高中物理二輪總復習教案波的干涉和衍射聲波和多普勒效應

1、本類考題解答錦囊 解答“波的干涉和衍射、聲波和多普勒效應”一類試題，應了解以下內(nèi)容： 判斷波的干涉現(xiàn)象中某點是振動加強還是振動減弱點的方法是； 1從位移上判斷，振動加強點最大位移的大小是兩列波振幅的和、即“波峰與波峰相遇”或“波谷與波谷相遇” 2.從速度上判斷，兩列波引起質(zhì)點振動的速度方向相同即為加強點，相反即為減弱點，所以加強點的位移也可以是零； 3從距離上判斷若空間某點到兩個波源距離之差是波長整數(shù)倍時為加強點；是半波長奇數(shù)倍時為減弱點，而與時間無關， 高考最新熱門題1 (典型例題)A、B兩波相向而行，在某時刻的波形與位置如圖14-2-1所示，已知波的傳播速度均為v，圖中標尺每格長度為J，在

2、圖中畫出又經(jīng)過t=7lv時的波形命題目的與解題技巧：考查波的疊加原理注意波的傳播時間可以用t=來求，波疊加是矢量疊加 解析 經(jīng)過t=，兩列波正好波峰與波谷疊加 答案 如圖14-2-2所示 2 (典型例題)聲波屬于機械波，下列有關聲波的描述中正確的是 B聲波的頻率越高，它在空氣中傳播的速度越快 C.聲波可以繞過障礙物傳播，即它可以發(fā)生衍射D人能辨別不同樂器同時發(fā)出的聲音，證明聲波不會發(fā)生干涉 答案： C指導：聲波的頻率由波源決定，波速由介質(zhì)決定，波長由波源和介質(zhì)共同決定同一列聲波，頻率相同，進入不同的介質(zhì)，波速不同，由=vf，則波長不同，所以A選項錯誤；不同波進入同一種介質(zhì)中的波速是相同的，所以

3、B選項錯誤；干涉和衍射是波的特性，一切波都可以進行波的干涉和衍射，所以C選項正確，D錯誤 3 (典型例題)如圖14-2-3所示，聲源S和觀察者A都沿x軸正方向運動，相對于地面的速率分別為vs和vA，空氣中聲音傳播的速率為vp，設vp<vs，vA<vp，空氣相對于地面沒有流動 (1)若聲源相繼發(fā)出兩個聲信號，時間間隔為t，請根據(jù)發(fā)出的這兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程中，確定觀察者接收到這兩個聲信號的時間間隔t；(2)請利用(1)的結果，推導此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間的關系式答案：(1)指導：(1)設t1、t2為聲源S發(fā)出的兩個信號的時刻，t1、t2，為觀

4、察者接收到兩個信號的時刻，則第一個信號經(jīng)過(t1 t1)時間被觀察者A接收到，第二個信號經(jīng)過(t2t2)時間被觀察者A接收到且有t2-t1=t,t2-t1=t.設聲源發(fā)出第一個信號時，S、A兩點間的距離為L，兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程中，它們運動的距離關系如D142 (甲)、(乙)所示可得由以上各式，得(2)設聲源發(fā)生聲波的振動周期為了，這樣，由以上結論，觀察者接收到的聲波振動的周期T為由此可得，觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出聲波頻率間的關系為4 (典型例題)如圖14-2-4所示，S1、S2是振動情況完全相同的兩個機械波波源，振幅為A，a、b、c三點分別位于S1、S2連線的中垂線上，

5、且ab=bc某時刻a是兩列波的波峰相遇點，c是兩列波的波谷相遇點，則 Bc處質(zhì)點的位移終為-2A Cb處質(zhì)點的振幅為2ADc處質(zhì)點的振幅為2A答案： CD 指導：由波的干涉條件知，題中所給的波源S1、S2的振動情況完全相同，在同一種介質(zhì)中形成的兩列波在相遇時能發(fā)生干涉現(xiàn)象圖中a、b、c三點各自到兩個波源距離相等，都是振動的加強區(qū)但是加強區(qū)中的質(zhì)點不是任意時刻處于波峰或波谷，而是加強區(qū)中的質(zhì)點在振動過程中的振幅大于其他質(zhì)點所以A、B都錯，而C、D都對 題點經(jīng)典類型題1 (典型例題)如圖14-2-5所示，水面上有M、N兩個振動情況完全一樣的振源，在水面上形成兩列水波在MN連線的中垂線上有a、b、c

