高中物理二輪總復(fù)習(xí)教案波的干涉和衍射聲波和多普勒效應(yīng)

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(yīng)”一類試題，應(yīng)了解以下內(nèi)容： 判斷波的干涉現(xiàn)象中某點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)還是振動(dòng)減弱點(diǎn)的方法是； 1從位移上判斷，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)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(diǎn)振動(dòng)的速度方向相同即為加強(qiáng)點(diǎn)，相反即為減弱點(diǎn)，所以加強(qiáng)點(diǎn)的位移也可以是零； 3從距離上判斷若空間某點(diǎn)到兩個(gè)波源距離之差是波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)為加強(qiáng)點(diǎn)；是半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)為減弱點(diǎn)，而與時(shí)間無(wú)關(guān)， 高考最新熱門(mén)題1 (典型例題)A、B兩波相向而行，在某時(shí)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(biāo)尺每格長(zhǎng)度為J，在

2、圖中畫(huà)出又經(jīng)過(guò)t=7lv時(shí)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(shí)間可以用t=來(lái)求，波疊加是矢量疊加 解析 經(jīng)過(guò)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(jī)械波，下列有關(guān)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(guò)障礙物傳播，即它可以發(fā)生衍射D人能辨別不同樂(lè)器同時(shí)發(fā)出的聲音，證明聲波不會(huì)發(fā)生干涉 答案： C指導(dǎo)：聲波的頻率由波源決定，波速由介質(zhì)決定，波長(zhǎng)由波源和介質(zhì)共同決定同一列聲波，頻率相同，進(jìn)入不同的介質(zhì)，波速不同，由=vf，則波長(zhǎng)不同，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；不同波進(jìn)入同一種介質(zhì)中的波速是相同的，所以

3、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；干涉和衍射是波的特性，一切波都可以進(jìn)行波的干涉和衍射，所以C選項(xiàng)正確，D錯(cuò)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(yùn)動(dòng)，相對(duì)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(shè)vp<vs，vA<vp，空氣相對(duì)于地面沒(méi)有流動(dòng) (1)若聲源相繼發(fā)出兩個(gè)聲信號(hào)，時(shí)間間隔為t，請(qǐng)根據(jù)發(fā)出的這兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過(guò)程中，確定觀察者接收到這兩個(gè)聲信號(hào)的時(shí)間間隔t；(2)請(qǐng)利用(1)的結(jié)果，推導(dǎo)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(guān)系式答案：(1)指導(dǎo)：(1)設(shè)t1、t2為聲源S發(fā)出的兩個(gè)信號(hào)的時(shí)刻，t1、t2，為觀

4、察者接收到兩個(gè)信號(hào)的時(shí)刻，則第一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)(t1 t1)時(shí)間被觀察者A接收到，第二個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)(t2t2)時(shí)間被觀察者A接收到且有t2-t1=t,t2-t1=t.設(shè)聲源發(fā)出第一個(gè)信號(hào)時(shí)，S、A兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)，兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過(guò)程中，它們運(yùn)動(dòng)的距離關(guān)系如D142 (甲)、(乙)所示可得由以上各式，得(2)設(shè)聲源發(fā)生聲波的振動(dòng)周期為了，這樣，由以上結(jié)論，觀察者接收到的聲波振動(dòng)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(guān)系為4 (典型例題)如圖14-2-4所示，S1、S2是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)機(jī)械波波源，振幅為A，a、b、c三點(diǎn)分別位于S1、S2連線的中垂線上，

