《2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 機(jī)械波 第5、6節(jié) 波的干涉、衍射 多普勒效應(yīng)教學(xué)案 教科版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 機(jī)械波 第5、6節(jié) 波的干涉、衍射 多普勒效應(yīng)教學(xué)案 教科版選修3-4（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第5、6節(jié) 波的干涉、衍射_多普勒效應(yīng)1.當(dāng)幾列波相遇時，質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波單獨(dú)存在時所產(chǎn)生的振動位移的矢量和，這就是波的疊加原理。2頻率相同的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動始終減弱，并且這兩種區(qū)域互相間隔，位置保持不變。這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象叫做波的干涉。產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一是兩列波的頻率相同。3當(dāng)縫的寬度或障礙物的尺寸比波長小或與波長相差不多時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，波發(fā)生衍射是無條件的，發(fā)生明顯的衍射是有條件的。4當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的波的頻率高于波源的頻率，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的波的頻率低于波源的頻率。波
2、的 干 涉自讀教材抓基礎(chǔ)1波的疊加原理(1)波的獨(dú)立傳播特性：兩列波在相遇后相互穿過，仍然保持各自的運(yùn)動狀態(tài)繼續(xù)傳播，彼此之間好像未曾相遇。(2)波的疊加原理：在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)要同時參與由幾列波引起的振動，質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波單獨(dú)存在時在該處引起的振動位移的矢量和。圖2512波的干涉現(xiàn)象(1)實(shí)驗及現(xiàn)象：實(shí)驗：波源是固定在同一個振動棒上的兩個小球，當(dāng)振動棒帶動兩個小球振動時，將會產(chǎn)生振動方向和振動頻率都相同的兩列水波?，F(xiàn)象：在振動的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間展開來的相對平靜的區(qū)域和振動較強(qiáng)的區(qū)域，這兩種區(qū)域的分布固定而且相互隔開。(2)現(xiàn)象解釋：加強(qiáng)區(qū)：在某一時刻，兩列
3、波的波峰(或波谷)同時到達(dá)某一點(diǎn)，該質(zhì)點(diǎn)的振動最劇烈，振動的振幅等于兩列波的振幅之和。加強(qiáng)點(diǎn)形成的區(qū)域是加強(qiáng)區(qū)。減弱區(qū)：某一時刻，兩列波的波峰和波谷同時到達(dá)某一點(diǎn)，該質(zhì)點(diǎn)振動的振幅等于兩列波的振幅之差，減弱點(diǎn)形成的區(qū)域是減弱區(qū)。若兩列波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動的合振幅就等于零。(3)波的干涉：定義：頻率相同的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動始終減弱，并且這兩種區(qū)域相互間隔、位置保持不變，這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象叫做波的干涉。干涉圖樣波的干涉中所形成的圖樣，如圖252所示。圖252干涉條件及實(shí)質(zhì)：a條件：頻率和振動方向相同的波。b實(shí)質(zhì)：特殊條件下波的疊加。跟隨名師解疑難1
4、波的干涉與波的疊加的區(qū)別波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加，但干涉必須是滿足一定條件的兩列波疊加后形成的現(xiàn)象。2對穩(wěn)定干涉圖樣的理解(1)穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生條件，必須是兩列同類的波，并且波的頻率相同、振動方向相同、相位差恒定。如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時其波長就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)，也形不成穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動疊加現(xiàn)象。(2)穩(wěn)定干涉圖樣的特征：加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變，且相互間隔。加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱。(3)明顯的干涉圖樣：明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外，還必須滿足兩列波振幅相差不大。振幅越是接近，干涉圖
