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2013-2014学年高中物理 12.4 波的衍射和干涉1精品练案(含解析) 新人教版选修3-4


第十二章 机械波 12.4 波的衍射和干涉(一)

【自主预习】 1.波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的________。 2.实验表明:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长________,或者比波长________时,才 能观察到明显的衍射现象。 3.一切波________发生衍射。衍射是波________的现象。 4.衍射现象的理解 ①衍射是波特

有的现象,一切波都可以发生衍射。 ②凡能发生衍射现象的就是波。 ③波的衍射总是存在的,只有“明显”与“不明显”的差异。 ④波长较长的波容易产生明显的衍射现象。 ⑤波传到孔或障碍物时, 孔或障碍物仿佛一个新波源, 由它发出与原来同频率的渡在孔或障 碍物后传播,就偏离了直线方向。因此,波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。 【典型例题】 【例 1】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 【例 2】关于波的衍射.下列说法正确的是 ( ) A.衍射是一切波的特性 B.波长跟孔的宽度差不多时,能发生明显的衍射现象 C.波长比孔的宽度小得越多,衍射现象越不明显 D 波长比孔的宽度大得越多,衍射现象越不明显

【例 3】甲、乙两人分乘两只船在湖中钓鱼,两船相距 24 m,有一列水波在湖面上传播,使每只 船每分钟上下浮动 10 次。当甲船位于波峰时,乙船位于波谷,这时两船之间还有一个波峰,则 此水波的波长为多少?波速为多少?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 的衍射现象?

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【例 4】如图 12-4-2 所示是观察水面波衍射现象的实验装置,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,则波经过孔 之后的传播情况,下列描述中正确的是( ) A.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,能更明显的观察到衍射现象 【例 5】 .把 M、N 两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了如图 12-4-3 所示的图样,位置 P 处的水没有振动起来,现要使挡板左边的振动传到 P 处,在不改变挡板 M 的左右位置和 P 点位置的情况下,可以采用哪些办法?

【课堂反馈】 1.以下关于波的衍射的说法中正确的是( ) A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象 B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显 C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显 D.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时,才会发生明显的衍射现象 2. 如图 10.4-4 所示,S 是振源,MN 是带孔的挡板,其中 M 固定,N 可以上下移动,为了使原 来不振动的 A 点振动起来,可采用的办法是( ) A.增大 S 的振动频率 B.减小 S 的振动频率 C.N 上移 D.N 下移 【课后练习】 1.以下关于波的衍射说法正确的是 ( ) A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象 B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显
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C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显 D.只有当障碍物的尺寸与波长差不多时,才会发生明显的衍射现象 2.关于波的衍射现象,下列说法正确的是 A.某些波在一定条件下才有衍射现象 B.某些波在任何情况下都有衍射现象 C.一切波在一定条件下都有衍射现象 D.一切波在任何情况下都有衍射现象 ( )

3.对于波长为 100m 的声波,下列说法正确的是( ) A.在同一均匀介质中,此波比波长为 20 的声波传播得更快 B.不能被听见 C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显 D.只有当障碍物的尺寸与波长差不多时,才会发生明显的衍射现象 4.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率为 5Hz,水波在水波槽中的传播速度 为 0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径应为 ( ) A.10cm B.5m C.大于 1cm D.小于 1cm 5.“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较,使声波发生明显衍射 B.比声波波长大得多,声波不能发生衍射 C.可以跟光波波长相比较,使光波也发生衍射 D.比光波波长大得多,光波不能发生明显衍射 )