5、且ab=bc某時(shí)刻a是兩列波的波峰相遇點(diǎn)，c是兩列波的波谷相遇點(diǎn)，則 Bc處質(zhì)點(diǎn)的位移終為-2A Cb處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2ADc處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2A答案： CD 指導(dǎo)：由波的干涉條件知，題中所給的波源S1、S2的振動(dòng)情況完全相同，在同一種介質(zhì)中形成的兩列波在相遇時(shí)能發(fā)生干涉現(xiàn)象圖中a、b、c三點(diǎn)各自到兩個(gè)波源距離相等，都是振動(dòng)的加強(qiáng)區(qū)但是加強(qiáng)區(qū)中的質(zhì)點(diǎn)不是任意時(shí)刻處于波峰或波谷，而是加強(qiáng)區(qū)中的質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中的振幅大于其他質(zhì)點(diǎn)所以A、B都錯(cuò)，而C、D都對(duì) 題點(diǎn)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(gè)振動(dòng)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(diǎn)已知某時(shí)刻a點(diǎn)是兩波谷相遇點(diǎn)，b點(diǎn)是兩波峰相遇點(diǎn)，則可以判斷c點(diǎn) B一定是兩波峰相遇點(diǎn) C一定是兩波谷相遇點(diǎn) D.條件不足無(wú)法判斷命題目的與解題技巧：考查波的干涉加強(qiáng)與減弱條件被研究點(diǎn)到兩個(gè)相干波源的距離之差是波長(zhǎng)整數(shù)倍，那么該點(diǎn)必為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)解析 M、N連線的中垂線上任一點(diǎn)到M、N的距離都相等，兩列波傳播到該處的振動(dòng)形式一定完會(huì)相同，故一定是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，故A選項(xiàng)正確 答案 A2 (典型例題)水面上有兩個(gè)持續(xù)振動(dòng)的波源，產(chǎn)生的兩列頻率不同的橫波沿水面?zhèn)鞑?，某時(shí)刻，其中一列波的波峰與另一列波的波谷在P點(diǎn)相遇，則相遇后P點(diǎn)的 A.振動(dòng)始終減弱 B振動(dòng)有時(shí)加強(qiáng)，有時(shí)減弱C振幅始終最大 D位移始

7、終為零答案： B 指導(dǎo)：考查波的干涉條件因?yàn)閮闪胁ǖ念l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(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)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(shí)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(diǎn)，剛開(kāi)始振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x=0.5 m處，關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況判斷正確的是 A.質(zhì)點(diǎn)P、Q都首先沿y軸正向運(yùn)動(dòng) Bt=0.75 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P、Q都運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn) Ct=1 s時(shí)刻

8、，質(zhì)點(diǎn)M的位移為+4cmDt=1 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為-4cm答案： D 指導(dǎo)：根據(jù)波的傳播方向可判定P首先向y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，Q也是，所以A錯(cuò)誤；由T=s，所以075 s時(shí)P、Q的振動(dòng)形式傳給M，P、Q本身不隨波遷移，所以B錯(cuò)；ls時(shí)M運(yùn)動(dòng)至負(fù)向最大，所以D對(duì)C錯(cuò)4 (典型例題)根據(jù)多普勒效應(yīng)，我們知道當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減?。挥蓪?shí)驗(yàn)知道遙遠(yuǎn)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(dòng)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(dòng) D宇宙只發(fā)出紅光光譜答案： A 指導(dǎo)：光譜線向紅色部分移動(dòng)，

9、即波長(zhǎng)變長(zhǎng)，由v=f得，f變小，波的頻率變小，說(shuō)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(yù)測(cè)1 如圖14-2-7所示，在直線PQ的垂線OM上，有A、B兩個(gè)完全相同的聲源，A、B到O點(diǎn)的距離分別為6米和1米，兩個(gè)聲源同時(shí)不斷向外發(fā)出波長(zhǎng)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(gè)？ 答案：5個(gè) 指導(dǎo)：O點(diǎn)到兩聲源的路程差為=5米=5·為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，因此兩列波在O點(diǎn)引起的振動(dòng)互相減弱從O點(diǎn)沿直線PQ向兩側(cè)延展到遠(yuǎn)處，到兩聲源的路程差逐漸減小到零，路程差為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的點(diǎn)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(gè)2 如圖14-2-8所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC到BD是兩塊擋塊，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則關(guān)于波經(jīng)過(guò)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(kuò)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(dǎo)：機(jī)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(zhǎng)差不多或小于波長(zhǎng)，由題圖可見(jiàn)兩波紋間距入與AB孔的大小接近，所以水波通過(guò)AB孔會(huì)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(zhǎng)也不變，A、B選項(xiàng)正確AB孔擴(kuò)大后，破壞了明顯衍射的條件，就不會(huì)看到明顯的衍射現(xiàn)象，故C選項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤 3 蝙蝠如果每秒鐘發(fā)射50次超聲波，每次發(fā)出100個(gè)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(gè)波列的長(zhǎng)度及兩波列間隔的長(zhǎng)度；(2)如果聲波進(jìn)入水中傳播，聲波在水中的傳播速度為1450ms，那么波列的長(zhǎng)度及兩波列間隔的長(zhǎng)度又是多少?答案：(1)L=034m，L=646m (2L=145 m，L=2755 m指導(dǎo)：由v=f，可得超聲波的每個(gè)波長(zhǎng)，蝙蝠每