5、樣越明顯。2對“加強(qiáng)區(qū)”和“減弱區(qū)”的理解(1)在波的干涉現(xiàn)象中，加強(qiáng)區(qū)是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的振幅A最大；減弱區(qū)是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的振幅A最小。設(shè)兩個相干波源單獨(dú)引起的振幅分別為A1和A2，則在振動加強(qiáng)區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的振幅為A1A2，在振動減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的振幅為|A1A2|。不論加強(qiáng)區(qū)還是減弱區(qū)中的質(zhì)點(diǎn)，都仍在其平衡位置附近振動，它們的振動位移仍隨時間發(fā)生周期性變化。因此，某一時刻，加強(qiáng)區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的位移可能小于減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的位移。若A1A2，則減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)的振幅為零，不振動。(2)兩個頻率相同的同種波源，形成的干涉圖樣，以兩波源為中心向外呈輻射狀延伸，形成振動加強(qiáng)線和減弱線，而且加強(qiáng)線始終加強(qiáng)
6、，加強(qiáng)線上各點(diǎn)都是加強(qiáng)點(diǎn)，加強(qiáng)點(diǎn)不是位移大，而是振動加強(qiáng)，加強(qiáng)線與減弱線是以兩波源為焦點(diǎn)的一簇雙曲線。(3)頻率相同的兩列波疊加時，產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，振動加強(qiáng)區(qū)域和振動減弱區(qū)域的空間位置是不變的。3振動加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷(1)從振幅判斷：振幅為兩列波的振幅之和的點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，加強(qiáng)點(diǎn)連成的區(qū)域為加強(qiáng)區(qū)；振幅為兩列波的振幅之差的點(diǎn)為減弱點(diǎn)，減弱點(diǎn)連成的區(qū)域為減弱區(qū)。(2)從條件上判斷：振動方向始終相同的兩波源產(chǎn)生的波疊加時，加強(qiáng)、減弱條件如下：設(shè)點(diǎn)到兩波源的距離之差為r，那么當(dāng)rk(k0,1,2)時該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，當(dāng)rk(k0,1,2)時該點(diǎn)為減弱點(diǎn)，若兩波源振動方向始終相反，則上述結(jié)論正好相反。
7、(3)從現(xiàn)象上判斷：若某時刻某點(diǎn)是波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇，該點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)；若某時刻某點(diǎn)是波峰與波谷相遇，則該點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)。學(xué)后自檢(小試身手)兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖253所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則()圖253A在兩波相遇的區(qū)域中會產(chǎn)生干涉B在兩波相遇的區(qū)域中不會產(chǎn)生干涉Ca點(diǎn)的振動始終加強(qiáng)Da點(diǎn)的振動始終減弱解析：選B由圖可知，兩列波的波長不相等，由vf，知f不相等。不滿足波的干涉條件，故B正確。波 的 衍 射自讀教材抓基礎(chǔ)1定義波能夠繞到障礙物的后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。2實(shí)驗及現(xiàn)象(1)實(shí)驗：在水槽里放兩塊擋板，擋板之間留一狹縫。保持波源的振動頻率不變，改變
8、縫的寬度。保持縫的寬度不變，通過改變波源的振動頻率來改變波長。(2)現(xiàn)象：狹縫寬度遠(yuǎn)大于水波波長時：沒有明顯的衍射現(xiàn)象。當(dāng)狹縫的寬度接近水波的波長時，水波在狹縫的邊緣發(fā)生了彎曲。當(dāng)狹縫的寬度更接近水波的波長時，水波通過狹縫后成為近似于點(diǎn)波源發(fā)出的球面波，衍射現(xiàn)象更加明顯。3發(fā)生明顯衍射的條件縫的寬度或障礙物的尺寸大小與波長相差不多或比波長小時，就能看到明顯的衍射現(xiàn)象。跟隨名師解疑難1對明顯衍射發(fā)生條件的理解(1)波的衍射是波在傳播過程中所獨(dú)具的特征之一，衍射是否明顯，通常的衡量標(biāo)準(zhǔn)就是孔或縫的寬度d與波長的比值，比值越小，衍射現(xiàn)象相對越明顯。(2)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的關(guān)系僅是衍射
9、能否明顯發(fā)生的條件，波而的衍射沒有條件，即一切波都能發(fā)生衍射。(3)明顯衍射發(fā)生時，并不一定能清楚地感受到，如當(dāng)孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水波波長時，衍射應(yīng)當(dāng)非常明顯，但因孔很小，單位時間內(nèi)通過孔的能量很小，又分布到很大的區(qū)域上，水波將非常弱，會看不清楚。2干涉和衍射的對比定義現(xiàn)象可觀察到明顯現(xiàn)象的條件相同點(diǎn)波的衍射波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波能偏離直線而傳到直線傳播以外的空間縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或者小于波長干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動減弱的現(xiàn)象干涉圖樣穩(wěn)定，振動強(qiáng)弱區(qū)域相間分布，加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)位置不變兩列波的頻率相同學(xué)后自檢(小
