3.4 波的干涉 课时作业-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册 （含解析）

人教版高中物理选择性必修第一册课时作业4波的干涉一、单项选择题1、一个波源在绳的左端发出半个波①,频率为f1,振幅为A1;同时另一个波源在绳的右端发出半个波②,频率为f2,振幅为A2,P为两波源的中点,由图可知,下列说法错误的是()A.两列波同时到达两波源的中点PB.两列波相遇后,P点波峰值可达A1+A2C.两列波相遇时,各自仍保持原来的波形独立传播D.两列波相遇时,绳上波峰可达A1+A2的点只有一个,此点在P点的左侧2、如图，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示．则()A．两列波在相遇区域发生干涉B．a处质点振动始终减弱，b、c处质点振动始终加强C．此时a、b、c处各质点的位移是：xa＝0，xb＝－2A，xc＝2AD．a、b、c处各质点随着水波飘向远处3、两个振动情况完全一样的波源S1和S2相距6m,它们发出的两列波在空间相遇时产生干涉,图中实线表示振动加强的区域,虚线表示振动减弱的区域。已知S1、S2间的距离等于两列波波长的整数倍,则下列说法正确的是()A.两波源的振动频率一定相同B.虚线一定是波谷与波谷相遇处C.两列波的波长都是3mD.两列波的波长都是1m4、如图所示,水面上有A、B两个振动情况完全相同的振源,在AB连线的中垂线上有a、b、c三个质点。已知某时刻,a质点处是两列波的波峰的相遇点,c质点处是与a质点处波峰相邻的两列波的波谷的相遇点,b质点处为a、c两质点所在处的中点,则以下说法正确的是()A.a质点是振动加强点,c质点是振动减弱点B.a质点与c质点都是振动加强点,b质点是振动减弱点C.a质点与c质点此时刻是振动加强点,经过一段时间后变成振动减弱点,而b质点可能变成振动加强点D.a、b、c质点都是振动加强点5、波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端,两波源发出的波在绳中的传播速度均是1m/s,在t=0时刻绳上的波形如图中(a)所示,则根据波的叠加原理,以下叙述中正确的是 ()A.当t=2s时,波形如图①,当t=4s时,波形如图②B.当t=2s时,波形如图①,当t=4s时,波形如图③C.当t=2s时,波形如图②,当t=4s时,波形如图①D.当t=2s时,波形如图②,当t=4s时,波形如图③6、由两个完全相同的波源S1与S2发出的两列波在某时刻的情况如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,下列说法正确的是()A.处于波谷与波谷相遇处的质点振动一定最弱B.处于波峰与波峰相遇处的质点振动一定最强C.振动最强质点的位移始终最大,大小为每一列波振幅的2倍D.振动最弱的质点除了该时刻处于波峰与波谷的交点外,没有其他质点7、两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波(如图甲所示),在相遇的某一时刻两列波“消失”(如图乙所示)。此时介质中x、y两质点的运动方向是()A.x向下,y向上B.x向上,y向下C.x、y都向上D.x、y都向下8、如图所示,在xOy平面内有两个沿z轴方向(垂直xOy平面)做简谐运动的点波源S1(1,0)和S2(4,0),振动方程分别为zS1=Asinπt+π2、zS2=Asinπt-π2。两列波的波速均为1m/s。两列波在点B(2.5,3)A.加强、加强B.减弱、减弱C.加强、减弱D.减弱、加强二、多项选择题9、如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况,以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线),S1的振幅A1=3cm,S2的振幅A2=2cm,则 ()A.质点D是振动减弱点B.质点A、D在该时刻的高度差为10cmC.再过半个周期,质点B、C是振动加强点D.质点C此刻以后将向下振动10、内燃机、通风机等在排放高速气流的过程中都会发出噪声,如图所示为某种消声器的示意图,可以用来削弱高速气流产生的噪声。一列声波沿水平管道自左向右传播,到达a处时分成上下两束波,这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。则此消声器 ()A.利用了波的干涉原理B.