6、三點已知某時刻a點是兩波谷相遇點，b點是兩波峰相遇點，則可以判斷c點 B一定是兩波峰相遇點 C一定是兩波谷相遇點 D.條件不足無法判斷命題目的與解題技巧：考查波的干涉加強與減弱條件被研究點到兩個相干波源的距離之差是波長整數(shù)倍，那么該點必為振動加強點解析 M、N連線的中垂線上任一點到M、N的距離都相等，兩列波傳播到該處的振動形式一定完會相同，故一定是振動加強的點，故A選項正確 答案 A2 (典型例題)水面上有兩個持續(xù)振動的波源，產(chǎn)生的兩列頻率不同的橫波沿水面?zhèn)鞑?，某時刻，其中一列波的波峰與另一列波的波谷在P點相遇，則相遇后P點的 A.振動始終減弱 B振動有時加強，有時減弱C振幅始終最大 D位移始

7、終為零答案： B 指導：考查波的干涉條件因為兩列波的頻率不同，所以不是相干波，不發(fā)生波的干涉3 (典型例題)如圖14-2-6所示，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x=-2×10-1 m和x=12×10-1 m處，兩列波的波速均為v=0.4ms，兩波源的振幅均為A=2cm圖示為t=0時刻兩列波的圖像(傳播方向如圖)，此刻平衡位置處于xt=0.2 m和0.8 m的P、Q兩質(zhì)點，剛開始振動質(zhì)點M的平衡位置處于x=0.5 m處，關于各質(zhì)點運動情況判斷正確的是 A.質(zhì)點P、Q都首先沿y軸正向運動 Bt=0.75 s時刻，質(zhì)點P、Q都運動到M點 Ct=1 s時刻

8、，質(zhì)點M的位移為+4cmDt=1 s時刻，質(zhì)點M的位移為-4cm答案： D 指導：根據(jù)波的傳播方向可判定P首先向y軸負向運動，Q也是，所以A錯誤；由T=s，所以075 s時P、Q的振動形式傳給M，P、Q本身不隨波遷移，所以B錯；ls時M運動至負向最大，所以D對C錯4 (典型例題)根據(jù)多普勒效應，我們知道當波源與觀察者相互接近時，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠離，觀察者接收到的頻率減小；由實驗知道遙遠的星系所生成的光譜都呈現(xiàn)“紅移”，即光譜線都向紅色部分移動了一段距離，由此現(xiàn)象可知 A.宇宙在膨賬 B宇宙在收縮C.宇宙部分靜止不動 D宇宙只發(fā)出紅光光譜答案： A 指導：光譜線向紅色部分移動，

9、即波長變長，由v=f得，f變小，波的頻率變小，說明地球和這些星系的距離正在拉大，故可判斷出宇宙正在膨脹 新高考命題方向預測1 如圖14-2-7所示，在直線PQ的垂線OM上，有A、B兩個完全相同的聲源，A、B到O點的距離分別為6米和1米，兩個聲源同時不斷向外發(fā)出波長都為2米的完全相同的聲波，在直線PQ上從-到+曲的范圍內(nèi)，聲波干涉減弱的區(qū)域共有多少個？ 答案：5個 指導：O點到兩聲源的路程差為=5米=5·為半波長的奇數(shù)倍，因此兩列波在O點引起的振動互相減弱從O點沿直線PQ向兩側延展到遠處，到兩聲源的路程差逐漸減小到零，路程差為半波長奇數(shù)倍的點先后有3·和，故在直線PQ上從到+