10、試身手)音箱裝置布網(wǎng)既美觀又能阻止灰塵進(jìn)入音箱內(nèi)部，但是它又有不利的一面，對于音箱發(fā)出的聲音來說，布網(wǎng)就成了障礙物，它阻礙了聲音的傳播，造成了聲音的失真。有的生產(chǎn)廠家就把布網(wǎng)安裝上子母扣，這樣聽音樂時就可以將布網(wǎng)卸下來，從而獲得真實(shí)的聽覺效果，聽同樣的音樂時，不卸下布網(wǎng)跟卸下布網(wǎng)相比較，你認(rèn)為聲音損失掉的主要是 ()A高頻成分 B低頻成分C中頻成分 D不能確定解析：選A當(dāng)聲音從音箱發(fā)出遇到布網(wǎng)這一障礙物時，若聲波的波長比布網(wǎng)的直徑大或者和它差不多時，就可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這樣布網(wǎng)就不能阻擋這部分聲波，布網(wǎng)可以阻擋波長比它的直徑小得多的聲波，即聲音的高頻成分，所以選A。多普勒效應(yīng)1.多普勒效
11、應(yīng)當(dāng)波源和觀察者之間有相對運(yùn)動時，觀察者測得的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象。2多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)是一定的，觀察者觀測到的頻率等于波源振動的頻率。(2)波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增加，觀察者觀測到的頻率大于波源的頻率，即觀察到的頻率變大。(3)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察到的頻率變小。3多普勒效應(yīng)的應(yīng)用測量心臟血流速度，測量車輛速度，測量天體運(yùn)動情況等。學(xué)后自檢(小試身手)(海南高考)下列選項與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是()A科學(xué)家用激光測量月球與地球間的距離B醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速C技術(shù)人員用
12、超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度解析：選BD 科學(xué)家用激光測量月球與地球間的距離是利用光速快，故A錯誤。醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速是利用聲波的多普勒效應(yīng)，故B正確。技術(shù)人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡是利用超聲波穿透能力強(qiáng)，故C錯誤。交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度是利用超聲波的多普勒效應(yīng)，故D正確。對波的干涉現(xiàn)象分析典題例析1如圖254所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的a
13、、b、c、d四點(diǎn)，下列說法中正確的有()圖254A該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動既不是最強(qiáng)也不是最弱B該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動都最強(qiáng)Ca質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最弱的，b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最強(qiáng)的D再過T/4后的時刻a、b、c三個質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱思路點(diǎn)撥(1)形成干涉圖樣的所有質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動著，其位移的大小和方向都在不停地隨時間變化。(2)對穩(wěn)定的干涉，振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的。解析：a質(zhì)點(diǎn)是波峰和波谷相遇的點(diǎn)，振動減弱。b質(zhì)點(diǎn)是波峰與波峰的相遇點(diǎn)，c質(zhì)點(diǎn)是波谷與波谷的相遇點(diǎn)，振動都是加強(qiáng)的。d質(zhì)點(diǎn)位于振動加強(qiáng)點(diǎn)的連線
14、上，仍為振動加強(qiáng)的點(diǎn)，故A錯，B對。某時刻振動加強(qiáng)或減弱的點(diǎn)位置是固定的，始終是加強(qiáng)或減弱的，故C對。再過后的時刻，a、b、c三點(diǎn)雖然都處在平衡位置，但a點(diǎn)振動仍減弱，b、c兩點(diǎn)振動仍加強(qiáng)，故D錯。答案：BC跟蹤演練當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時，如果兩列波的波谷在P點(diǎn)相遇，下列說法正確的是()A質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大B質(zhì)點(diǎn)P的振動始終是加強(qiáng)的C質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大D質(zhì)點(diǎn)P的位移有時為零解析：選ABD由題意知，P是振動加強(qiáng)點(diǎn)，且始終振動加強(qiáng)，振幅最大，A對，B對。振動加強(qiáng)說明該區(qū)域振幅最大，質(zhì)點(diǎn)的位移變化范圍大，但并不能理解為加強(qiáng)點(diǎn)的位移始終最大，它的位移從0到最大做周期性變化，C錯，D對。波的衍射現(xiàn)象分析典
