（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第55講 機械波的性質(zhì)講義

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1、（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第55講 機械波的性質(zhì)講義 考情剖析 考查內(nèi)容 考綱要求 考查年份 考查詳情 能力要求 波的干涉和衍射　多普勒效應(yīng) Ⅰ 15年 T12B(1)—選擇，以實際生活背景，考查多普勒效應(yīng) T12B(2)—填空，以實際生活背景，考查明顯衍射條件 理解 知識整合 一、波的干涉和衍射 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．波的干涉 (1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動________，某些區(qū)域的振動________，并且振動________和振動________的區(qū)域相互間隔． (

2、2)條件：兩列波________相同． (3)判斷干涉區(qū)域內(nèi)某點是振動最強點還是振動最弱點的依據(jù)： ①最強點：該點到兩個波源的路程之差Δs是波長的整數(shù)倍，即____________； ②最弱點：該點到兩個波源的路程之差Δs是半波長的奇數(shù)倍，即____________． 在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，“波峰和波峰疊加得到振動________點”、“波谷和波谷疊加也得到振動________點”、“波峰和波谷疊加得到振動________點”．但振動加強點(減弱點)的位移也在不斷的發(fā)生變化，只是振幅增大(減小)．若兩列波的振幅為A1和A2，則干涉時的加強點振幅A＝A1＋A2，減弱點的振幅A＝|A1－A2

3、|. (4)干涉和疊加的關(guān)系：任何波都可以疊加，但只有頻率相同的波才可以疊加時出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣．所以疊加不一定干涉，但干涉是在一定條件下的疊加． 2．波的衍射 (1)定義：波可以繞過________繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫波的衍射．衍射現(xiàn)象的本質(zhì)是在波遇到小孔或障礙物時，偏離了直線傳播，使波所波及的范圍擴大． (2)能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：____________________________________． 二、多普勒效應(yīng) 1．定義：波源與觀察者互相________或互相________時，接收到的波的________都會發(fā)生變化，人們把這種現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)． 2．

4、音調(diào)和頻率：頻率高→音調(diào)______；頻率低→音調(diào)______． 3．當(dāng)波源與觀察者相互接近，f觀察者變______，音調(diào)變______；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離，f觀察者變______，音調(diào)變______． 方法技巧考點1　波的干涉和衍射 1．波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 方法一：波的干涉原理判斷法，某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr. (1)當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時， 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動加強； 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動減弱． (2)當(dāng)兩波源振動步調(diào)

5、相反時， 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動加強； 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動減弱． 方法二：現(xiàn)象法，波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇，振動加強；波峰與波谷相遇，振動減弱． 2．波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長． 現(xiàn)象：在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強點始終加強，振動減弱點始終減弱． 注意：頻率相同的兩列波在相遇的區(qū)域中將形成某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，且振動加強與減弱的區(qū)域相互間隔的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象；但是要注意振動加強的質(zhì)點在任意時刻振幅都是相等的

6、，最大的，但位移是在零與最大值之間作周期性不斷變化，同理振幅最小的振動減弱的質(zhì)點位移也是在零與最大值之間作周期性不斷變化． 【典型例題1】　如圖所示為兩列相干水波在t＝0時刻的疊加情況，其中實線表示波峰，虛線表示波谷．若兩列波的振幅均保持5 cm不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m，C點是BD連線的中點．則下列說法正確的是(　　) A．A、D點振動始終加強，B點振動始終減弱 B．C點始終保持靜止不動 C．t＝0時刻，A、B兩點的豎直高度差為10 cm D．在t＝0至t＝0.25 s的時間內(nèi)，B點通過的路程為20 cm 【典型例題2】　已知空氣中的聲速為3

7、40 m/s.現(xiàn)有幾種聲波：①周期為1/20 s，②頻率為104 Hz，③波長為10 m．它們傳播時若遇到寬約為13 m的障礙物，能產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象的是(　　) A．①和② B．②和③ C．①和③ D．都可以 　1.(多選)如圖表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇．圖中實線表示某時刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)、c兩點的振動加強，b、d兩點的振動減弱 B．e、f兩點的振動介于加強點和減弱點之間 C．經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r間后，加強點和減弱點的位置互換 D．經(jīng)半個周期后，原來位于波峰的點將位于波谷，原來位于波谷