利用了波的衍射原理C.只能消除某一频率的噪声D.可以消除某些频率的噪声11、如图所示,S1、S2为两个振动情况完全一样的波源,它们发出的两列波的波长都为λ,两列波在介质中产生干涉现象,在空间共形成了5个振动加强的区域,如图中实线所示。P是振动加强区域中的一点,下列说法错误的是 (深度解析)A.P点到两波源的距离差等于1.5λB.S1产生的波在该区域传播的速度更大C.P点此时刻振动最强,过半个周期后,振动变为最弱D.两波源之间的距离一定在2个波长到3个波长范围内12、如图表示某时刻两列振幅相同、频率相同的横波相遇时的情况,实线表示波峰,虚线表示波谷,质点M处波峰与波峰相遇,质点N处波峰与波谷相遇,则 ()A.在振动的过程中,质点M沿波的传播方向移动,做匀速运动B.从图示时刻再经14周期,质点M的位移为零,C.质点N此时处于平衡位置,速度为零,再经14D.振动加强点一直处于波峰位置,振动减弱点一直处于波谷位置13、如图所示,水面上有一个半径为4.5m的圆,在圆心O与圆周上的a点各放一个振源,两振源的振动情况相同,产生波长为2m的水波,c、d为Oa连线的中垂线与圆周的交点,则 (易错)A.圆周上b点的振幅为零B.c、d两点的位移始终最大C.圆周上的振动加强点共有10个D.圆周上的振动减弱点共有8个三、非选择题14、如图所示,两列简谐波均沿x轴传播,传播速度大小相等,其中一列沿x轴正方向传播(如图中实线所示),一列沿x轴负方向传播(如图中虚线表示),这两列波的频率相同,振动方向沿y轴,则图中x=1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x=的点,振幅最小的是x=的点。15、干涉型消声器能有效地消除低频噪声，发动机(正常工作期间)周期性排气噪声，就是一种典型的低频噪声．一台四缸四冲程发动机，当它以2000r/min的转速运转时，其峰值频率在200Hz以下的噪声较大．所以常用干涉型消声器来消除这类低速转动发动机所发出的低频噪声，一台带有干涉消声器的柴油发动机经消声处理后，其排气噪声可以降低10dB以上，干涉型消声器以其结构简单，价格低廉，消声效果好，得到了很好的应用，下图是其结构原理图，试分析其工作原理．16、如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2会看到什么现象？(2)若S1、S2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、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？17、A、B两位同学分别手提长度L=4.0m绳子的两个端点从t=0时刻起同时开始振动,t1=0.40s时绳子上所形成的波形图线如图甲所示。(1)求再经多长时间左、右两列波恰好相遇;(2)在图乙上画出t2=0.90s时刻绳子上的波形图线。答案与解析1、B解析：因两列波在同一介质(绳)中传播,所以波速相同,由图可知λ1>λ2,说明它们的波峰离P点距离不等,波同时传至P点,但波峰不会同时到P点,所以P点波峰值小于A1+A2,两列波波峰能同时传到的点应在P点左侧,故选项A、D正确,选项B错误;又由于波具有独立性,互不干扰,故选项C正确。2、C解析：图中两列波的波长不同；波速由介质决定，是相同的；根据v＝λf知，频率不同，两列波不会干涉，只是叠加，A错误；两列波不能产生稳定的干涉，所以振动不是始终加强或减弱的，B错误；波叠加时，各个质点的位移等于各个波单独传播时引起位移的矢量和，故xa＝A－A＝0，xb＝－A－A＝－2A，xc＝A＋A＝2A，C正确；波传播时，各个质点只是在平衡位置附近做振动，D错误．3、A解析：波发生干涉的条件之一是频率相同,A正确;虚线是振动减弱的区域,则一定是波峰与波谷相遇处,B错误;由题图可知波源S1和S2之间的距离为3个波长,所以两列波的波长都是2m,C、D错误。4、D解析：在AB的垂直平分线上的所有的点到A、B的路程差都等于0,因此都是振动加强点,故选项D正确。5、D解析：根据波的叠加原理,由于波速v=1m/s,因此在t=2s时,两列波的波形在x=2m和x=3m之间上下对称,叠加后各质点位移为0,如图②所示;两列波传播时互不干扰,因此t=4s时,两列波都沿绳传播了s=vt=4m,向右传播的波传播到了x=(1+4)m=5m处,向左传播的波传播到了x=(4-4)m=0处,如图③所示。因此D正确,A、B、C错误。