15、題例析2.如圖255所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個狹縫，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰的波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則波經(jīng)過狹縫之后的傳播情況，下列描述中正確的是() 圖255A此時能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象B如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象C擋板前后相鄰波紋間距相等D如果狹縫的大小不變，使波源的頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象思路點(diǎn)撥解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)波發(fā)生明顯衍射的條件。(2)波的頻率、波速與波長的關(guān)系及其決定因素。解析：由題圖知孔的尺寸和波長相當(dāng)，所以能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，A正確。AB孔擴(kuò)大
16、，與波長相比，尺寸逐漸變大，就可能看不到明顯的衍射現(xiàn)象，B正確。波經(jīng)過孔后，介質(zhì)沒變，波速不變，又因為頻率由振源決定，即頻率不變，所以波長也不變，波紋間距在擋板前后相等，C正確。若頻率增大，由知，波長減小，衍射現(xiàn)象不會變得更明顯，D錯。答案：ABC探規(guī)尋律(1)障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯衍射的條件，波長越大越易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。(2)當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時，盡管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很難觀察到波的衍射。跟蹤演練如圖256所示，S為波源，M、N為兩塊擋板，其中M板固定，N板可上下移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A點(diǎn)沒有振動，為了使A點(diǎn)能發(fā)生振動，可采用的方法
17、是_(填“增大”或“減小”)波源的頻率，也可以將N板_(填“向上”或“向下”)移動一些。圖256解析：A點(diǎn)沒有振動，說明衍射現(xiàn)象不明顯，即狹縫的尺寸比波長大得多。為使A點(diǎn)振動，可使波長大些或使狹縫窄一些，故可使波源頻率減小或?qū)板向上移動一些。答案：減小向上多普勒效應(yīng)現(xiàn)象分析典題例析3公路巡警開車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低。(1)此現(xiàn)象屬于()A波的衍射B波的干涉C多普勒效應(yīng) D波的反射(2)若該路段限速為100 km/h，則轎車是否超速？(3)若
18、轎車以20 m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？思路點(diǎn)撥解答本題可按以下思路分析：解析：(1)巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。(2)因巡警車接收到的頻率變低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而巡警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故該車超速。(3)若該車以20 m/s的速度行進(jìn)時，此時巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高。答案：(1)C(2)轎車超速(3)頻率變高探規(guī)尋律(1)無論什么情況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源與觀察者肯定有相對運(yùn)動，二者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變高，相互遠(yuǎn)離時，接收到的頻率變低。(2)多普勒效應(yīng)的
19、產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠(yuǎn)，而是取決于觀察者相對于波源的運(yùn)動速度的大小和方向。跟蹤演練關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是()A多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的B多普勒效應(yīng)說明波源的頻率在發(fā)生改變C多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對運(yùn)動而產(chǎn)生的D只有聲波可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)解析：選C由多普勒效應(yīng)的定義可知，A、B錯誤，C正確，此外，聲波、光波電磁波等都可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，D錯誤。課堂雙基落實(shí)1“聞其聲而不見其人”是因為一般障礙物的尺寸()A跟聲波波長相差不多，使聲波發(fā)生明顯衍射B比聲波波長大得多，聲波不能發(fā)生衍射C跟光波波長相差不多，使光波也發(fā)生明顯衍射D比光波波長大得多，光波不能發(fā)生明顯衍射解