6.关于波的衍射现象,下列说法中正确的是( ) A.水波绕过障碍物而继续传播的现象,即为波的衍射现象 B.衍射现象是波特有的现象 C.一切波都能发生衍射,只不过明显与否而已 D.要发生明显的衍射,必须满足一定的条件 7.在下列四种情况中,能够使声波发生明显衍射的情况是( ) A.声源频率为 330 Hz,声速为 340 m/s,障碍物尺寸为 60 m×60 m B.声源频率为 330 Hz,声速为 1 500 m/s,障碍物尺寸为 60 m×60 m C.声源频率为 300 Hz,在空气中传播,障碍物尺寸为 1 m×1 m D.声源频率为 300 Hz,声速为 1 500 m/s,障碍物尺寸为 1 dm×1 dm 8.关于波的衍射现象,下列说法正确的是( ) A.当孔的尺寸比波长大时,一定不会发生衍射现象 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射现象
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C.只有波才有衍射现象 D.以上说法均不正确
9.下列属于明显衍射现象的是( ) 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[学&科&网] D.在大山前喊话,多次听到自己的声音 10.关于衍射,下列说法正确的是( ) A.发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面 B.发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域 C.衍射只有波才能发生 D.只有孔才能发生衍射,一块挡板不可能发生波的衍射 11.水波通过小孔,发生了一定程度的衍射,为使衍射现象更明显,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 12.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率是 5 Hz,水波在水波槽中的 传播速度是 0.05 m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径 d 应为( ) A.10 cm B.5 m C.d>1 cm D.d<1 cm 13.波长为 60 m 和 17 m 的两列声波在空气中传播时,下列叙述中正确的是( A.波长 60 m 的声波比波长 17 m 的声波传播速度慢 B.波长 60 m 的声波比波长 17 m 的声波频率小 C.波长 60 m 的声波比波长 17 m 的声波易发生衍射 D.波长 60 m 的声波不能被反射 ) )

14.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 ( )

15.如图 10.4-5 所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图, 况中水波的频率最大; 情况中水波的频率最小.



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例题答案: 1. 答案 :A、B、D 解析: 衍射是一切波特有的现象,所以选项 A 对 c 错;发生明显的衍射现象是有务件的,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 是正确的;声波的波长在 1.7 cm 到 17 m 之问,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。 2. ABC 3. 16m. 8/3m/s 会发生 4. 【答案】A、B、C 【解析】根据能有明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多。从图中可看出孔 AB 的尺寸小于一个波长,所以此时能明显地观察到波的衍射现象,A 正确;因为穿过挡板小孔后 的波速不变,频率相同,所以波长也相同,B 正确;若将孔 AB 扩大,将可能不满足明显衍射现 象的条件,就有可能观察不到明显的衍射现象,C 正确;若将波源频率增大,由于波速不变,所 以波长变小,将可能不满足明显衍射现象的条件,也有可能观察不到明显的衍射现象,D 错误。 5. 解析:波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不多,或者比波长更小, 所以要使 P 点振动起来,有两种方法:一是减小孔的尺寸;二是增大波的波长。N 板向上移,可 以减小孔的尺寸,由 v=λ f 可知,水波的波速一定,减小波源的频率可以增大水波的波长。 答案:N 板上移,或减小波源振动的频率 课后练习: 5.解析:发生明显衍射现象的条件为障碍物或孔的尺寸比波长小,或与波长相差不多。由于声波 波长大,能发生明显衍射现象,而光波波长太小,遇到常见物体或人,不能发生明显衍射现象, 故答案为 A、D。 答案:A、D 6. 解析:根据衍射的定义和产生明显衍射现象的条件可知,A、B、C、D 都正确。 答案:A、B、C、D 7. 解析:由 λ = 得:λ A=λ C=1.03 m,λ B=λ D=4.55 m,根据明显衍射的条件:障碍物的 尺寸与波长相差不多,或比波长更小,可知,C、D 正确。 答案:C、D 8.BC [当孔的尺寸比波长大时,会发生衍射现象,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,才会发生明显衍射现象,切不可把此条件用来判断波是 否发生了衍射现象.]
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v f

9.AC 10.ABC [波在发生衍射时,其衍射区域的质点振动,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射现象,D 不正确.] 11.BD [根据发生明显衍射的条件,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=λ f 知:若 f 改变了,λ 也会改变, 就会影响衍射发生的明显程度,因此欲增大波长,必减小水波频率,故 C 错,D 正确.] 12. D [本题考查波发生明显衍射的条件, 一般直接比较孔的直径 d 与水波波长 λ 的关系即可, v 0.05 当 d<λ 时肯定发生明显的衍射,由题知水波的波长 λ = = m=0.01 m=1 cm.即孔径 d 应 f 5 与 1 cm 相当或比它还小.] 13.BC v [两列声波在同种介质中波速相同,选项 A 错误;由 v=λ f 得 f= ,波长越大,频率 λ

越小,选项 B 正确;波长越大越容易发生衍射,选项 C 正确;一切波都能发生反射,选项 D 错误. 14.AB 15.

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