8、的點將位于波峰 考點2　多普勒效應(yīng) 1．多普勒效應(yīng)的成因分析 (1)接收頻率：觀測者接收到的頻率等于觀測者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù)．當(dāng)波以速度v通過接收者時，時間t內(nèi)通過的完整波的個數(shù)為N＝，單位時間內(nèi)通過接收者的完整波的個數(shù)即接收頻率． (2)多普勒效應(yīng)的兩種情況 ①波源不動：觀察者向波源靠近，接送頻率增大；反之，減?。? ②觀察者不動：波源向觀察者靠近，接送頻率增大；反之，減?。? 2．多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 多普勒測速儀測車速；醫(yī)用彩色超聲波多普勒心動圖儀測定心臟跳動，血管血流等情況；電磁波的多普勒效應(yīng)在軍事、航天、氣象預(yù)報等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用；用多普勒效應(yīng)測量其他星系接近

9、還是遠(yuǎn)離地球運動的速率． 【典型例題3】　關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化 B．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者或波源發(fā)生運動 C．甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率 D．哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)所接收到的來自于遙遠(yuǎn)星系上的某種原子光譜，與地球上同種原子的光譜相比較，光譜中各條譜線的波長均變長(稱為哈勃紅移)，這說明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去 　2.(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的是(　　) A．只要波源在運動，就一定能觀察到多普

10、勒效應(yīng) B．當(dāng)聲源靜止、觀察者運動時，也可以觀察到多普勒效應(yīng) C．只要聲源在運動，觀察者總是感到聲音的頻率變高 D．當(dāng)聲源相對于觀察者運動時，觀察者聽到的聲音的音調(diào)可能變高，也可能變低 當(dāng)堂檢測　　1.聲波能繞過某一建筑物傳播，這是因為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．聲波是縱波 B．聲波是橫波 C．聲波的波長較長 D．聲波的頻率較長 2．利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示，則(　　) 第2題圖 A．圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象 B．圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象 C．圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖乙顯

11、示了波的衍射現(xiàn)象 D．圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象 3．在學(xué)校運動場上50 m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚聲器．兩個揚聲器連續(xù)發(fā)出波長為5 m的聲波．一同學(xué)從該跑道的中點出發(fā)，向某一端點緩慢行進10 m．在此過程中，他聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為(　　) A．2 B．4 C．6 D．8 4．兩列波源振動情況完全相同的相干波在同一水平面上傳播，兩列波的振幅均為A，某時刻它們的波峰、波谷位置如圖所示．回答下列問題： 第4題圖 (1)在圖中標(biāo)出的M、N、P、Q四點中，振動增強的點是________；振動減弱的點是____

12、____； (2)由圖中時刻經(jīng)1/4周期時，質(zhì)點M相對平衡位置的位移是________． 5．(17年南通三模)我國自主研發(fā)的“海翼”號深?；铏C，刷新了下潛深度的世界紀(jì)錄．懸停在深海中某處的滑翔機發(fā)出聲吶信號(超聲波)的頻率為f，在該處海水中的傳播速度為v，則聲吶信號在該處海水中的波長為________：若停在海面上的監(jiān)測船接收到的頻率稍大于滑翔機發(fā)出聲吶信號的頻率．說明滑翔機正在________(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)該監(jiān)測船． 第5題圖 第55講　機械波的性質(zhì) 知識整合 基礎(chǔ)自測 一、1.(1)加強　減弱　加強　減弱　(2)頻率　(3)①Δs＝nλ，(n＝0

13、，1，…)?、讦＝(2n＋1)，(n＝0，1…)　加強　加強　減弱 2．(1)障礙物　(2)小孔或障礙物直徑小于或等于衍射波波長 二、1.靠近　遠(yuǎn)離　頻率　2.高　低　3.大　高　小　低 方法技巧 ·典型例題1· D　【解析】　A、B、C、D點振動始終加強，選項AB錯誤；t＝0時刻，A、B兩點的豎直高度差為20 cm，選項C錯誤；波動周期T＝λ/v＝0.5 s，在t＝0至t＝0.25 s的時間內(nèi)，B點通過的路程為20 cm，選項D正確． ·典型例題2·C　【解析】?、?、②、③三種聲波的波長分別為λ1＝340× m＝17 m，λ2＝ m＝0.034 m，λ3＝10 m，根據(jù)發(fā)生明顯衍