20、析：選AD發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件為障礙物或孔的尺寸比波長小，或與波長相差不多，故A、D正確。2關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是()A兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加B兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn)C兩列頻率相同的波相遇時，介質(zhì)中振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)在某時刻的位移可能是零D兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動減弱的質(zhì)點(diǎn)位移大解析：選C根據(jù)波的疊加和干涉的概念可知，只要兩列波相遇就會疊加，但如果兩列波的頻率不同，在疊加區(qū)域就沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以選項A錯；發(fā)生干涉時振動加強(qiáng)的點(diǎn)還有波谷和波谷相遇的點(diǎn)，所以選項B錯；因為
21、某質(zhì)點(diǎn)振動加強(qiáng)僅是振幅加大，但只要仍在振動就一定有位移為零的時刻，所以選項C正確，選項D錯誤。3假如一輛汽車在靜止時喇叭發(fā)出聲音的頻率是300 Hz，在汽車向你駛來又擦身而過的過程中，下列說法正確的是()A當(dāng)汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率大于300 HzB當(dāng)汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率小于300 HzC當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率大于300 HzD當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率小于300 Hz解析：選AD當(dāng)汽車向你駛來時，兩者距離減小，你接收的聲波個數(shù)增多，頻率升高，將大于300 Hz，故A選項正確；當(dāng)汽車和你擦身而過后，兩者距離變大，你接收的聲波個數(shù)減小，頻率
22、降低，將小于300 Hz，故D選項正確。4.如圖257所示，兩列相同的波沿一直線相向傳播，當(dāng)它們相遇時，下列波形中可能的是() 圖257圖258解析：選BC當(dāng)兩列波的前半個波(或后半個波)相遇時，根據(jù)波的疊加原理，在前半個波(或后半個波)重疊的區(qū)域內(nèi)所有質(zhì)點(diǎn)此刻的振動合位移為零，而兩列波的后半個波(或前半個波)的波形保持不變，所以B項正確；當(dāng)兩列波完全相遇時(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點(diǎn)振動的位移加倍，所以C項也是正確的。課下綜合檢測1在觀察水波的衍射實(shí)驗中，若打擊水面的振子振動的頻率是5 Hz，水波在水波槽中的
23、傳播速度是0.05 m/s，為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為()A10 cmB5 mC大于1 cm D小于1 cm解析：選D當(dāng)d時肯定發(fā)生明顯的衍射。由題意知水波的波長 m0.01 m。即孔的直徑d應(yīng)與1 cm相當(dāng)或比它還小。故選項D對。2兩列波相疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，那么()A兩列波的頻率不一定相同B振動加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)都在波峰上C振動加強(qiáng)的區(qū)域始終加強(qiáng)，振動減弱的區(qū)域始終減弱D振動加強(qiáng)的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域不斷周期性地交換位置解析：選C兩列波發(fā)生穩(wěn)定的干涉的條件必須是兩列波的頻率相同且相位差恒定，故A錯；且振動加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，振動減弱區(qū)始終減弱，形成穩(wěn)定的干涉圖樣，C對D錯；振動
24、加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)只是振幅最大，它們也在自己的平衡位置附近振動，并不是只在波峰上，B錯。3圖1為兩列波疊加的示意圖，這兩列波的振動方向、振幅、頻率等完全相同。M、N、Q為疊加區(qū)域的三個頂點(diǎn)，Q為兩個波谷相遇，M為兩個波峰相遇，M、P、Q三點(diǎn)在一條直線上，N點(diǎn)為波峰和波谷相遇，則下列說法正確的是 ()圖1AP點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)BN點(diǎn)始終靜止不動C經(jīng)周期，質(zhì)點(diǎn)Q傳播到N點(diǎn)DM點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)，過，此點(diǎn)振動減弱解析：選AB在波峰和波峰或波谷和波谷相遇的地方，振動加強(qiáng)；波峰和波谷相遇的地方振動減弱，則M、Q點(diǎn)均為振動加強(qiáng)點(diǎn)，N點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)。MQ連線為振動加強(qiáng)區(qū)，所以P點(diǎn)也是振動加強(qiáng)點(diǎn)。振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩
