2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第三節(jié)波的衍射干涉和多普勒效應(yīng)學(xué)案新人教版

PAGE5-第三節(jié)波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)1．波可以繞過障礙物傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。衍射是波特有的現(xiàn)象。2．當(dāng)縫、孔的寬度或障礙物的尺寸與波長相差不多或者比波長更小時(shí)才會(huì)有明顯的衍射現(xiàn)象。3．頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。所形成的圖樣叫做干涉圖樣，波的干涉是波特有的現(xiàn)象。4．兩列波必需頻率相同才能發(fā)生干涉現(xiàn)象。5．兩列波疊加，任何一個(gè)支點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和。6．兩列波發(fā)生干涉現(xiàn)象，假如某區(qū)域中心到兩列波波源處的距離差等于波長的整數(shù)倍，則該區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)；假如某區(qū)域中心到兩列波波源處的距離差等于半波長的奇數(shù)倍，則該區(qū)域振動(dòng)減弱。7．由于波源和視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使視察者接收到的波的頻率與波的實(shí)際頻率不同的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。8．當(dāng)視察者相對(duì)波源靜止時(shí)，視察者接受到的頻率等于波的頻率；當(dāng)視察者相對(duì)波源靠近時(shí)，視察者接受到的頻率大于波的頻率；當(dāng)視察者相對(duì)波源遠(yuǎn)離時(shí)，視察者接受到的頻率小于波的頻率。9．設(shè)波源S振動(dòng)的頻率為f，波源和視察者A沿同始終線運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于地面的速度分別為vS和vA。波在介質(zhì)中的傳播速度為vp，且vS<vp，vA<vp，則視察者接收到的頻率為f′＝eq\f(vP－vA,vP－vS)f。例1(多選)如圖是視察水面波衍射的試驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源。圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播狀況，每兩條相鄰水紋(圖中曲線)間的距離表示一個(gè)波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播狀況，下列說法中正確的是()A．此時(shí)能明顯視察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后水紋間距離相等C．假如將孔AB擴(kuò)大，有可能視察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．假如孔的大小不變，將波源的頻率增大，將能更明顯地視察到衍射現(xiàn)象【解析】此時(shí)孔的尺寸與波長相近，能視察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以A選項(xiàng)正確；衍射不變更波速和頻率，所以B選項(xiàng)正確；孔擴(kuò)大后，將漸漸偏離發(fā)生明顯衍射的條件，所以C選項(xiàng)正確；而波源頻率增大，會(huì)使波長變小，不符合明顯衍射條件，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。所以選A、B、C?！敬鸢浮緼BC例2如圖表示兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種勻稱介質(zhì)中相遇。圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，c和f分別為ae和bd的中點(diǎn)，則：(1)在a、b、c、d、e、f六點(diǎn)中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是________，振動(dòng)減弱的點(diǎn)是________。(2)若兩振源S1和S2振幅相同，此時(shí)刻位移為零的點(diǎn)是______。(3)畫出此時(shí)刻a、c、e連線上，以a為起點(diǎn)的一列完整波形，標(biāo)出e點(diǎn)?！窘馕觥?1)a、e兩點(diǎn)分別是波谷與波谷、波峰與波峰相交的點(diǎn)，故此兩點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；c點(diǎn)處在a、e連線上，且從運(yùn)動(dòng)的角度分析a點(diǎn)的振動(dòng)形式恰沿該線傳播，故c點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，同理b、d是振動(dòng)減弱點(diǎn)，f也是振動(dòng)減弱點(diǎn)。(2)因?yàn)镾1、S2振幅相同，振動(dòng)最強(qiáng)區(qū)的振幅為2A，最弱區(qū)的振幅為零，位移為零的點(diǎn)是b、c、d、f。(3)題圖中對(duì)應(yīng)時(shí)刻a處在兩波谷的交點(diǎn)上，即此時(shí)刻a在波谷，同理e在波峰，所以所對(duì)應(yīng)的波形如圖所示。【答案】(1)a、c、eb、d、f(2)b、c、d、f(3)見解析1．(多選)下列選項(xiàng)利用了多普勒效應(yīng)的是()A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來推斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度B．