上各点振动也加强，所以〃处质点是振动加强的点。7 16【详解】[1][2]当空间某点到两个波源的路程差为半波长的偶数倍时，振动始终加强：水波的波长为0.5m,SiSz=2m,当到两个波源的路程差为1.5m、Im、0.5m,0时，振动加强；共有7处。路程差为L5m是双曲线，与岸边有4个交点；路程差为1m是双曲线，与岸边有4个交点；路程差为零的与岸边有2个交点路程差为2m的两条射线与岸边有2个交点路程差为0.5m是双曲线，与岸边有4个交点；共16个交点。4 10 0.25 4【详解】[1]由图可知，A、8间的距离恰好等于2.5个波长，则2.5A=10m⑵由于两列波的波长相同，周期也相同，因此两列波的波速v=—=lOnvs

T[3]图示时刻振源A的振动形式还需传播2.5m才能传播到A、B之间距离B为3.5m的位置，因此[4]由题图知，振源人、8的振动方向始终相反，故振动加强点到A、3两点的波程差等于半波长的奇数倍，即满足+xB=10m"分别取。和1,可得A、3间振幅能达到80cm的位置分别距A点2m、4m、6m、8111,因此一共有4处。A、8C【详解】由题图中可知，A点距波源区、的距离均为1.52,即戈i=1.52,x2=1.5a,故A到S1、8的距离差SX=X1—X2=QB点距&距离为即=4,距工距离为工距离为应=2晨故B到&、邑的距离差C点距邑的距离为.口=2以距Sh的距离为&=1.5九故C到两波源*、S?的距离差为&丫=修一也=0・52因为两波源的振动情况完全相同，所以A、8点均为振动加强点，C点为振动减弱点。(1)(=2s；7；=3s；(2)尸Reni【详解】(1)由图可知4=4加，儿=6m,根据丁=,求得(2＞波从图示时刻传播到尸0处需要的时间则尸0处的质点随a波振动的时间为t?=i=2.5sf=4.5s时l0处的质点随。波振动到负向最大位移处，即v=-4cmb波从图示时刻传播到lO处需要的时间则尸0处的质点随b波振动的时间为，4=1-3=3Sf=4.5s时.L0处的质点随〃波振动到平衡位置处，即y：=0故在，=4.5s时a、b波相遇叠加，.『0处质点的合位移为\--4cm(2)5m,35个【详解】(1)设简谐波的波速为匕波长为九周期为丁，由题