6、B解析：波谷与波谷相遇的质点和波峰与波峰相遇的质点振动一定最强,振动最强的质点仍然在振动,位移也会为零,振动减弱的点可能处于它振动的波峰,也可能处于它振动的波谷。7、A解析：题图乙所示的时刻两列波波峰与波谷叠加,振动减弱,两列波的振幅相等,两波“消失”。根据波形平移法判断可知,在题图乙所示的时刻,向右传播的波单独引起x的运动方向向下,y的运动方向向上,向左传播的波单独引起x的运动方向向下,y的运动方向向上,根据叠加原理可知,此时x质点的运动方向向下,y质点的运动方向向上。故选A。8、D解析：由两列波的振动方程可知,这两列波振动步调相反,其振动周期都是T=2πω=2s,由v=λT得,两列波的波长λ=2m;两波源S1和S2到B点的距离差为0,所以点B是振动减弱点;两波源S1和S2到C点的距离差为1m,为λ2,所以点C是振动加强点。选项D正确,选项A、B9、BD解析：两列频率相同的波叠加,质点D处为两列波的波谷与波谷相遇,则质点D是振动加强点,故A错误;图示时刻,质点A的位移为3cm+2cm=5cm,质点D的位移为-3cm-2cm=-5cm,故质点A、D在该时刻的高度差为10cm,B正确;B、C两质点处为波峰与波谷相遇,为振动减弱点,波的干涉图样是稳定的,B、C一直是振动减弱点,故C错误;质点C是振动减弱点,此刻在上方最大位移处,故质点C此刻以后将向下振动,故D正确。故选B、D。10、AD解析：由于声波是一种机械波,因此它具有波的特性。当声波自左向右传播,到达a处时分成上下两列波,即成为两列相干声波,在b处相遇时,满足一定条件就会发生干涉相消现象,故A正确,B错误;声波在a处时分成上下两列波,两列波的频率相同,经过不同的波程在b处相遇,若波程差等于半波长的奇数倍,即Δx=x上-x下=(2k+1)λ2,两列波在b处就会干涉相消,起到削弱噪声的作用,由于噪声通常是不规则或随机的声音信号,在b处相遇的两列波的波程差可能是其半波长的1倍,也可能是3倍、5倍等,所以此消声器可以消除某些频率的噪声,故C错误,D正确。故选A、D11、ABC解析：由题意可知,S1、S2发出的波在空间共形成5个振动加强的区域,图中直线上各点到两个波源的距离相等,则P点到两波源的距离差等于λ,A说法错误;S1、S2为振动情况完全相同的波源,它们在同一介质中产生两列波,则S1产生的波的传播速度等于S2产生的波的传播速度,B说法错误;若P点此时刻振动最强,过半个周期后,振动仍为最强,C说法错误;因为S1、S2发出的波在空间共形成了5个振动加强的区域,所以波程差最大大于2个波长,且小于3个波长,所以两波源之间的距离一定在2个波长到3个波长范围内,D说法正确。12、BC解析：质点M只在平衡位置附近振动,不沿波的传播方向移动,故A错误;图示时刻质点M位移为正向最大,再经14周期,运动到平衡位置,位移为零,速度最大,故B正确;质点N处波峰与波谷相遇,两列波振幅相同、频率相同,所以质点N的振幅始终等于零,质点N始终静止,故C正确;振动加强点在平衡位置附近上下振动,振幅最大,振动减弱点的振幅最小,故D13、CD解析：在O点和a点处有两个振动情况完全相同的波源,b点到两波源的路程差Δs=9m-4.5m=4.5m=92·λ2,不满足路程差是半个波长的奇数倍,故不是振动减弱点,振幅不为零,A错误;c和d到两波源的距离相等,故波程差为零,满足路程差是波长的整数倍,故c、d两点为振动加强点,振幅最大,为2A,但位移大小在0~2A范围内变化,不是始终最大,B错误;根据题意,两列相干波的波长均为λ=2m,而两波源相距4.5m,根据干涉条件,路程差是半波长的偶数倍时振动加强,则在O、a之间有5个加强区,每个加强区与圆周有两个交点,则圆周上的振动加强点共10个,C正确;稳定的干涉图样中每两个振动加强区之间有一个振动减弱区,则减弱区有4个,和圆周的交点就有8个,故圆周上的振动减弱点共有8个14、答案：：4、82、6解析：在图示时刻,两列波引起各质点振动的位移之和都为零,但其中一些点是振动过程中恰好经过平衡位置,而另外一些点是振动减弱且振幅为零。对x=4处的质点,两列波均使该质点从平衡位置向上运动,是同向叠加的,即振幅可以达到两列波分别引起的振幅之和,同理,x=8处的质点也是同向叠加,是加强点;而x=2和x=6处质点则为反向叠加,即为振幅最小点。15、答案：见解析解析：设一列波长为λ的声波，沿水平管道自左向右传播．当入射波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2，再到b处相遇．若Δr＝r1－r2恰好等于声波半波长eq