14、射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩聲波的波長與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確． ·變式訓(xùn)練1·AD　【解析】　波的干涉示意圖所示的僅是某一時刻兩列相于波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點都在不停地振動著，其位移的大小和方向都在不停地變化著．但要注意，對穩(wěn)定的干涉，振動加強和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的，a點是波谷和波谷相遇的點，c點是波峰和波峰相遇的點，都是振動加強的點；而b、d兩點都是波峰和波谷相遇的點，是振動減弱的點，A正確．e點位于加強點的連線上，仍為加強點；f點位于減弱點的連線上，仍為減弱點，B錯誤．相干波疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會隨時間變化，C錯誤．因形成干涉圖樣

15、的介質(zhì)質(zhì)點也是不停地做周期性振動，經(jīng)半個周期步調(diào)相反，D正確． ·典型例題3·D　【解析】　當(dāng)波源頻率不變時，波源固定時，觀察者向波源移近，則觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)遠(yuǎn)離波源時，觀察者所得到的波的頻率變??；而當(dāng)觀察者固定，波源向觀察者移近時，觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時，觀察者所得到的波的頻率變?。a(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因不是波源頻率發(fā)生了變化，而是觀察者的位置變化所引起的聽覺頻率的變化，故選項A錯誤；產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因更不是觀察者的聽力出現(xiàn)了問題，選項B錯誤；甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率高于他聽到的乙車

16、笛聲頻率，選項C錯誤；哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)所接收到的來自于遙遠(yuǎn)星系上的某種原子光譜，與地球上同種原子的光譜相比較，光譜中各條譜線的波長均變長(稱為哈勃紅移)，即頻率變小，這說明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去，選項D正確． ·變式訓(xùn)練2·BD　【解析】　若波源和觀察者都同時運動，兩者間相對靜止時，是不能觀察到多普勒效應(yīng)的，故A錯誤；由定義可知，當(dāng)聲源靜止、觀察者運動時，也可以觀察到多普勒效應(yīng)，故B正確；若聲源遠(yuǎn)離觀察者，觀察者會感到聲音頻率變低，故C錯誤；聲源和觀察者靠近時，音調(diào)會變高；若兩者遠(yuǎn)離，則頻率減小音調(diào)變低；故D正確． 當(dāng)堂檢測 1．C　【解析】　聲波波長較大，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，而波的衍射

17、即為波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．C正確． 2．D　【解析】　本題考查了波的衍射和干涉現(xiàn)象，由圖容易看出甲是小孔衍射，圖乙是干涉，D選項正確． 3．B　【解析】　根據(jù)波的干涉的加強點和減弱點的條件，可知當(dāng)某點與兩個波源距離差為波長的整數(shù)倍時，該點為振動加強點，即聲音加強點，由題可知，Δx＝nλ＝5n(n＝0，1，2…)，所以這位同學(xué)距離跑道兩端相差5 m的整數(shù)倍，也就是說這位同學(xué)每向前運動2.5 m，就為一個聲音加強點，10 m內(nèi)共有4個點，故選B. 4．(1)M、P　N、Q　(2)零　【解析】　(1)雙縫干涉現(xiàn)象中，能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，M點是波峰與波峰相遇點，P點是波谷和波谷相遇點，這兩個點是加強點；Q點與N點是波峰與波谷相遇的點，振動會減弱．(2)振動加強和減弱不會改變振動的周期，M點是波峰與波峰的相遇點，振幅疊加后得到加強達到最高，經(jīng)過1/4周期時，M點會回到平衡位置，位移為零． 5.　靠近　【解析】　因為λ＝vT，所以λ＝，當(dāng)波源頻率不變時，波源固定時，觀察者向波源移近，則觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)遠(yuǎn)離波源時，觀察者所得到的波的頻率變??；而當(dāng)觀察者固定，波源向觀察者移近時，觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時，觀察者所得到的波的頻率變小，說明滑翔機正在靠近該監(jiān)測船．