12、次發(fā)出100個(gè)波，故有每個(gè)波列的長(zhǎng)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(zhǎng)度(1)在空氣中，由 v=f得m每個(gè)波列的長(zhǎng)度上L=100=100××10-3（2）在水中，每個(gè)波列的長(zhǎng)度L=100=100××10-3=14.5，兩波列間隔的長(zhǎng)度L=vt-L=()考場(chǎng)熱身探究性命題綜合測(cè)試1 一列橫波沿水平方向傳播，某一時(shí)刻的波形如圖Z14-1所示，則圖中ab、c、d四點(diǎn)在此時(shí)刻具有相同運(yùn)動(dòng)方向的是A.a和c Ba和d Cb和c Db和d答案： BC 指導(dǎo)：同一時(shí)刻的波形上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向分布是有一定規(guī)律的，即在同一個(gè)“單調(diào)區(qū)間”內(nèi)各質(zhì)

13、點(diǎn)的振動(dòng)方向相同，相鄰的“單調(diào)區(qū)間”內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相反由此可見(jiàn) B、C選項(xiàng)正確質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(diǎn)振動(dòng)方向，即“上坡向上，下坡向下”已知任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，可判斷波的傳播方向2 簡(jiǎn)諧機(jī)械波在給定的煤質(zhì)中傳播時(shí)，下列說(shuō)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(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)質(zhì)元走過(guò)的路程等于一個(gè)波長(zhǎng)D振動(dòng)的頻率越高，則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間越短答案： D 指導(dǎo)：機(jī)械波在媒質(zhì)中傳播的速度與媒質(zhì)的密度、彈性有關(guān)，與波的振幅、頻率無(wú)關(guān)，因此4、D錯(cuò)誤；在一個(gè)周期內(nèi)，機(jī)械波的波形向前推進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)，振動(dòng)質(zhì)元

14、仍在原平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，質(zhì)元不隨波遷移，它通過(guò)的路程是振幅的4倍，C錯(cuò)誤；頻率越高，周期越短，波傳播一個(gè)波長(zhǎng)所用的時(shí)間(一個(gè)周期)越短，D正確 3 一列橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖Z14-2中實(shí)線所示，在t=1 s時(shí)刻的波形如圖Z14-2中虛線所示，由此可判定此波的A.波長(zhǎng)是4cm B周期是4s C.振幅是2cm D傳播速度是1cms 答案： AC 指導(dǎo)：由波的圖線直接可知波長(zhǎng)為4 cm，振幅是2cm，由于波的傳播方向沒(méi)有確定，波傳播的波數(shù)也沒(méi)有確定，因此周期、速度都不確定4 如圖Z14-3所示，一列簡(jiǎn)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(diǎn)，如圖所示，某時(shí)刻 P、