10、的范圍內(nèi)，聲波干涉減弱的區(qū)域共有5個2 如圖14-2-8所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC到BD是兩塊擋塊，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長，則關于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是 B擋板前后波紋間距離相等 C如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象答案： ABC 指導：機械波產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，是小孔或障礙物的尺寸同波長差不多或小于波長，由題圖可見兩波紋間距入與AB孔的大小接近，所以水波通過AB孔會發(fā)生明顯的衍射由于衍射后水波的頻率不變，

11、波速不變，因此水波的波長也不變，A、B選項正確AB孔擴大后，破壞了明顯衍射的條件，就不會看到明顯的衍射現(xiàn)象，故C選項正確波源頻率增加，即f增加，由=v,v一定，可知 減小，減弱了衍射，D選項錯誤 3 蝙蝠如果每秒鐘發(fā)射50次超聲波，每次發(fā)出100個頻率為105Hz的波，那么在空氣中形成一系列斷續(xù)的波列，已知空氣中聲速為340ms求：(1)每個波列的長度及兩波列間隔的長度；(2)如果聲波進入水中傳播，聲波在水中的傳播速度為1450ms，那么波列的長度及兩波列間隔的長度又是多少?答案：(1)L=034m，L=646m (2L=145 m，L=2755 m指導：由v=f，可得超聲波的每個波長，蝙蝠每

12、次發(fā)出100個波，故有每個波列的長度乙：IOOA，每發(fā)射一次超聲波傳播的距離，從而確定出兩波間隔的長度(1)在空氣中，由 v=f得m每個波列的長度上L=100=100××10-3（2）在水中，每個波列的長度L=100=100××10-3=14.5，兩波列間隔的長度L=vt-L=()考場熱身探究性命題綜合測試1 一列橫波沿水平方向傳播，某一時刻的波形如圖Z14-1所示，則圖中ab、c、d四點在此時刻具有相同運動方向的是A.a和c Ba和d Cb和c Db和d答案： BC 指導：同一時刻的波形上各質(zhì)點的振動方向分布是有一定規(guī)律的，即在同一個“單調(diào)區(qū)間”內(nèi)各質(zhì)

13、點的振動方向相同，相鄰的“單調(diào)區(qū)間”內(nèi)質(zhì)點運動方向相反由此可見 B、C選項正確質(zhì)點振動的方向和波傳播方向之間有唯一確定的規(guī)律如可用口訣法判斷質(zhì)點振動方向，即“上坡向上，下坡向下”已知任何一個質(zhì)點的振動方向，可判斷波的傳播方向2 簡諧機械波在給定的煤質(zhì)中傳播時，下列說法正確的是A.振幅越大，則波傳播的速度越快 B振幅越大，則波傳播的速度越慢 C.在一個周期內(nèi)，振動質(zhì)元走過的路程等于一個波長D振動的頻率越高，則波傳播一個波長的距離所用的時間越短答案： D 指導：機械波在媒質(zhì)中傳播的速度與媒質(zhì)的密度、彈性有關，與波的振幅、頻率無關，因此4、D錯誤；在一個周期內(nèi)，機械波的波形向前推進一個波長，振動質(zhì)元

14、仍在原平衡位置附近做往復運動，質(zhì)元不隨波遷移，它通過的路程是振幅的4倍，C錯誤；頻率越高，周期越短，波傳播一個波長所用的時間(一個周期)越短，D正確 3 一列橫波在t=0時刻的波形如圖Z14-2中實線所示，在t=1 s時刻的波形如圖Z14-2中虛線所示，由此可判定此波的A.波長是4cm B周期是4s C.振幅是2cm D傳播速度是1cms 答案： AC 指導：由波的圖線直接可知波長為4 cm，振幅是2cm，由于波的傳播方向沒有確定，波傳播的波數(shù)也沒有確定，因此周期、速度都不確定4 如圖Z14-3所示，一列簡諧橫波向右傳播，波速為v，沿波傳播方向上有相距為上的P、Q兩質(zhì)點，如圖所示，某時刻 P、