25、列波的振幅之和，振動減弱點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差的絕對值。由于兩列波的振幅相同，故N點(diǎn)振幅為零，即N點(diǎn)靜止不動，A、B正確。在波的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，C錯誤。M點(diǎn)振動始終加強(qiáng)，D錯誤。4在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡諧橫波在x軸上傳播，某時刻的波形如圖2，其波速為5 m/s，則下列說法正確的是()圖2A此時P(2 m,0 cm)、Q(2 m,0 cm)兩點(diǎn)運(yùn)動方向相同B再經(jīng)過0.5 s質(zhì)點(diǎn)N剛好在(5 m,20 cm)位置C能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為3 HzD波的頻率與波源的振動頻率無關(guān)解析：選AB此時P點(diǎn)和Q點(diǎn)都向下振動。再經(jīng)過0.5 s，波向前傳播的距離為2.5 m，
26、此時N點(diǎn)正好在波峰位置，即坐標(biāo)為(5 m,20 cm)；此波的頻率為fHz2.5 Hz，所以能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為2.5 Hz；波的頻率等于波源的振動頻率。選項為AB。5.如圖3所示，表示的是產(chǎn)生機(jī)械波的波源O正在做勻速直線運(yùn)動的情況，圖中的若干個圓環(huán)表示同一時刻的波峰分布，為了使靜止的頻率傳感器能接收到波的頻率最高，則應(yīng)該把傳感器放在() 圖3AA點(diǎn)BB點(diǎn)CC點(diǎn) DD點(diǎn)解析：選D由題圖可知，波源上邊的波長變大，下邊的波長變小，而波速不變，說明上邊接收到的頻率變小，下邊接收到的頻率變大，所以在D點(diǎn)接收到的頻率最高，故選D。6(大綱版全國卷)在學(xué)校運(yùn)動場上50 m直跑道的兩端，分別安
27、裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚(yáng)聲器。兩個揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長為5 m的聲波。一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)出發(fā)，向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10 m。在此過程中，他聽到的揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為()A2 B4C6 D8解析：選B本題考查波的干涉現(xiàn)象，意在考查考生對干涉現(xiàn)象加強(qiáng)與減弱的判斷方法。該同學(xué)在中點(diǎn)時，由于該點(diǎn)到兩波源的距離差x0，則該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，向某一端移動10 m時，x235 m15 m20 m4 ，則該點(diǎn)仍為加強(qiáng)點(diǎn)。因此在此過程中揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為4次。7.圖4是兩個波源振動頻率相同、振動方向相同的兩列波在空間傳播的情景，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。a為虛線交點(diǎn)，b為實(shí)線交點(diǎn)，c為a與
28、b連線的中點(diǎn)。圖4(1)從圖示時刻開始，經(jīng)過周期，a、b、c各點(diǎn)分別處于什么位置？(2)從圖示時刻開始，經(jīng)過周期，a、b、c各點(diǎn)又分別處于什么位置？解析：(1)由題圖可知，此刻a、b點(diǎn)分別是兩列波的波谷相遇點(diǎn)和波峰相遇點(diǎn)，都是振動加強(qiáng)點(diǎn)；而c點(diǎn)處于加強(qiáng)區(qū)域，所以c點(diǎn)也是加強(qiáng)點(diǎn)，a、b、c三點(diǎn)的振幅為兩列波的振幅之和。此刻a點(diǎn)在波谷，b點(diǎn)在波峰，c點(diǎn)在平衡位置，經(jīng)周期后，a點(diǎn)在波峰，b點(diǎn)在波谷，c點(diǎn)仍在平衡位置。(2)經(jīng)過周期，a點(diǎn)在平衡位置，將向波谷振動；b點(diǎn)在平衡位置，將向波峰振動；c點(diǎn)為a、b的中點(diǎn)，所以此刻c點(diǎn)在波峰位置。答案：(1)a在波峰，b在波谷，c在平衡位置(2)a在平衡位置，b
29、在平衡位置，c在波峰8波源S1和S2振動方向相同，頻率均為4 Hz，分別置于均勻介質(zhì)中x軸上的O、A兩點(diǎn)處，OA2 m，如圖5所示。兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，波速為4 m/s。已知兩波源振動的初始相位相同。求：圖5(1)簡諧橫波的波長；(2)OA間合振動振幅最小的點(diǎn)的位置。解析：(1)設(shè)簡諧橫波波長為，頻率為f，則vf，代入已知數(shù)據(jù)，得1 m(2)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)P為OA間的任意一點(diǎn)，其坐標(biāo)為x，則兩波源到P點(diǎn)的波程差lx(2x)，0x2。其中x、l以m為單位。合振動振幅最小的點(diǎn)的位置滿足l(k)，k為整數(shù)，所以xk，可得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 m14
2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 機(jī)械波 第5、6節(jié) 波的干涉、衍射 多普勒效應(yīng)教學(xué)案 教科版選修3-4