15、Q兩質(zhì)點(diǎn)都處于平衡位置，且P、Q間僅有一個(gè)波峰，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到波谷則t的可能值是 A.1個(gè) B2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè) 答案： D 指導(dǎo)：D143所示，共有四種情形Q點(diǎn)第一次到達(dá)波谷的時(shí)間分別是：(1)5 如圖Z14-4所示，一列簡(jiǎn)諧波向右以8.0ms的速度傳播某一時(shí)刻沿波的傳播方向上有a、b兩質(zhì)點(diǎn)，位移大小相等，方向相同，以下說(shuō)法正確的是A.無(wú)論再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間a、b兩質(zhì)點(diǎn)位移不可能大小相等，方向相反 B再經(jīng)過(guò)0.25s，a、b兩質(zhì)點(diǎn)位，移第一次大小相等，方向相反 C.再經(jīng)過(guò)1.0s，a、b兩質(zhì)點(diǎn)第 一次大小相等，方向相反D再經(jīng)過(guò)1.5s，a、b兩質(zhì)點(diǎn)位移第一次大小相等，方向相

16、反 答案： B 指導(dǎo)：只要x=2(m)的質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置要經(jīng)過(guò)時(shí)間 t=(2n+1)+，a、b兩點(diǎn)的位移就等大、反向故B對(duì)6 一列在豎直方向振動(dòng)簡(jiǎn)諧橫波，波長(zhǎng)為，沿正x方向傳播某一時(shí)刻，在振動(dòng)位移向上且大小等于振幅一半的各點(diǎn)中，任取相鄰的兩點(diǎn)P1，P2，已知P1的x坐標(biāo)小于P2的x坐標(biāo)，則1P2,則P1向下運(yùn)動(dòng)，P2向上運(yùn)動(dòng) B若P1P2,則P1向上運(yùn)動(dòng)，P2向下運(yùn)動(dòng) C若P1P2,則P1向上運(yùn)動(dòng)，P2向下運(yùn)動(dòng)D若P1P2，則P1向下運(yùn)動(dòng)，P2向上運(yùn)動(dòng) 答案： AC指導(dǎo)：本題解題關(guān)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(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻

17、的波形圖已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A正向上運(yùn)動(dòng)，如圖中箭頭所示，由此可判定此橫波 A向右傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)B正向上運(yùn)動(dòng) B向右傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)C正向下運(yùn)動(dòng) C向左傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)D正向上運(yùn)動(dòng)D向左傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)E正向下運(yùn)動(dòng) 答案： C 指導(dǎo)：因A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，可判定波向左傳播(后質(zhì)點(diǎn)總是落后于前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng))，然后依一原則可斷定D點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng)8 一列簡(jiǎn)諧橫波在t=20s時(shí)的波形圖，如圖Z14-6所示，圖Z14-7是這列波中P點(diǎn)的振動(dòng)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(dǎo)：由P點(diǎn)的振動(dòng)圖線可知：

18、周期T=2s，t=20s恰是 10T,P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向在t=0時(shí)刻向上，則t=20 s時(shí)也向上，由波的圖象p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向向上，則波沿z軸負(fù)向傳播，=100cm，v=，故選面項(xiàng)B正確 9 某測(cè)量員是這樣利用回聲測(cè)距離的：他站在兩平行峭壁間某一位置鳴槍，經(jīng)過(guò)1.00 s第1次聽(tīng)到回聲，又經(jīng)過(guò)0.50s再次聽(tīng)到回聲已知聲速為340ms則兩峭壁間的距離為_(kāi)m 答案：425 m 指導(dǎo)：假設(shè)兩峭壁間的距離為s，測(cè)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(tīng)到回聲t1=100s，第二次聽(tīng)到回聲t2=t1+150s，由此可得2s1 =vt1，2s2=vt2將上式整理得10 一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，在t1=0和t2=0.05s時(shí)，其波形圖分別用如圖Z14-8所示中的實(shí)線、虛線表示求： (1)這列波可能具有的波速；(2)當(dāng)波速為280ms時(shí)，波傳播的方向?此時(shí)質(zhì)點(diǎn)p從圖中位置運(yùn)動(dòng)至波谷所需的最短時(shí)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(fù)向傳：v=(120+160n)m/s(n=0，1，2) (2)最短時(shí)