15、Q兩質(zhì)點都處于平衡位置，且P、Q間僅有一個波峰，經(jīng)過時間t，Q質(zhì)點第一次運動到波谷則t的可能值是 A.1個 B2個 C.3個 D.4個 答案： D 指導：D143所示，共有四種情形Q點第一次到達波谷的時間分別是：(1)5 如圖Z14-4所示，一列簡諧波向右以8.0ms的速度傳播某一時刻沿波的傳播方向上有a、b兩質(zhì)點，位移大小相等，方向相同，以下說法正確的是A.無論再經(jīng)過多長時間a、b兩質(zhì)點位移不可能大小相等，方向相反 B再經(jīng)過0.25s，a、b兩質(zhì)點位，移第一次大小相等，方向相反 C.再經(jīng)過1.0s，a、b兩質(zhì)點第 一次大小相等，方向相反D再經(jīng)過1.5s，a、b兩質(zhì)點位移第一次大小相等，方向相

16、反 答案： B 指導：只要x=2(m)的質(zhì)點回到平衡位置要經(jīng)過時間 t=(2n+1)+，a、b兩點的位移就等大、反向故B對6 一列在豎直方向振動簡諧橫波，波長為，沿正x方向傳播某一時刻，在振動位移向上且大小等于振幅一半的各點中，任取相鄰的兩點P1，P2，已知P1的x坐標小于P2的x坐標，則1P2,則P1向下運動，P2向上運動 B若P1P2,則P1向上運動，P2向下運動 C若P1P2,則P1向上運動，P2向下運動D若P1P2，則P1向下運動，P2向上運動 答案： AC指導：本題解題關鍵是依據(jù)題意正確作出圖示，然后借助D14-4所示分別求解，依圖示可判斷7 如圖Z14-5所示為一簡諧橫波在某一時刻

17、的波形圖已知此時質(zhì)點A正向上運動，如圖中箭頭所示，由此可判定此橫波 A向右傳播，且此時質(zhì)點B正向上運動 B向右傳播，且此時質(zhì)點C正向下運動 C向左傳播，且此時質(zhì)點D正向上運動D向左傳播，且此時質(zhì)點E正向下運動 答案： C 指導：因A點向上運動，可判定波向左傳播(后質(zhì)點總是落后于前一質(zhì)點的振動)，然后依一原則可斷定D點應向上運動8 一列簡諧橫波在t=20s時的波形圖，如圖Z14-6所示，圖Z14-7是這列波中P點的振動圖線，那么該波的傳播速度和傳播方向是 Av=25cms向左傳播 Bv=50cms向左傳播Cv=25cms向右傳播 Dv=50cms向右傳播 答案： B 指導：由P點的振動圖線可知：

18、周期T=2s，t=20s恰是 10T,P點的運動方向在t=0時刻向上，則t=20 s時也向上，由波的圖象p點運動方向向上，則波沿z軸負向傳播，=100cm，v=，故選面項B正確 9 某測量員是這樣利用回聲測距離的：他站在兩平行峭壁間某一位置鳴槍，經(jīng)過1.00 s第1次聽到回聲，又經(jīng)過0.50s再次聽到回聲已知聲速為340ms則兩峭壁間的距離為_m 答案：425 m 指導：假設兩峭壁間的距離為s，測量員離某一峭壁距離為s1，離另一峭壁距離為s2，則s=s1+s2第一次聽到回聲t1=100s，第二次聽到回聲t2=t1+150s，由此可得2s1 =vt1，2s2=vt2將上式整理得10 一列簡諧橫波在x軸上傳播，在t1=0和t2=0.05s時，其波形圖分別用如圖Z14-8所示中的實線、虛線表示求： (1)這列波可能具有的波速；(2)當波速為280ms時，波傳播的方向?此時質(zhì)點p從圖中位置運動至波谷所需的最短時間是多少?答案：(1)波向。正向傳：v=(40+160n)m/s(n=0，1，2)波向x負向傳：v=(120+160n)m/s(n=0，1，2) (2)最短時