交通警察向行進(jìn)中的汽車放射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來，依據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變更，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上可推斷火車的運(yùn)動(dòng)狀況D．有閱歷的戰(zhàn)士利用炮彈飛行的尖嘯聲推斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去2．(多選)圖中S為在水面上振動(dòng)的波源，M、N是水面上的兩塊擋塊，其中N板可以上下移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測得A處水沒有振動(dòng)，為使A處水也能發(fā)生振動(dòng)，可采納的方法是()A．使波源的頻率增大B．使波源的頻率減小C．移動(dòng)N使狹縫的間距增大D．移動(dòng)N使狹縫的間距減小3．(多選)如圖甲所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回?fù)u擺，據(jù)圖乙，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在點(diǎn)C向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在點(diǎn)C向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)變低4．兩列沿相反方向傳播的振幅和波長都相同的半波，如圖甲所示，在相遇的某一時(shí)刻兩列波“消逝”，如圖乙，此時(shí)圖中a、b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是()A．a(chǎn)向上，b向下 B．a(chǎn)向下，b向上C．a(chǎn)、b都靜止 D．a(chǎn)、b都向上5．如圖所示為一大型消遣場所內(nèi)進(jìn)行“絕技表演”時(shí)的俯視效果的草圖。表演者騎著摩托車在球體的內(nèi)壁以恒定的速率做“飛檐走壁”的表演，在離表演者很遠(yuǎn)的觀眾席后排P點(diǎn)的觀眾聽到摩托聲的感覺應(yīng)是()A．觀眾接收到摩托車在A點(diǎn)發(fā)出聲音的頻率最大B．觀眾接收到摩托車在B點(diǎn)發(fā)出聲音的頻率最大C．觀眾接收到摩托車在C點(diǎn)發(fā)出聲音的頻率最大D．觀眾接收到摩托車在C點(diǎn)和D點(diǎn)發(fā)出聲音的頻率相同6．當(dāng)火車駛近時(shí)，視察者覺得它的汽笛的基音比駛?cè)r(shí)高一個(gè)音(即頻率高到eq\f(9,8)倍)，設(shè)聲速v＝340m/s，求火車的速率。1．下列物理現(xiàn)象：①在春天里一次閃電過后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕；②“聞其聲而不見其人”；③學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音；④當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們駛來時(shí)，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高。分別屬于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)2．波長為0.01m的超聲波，經(jīng)過某一小孔時(shí)，發(fā)生了明顯的衍射現(xiàn)象，則這個(gè)小孔的直徑大約是()A．0.01mm B．0.01cmC．0.01km D．0.01m3．如圖所示，向左勻速運(yùn)動(dòng)的小車發(fā)出頻率為f的聲波，車左側(cè)A處的人感受到的聲波的頻率為f1，車右側(cè)B處的人感受到的聲波的頻率為f2，則()A．f1<f,f2<f B．f1<f,f2>fC．f1>f,f2>f D．f1>f,f2<f4．(多選)如圖所示，實(shí)線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷，此刻，M是波峰與波峰相遇點(diǎn)，下列說法中正確的是()A．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)O正處在平衡位置B．P、N兩點(diǎn)始終處于平衡位置C．點(diǎn)M到兩波源的距離之差肯定是波長的整數(shù)倍D．從該時(shí)刻起，經(jīng)過eq\f(1,4)周期，質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)平衡位置5．(多選)如圖所示為兩列相干波某時(shí)刻的波峰和波谷位置，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實(shí)線與虛線間的距離為0.2m，波速為1m/s，在圖示范圍內(nèi)可以認(rèn)為這兩列波的振幅均為1cm，C點(diǎn)是B、D兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)，則()A．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的高度差為2cmB．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)C．F點(diǎn)到兩波源的路程差為零D．經(jīng)0.1s，A點(diǎn)的位移為零第三節(jié)波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)課堂練習(xí)1．ABD2.BD3.AD4.B5.C6．【答案】20m/s【解析】設(shè)汽笛原來的頻率為f，分析可知，