2022年高中物理二轮总复习教案波的干涉和衍射声波和多普勒效应.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 命题点 2 波的干涉和衍射、声波和多普勒效应本类考题解答锦囊解答“ 波的干涉和衍射、声波和多普勒效应” 一类试题,应明白以下内容：判定波的干涉现象中某点是振动加强仍是振动减弱点的方法是； 1从位移上判定,振动加强点最大位移的大小是两列波振幅的和、即“ 波峰与波峰相遇” 或“ 波谷与波谷相遇” 2. 从速度上判定,两列波引起质点振动的速度方向相同即为加强点,相反即为减弱点,所以加强点的位移也可以是零； 3从距离上判定如空间某点到两个波源距离之差是波长整数倍时为加强点；是半波长奇数倍时为减弱点,而与时间无关,高考最新热门题14-2-1 所示,已知波

2、的传播速度均为v,1 典型例题 A 、B 两波相向而行, 在某时刻的波形与位置如图图中标尺每格长度为J,在图中画出又经过t=7l v 时的波形t=s 来求,波叠加是矢量叠加v命题目的与解题技巧：考查波的叠加原理留意波的传播时间可以用 解析 经过 t=l7 ,两列波正好波峰与波谷叠加v 答案 如图 14-2-2所示2 典型例题 声波属于机械波,以下有关声波的描述中正确选项 A.同一列声波在各种介质中的波长是相同的 B声波的频率越高,它在空气中传播的速度越快 C.声波可以绕过障碍物传播,即它可以发生衍射D人能辨别不同乐器同时发出的声音,证明声波不会发生干涉答案： C 指导： 声波的频率由波源打算,

3、波速由介质打算,波长由波源和介质共同打算同一列声波,频率相同,进入不同的介质,波速不同,由 =vf ,就波长不同,所以 A 选项错误；不同波进入同一种介质中的波速是相同的,所以 B 选项错误；干涉和衍射是波的特性,一切波都可以进行波的干涉和衍射,所以 C选项正确,D错误3 典型例题 如图 14-2-3 所示,声源 S 和观看者 A 都沿 x 轴正方向运动,相对于地面的速率分别为vs 和 vA,空气中声音传播的速率为 vp,设 vpv s,v Avp,空气相对于地面没有流淌 1 如声源相继发出两个声信号,时间间隔为t ,请依据发出的这两个声信号从声源传播到观看者的过程中,确定观看者接收到这两个声

4、信号的时间间隔t ；2 请利用 1 的结果,推导此情形下观看者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式名师归纳总结 答案： 1tvpv tt2fvpv Asf第 1 页,共 5 页vPVAvpv指导： 1 设 t1、t2为声源 S 发出的两个信号的时刻,t1 、 t2 ,为观看者接收到两个信号的时刻,就第一个信号经过 t1 t1 时间被观看者A接收到,其次个信号经过t2 t2 时间被观看者A 接收到且有 t 2-t1= t,t2-t1= t. 设声源发出第一个信号时,S、A 两点间的距离为L,两个声信号从声源传播到观看者的过程中,它们运动的距离关系如D142 甲 、 乙 所示可得v P

5、t1t1LvA t1t1,vp t2t2LvAt2t1vst由以上各式,得tv PvStv PvA2设声源发生声波的振动周期为了,这样,由以上结论, 观看者接收到的声波振动的周期T 为TvpvsTvpvA- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由此可得,观看者接收到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为 4 典型例题 如图 14-2-4 所示, S1、 S2是振动情形完全相同的两个机械波波源,振幅为 A,a、b、c 三点分别位于 S1、 S2 连线的中垂线上,且 ab=bc某时刻 a 是两列波的波峰相遇点,c 是两列波的波谷相遇点,就 A.a 处质点的位移始

6、终为 2A Bc 处质点的位移终为-2A Cb 处质点的振幅为 2A Dc 处质点的振幅为 2A 答案： CD 指导： 由波的干涉条件知,题中所给的波源S1、 S2 的振动情形完全相同,在同一种介质中形成的两列波在相遇时能发生干涉现象图中 a、b、c 三点各自到两个波源距离相等,都是振动的加强区但是加强区中的质点不是任意时刻处于波峰或波谷,而是加强区中的质点在振动过程中的振幅大于其他质点所以 A、B都错,而 C、D都对 题点经典类型题 1 典型例题 如图 14-2-5 所示,水面上有 M、 N 两个振动情形完全一样的振源,在水面上形成两列水波在 MN连线的中垂线上有 a、 b、 c 三点已知某

7、时刻 a 点是两波谷相遇点,b 点是两波峰相遇点,就可以判定 c 点 A. 肯定是振动加强的点 B肯定是两波峰相遇点 C肯定是两波谷相遇点D. 条件不足无法判定命题目的与解题技巧：考查波的干涉加强与减弱条件被讨论点到两个相干波源的距离之差是波长整数倍,那么该点必为振动加强点 解析 M 、N 连线的中垂线上任一点到 M、N 的距离都相等,两列波传播到该处的振动形式肯定完会相同,故肯定是振动加强的点,故 A 选项正确 答案 A 2 典型例题 水面上有两个连续振动的波源,产生的两列频率不同的横波沿水面传播,某时刻,其中一列波的波峰与另一列波的波谷在 P点相遇,就相遇后 P点的 A. 振动始终减弱 B

8、振动有时加强,有时减弱C振幅始终最大 D位移始终为零答案： B 指导： 考查波的干涉条件由于两列波的频率不同,所以不是相干波,不发生波的干涉 3 典型例题 如图 14-2-6 所示,两列简谐横波分别沿 x 轴正方向和负方向传播,两波源分别位于 x=-2 10-1 m 和 x=12 10-1 m 处,两列波的波速均为 v=0.4m s,两波源的振幅均为 A=2cm图示为 t=0 时刻两列波的图像 传播方向如图 ,此刻平稳位置处于 xt=0.2 m 和 0.8 m 的 P、Q两质点,刚开头振动质点 M的平衡位置处于 x=0.5 m 处,关于各质点运动情形判定正确选项 A. 质点 P、Q都第一沿 y

9、 轴正向运动 Bt=0.75 s 时刻,质点 P、Q都运动到 M点 Ct=1 s 时刻,质点 M的位移为 +4cm Dt=1 s 时刻,质点 M的位移为 -4cm 答案： D 指导： 依据波的传播方向可判定 P 第一向 y 轴负向运动, Q也是,所以 A 错误；由T= / v 1 s,所以 075 s 时 P、Q的振动形式传给 M, P、 Q本身不随波迁移,所以 B 错； ls时 M运动至负向最大,所以 D对 C错 4 典型例题 依据多普勒效应,我们知道当波源与观看者相互接近时,观看者接收到的频率增大；假如二者远离,观看者接收到的频率减小；由试验知道遥远的星系所生成的光谱都出现“ 红移” ,即

10、光谱线都向红色部分移动了一段距离,由此现象可知名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - A.宇宙在膨账 B宇宙在收缩C. 宇宙部分静止不动 D宇宙只发出红光光谱v=f得, f 变小,波的频率变小,说明地球和答案： A 指导： 光谱线向红色部分移动,即波长变长,由这些星系的距离正在拉大,故可判定出宇宙正在膨胀 新高考命题方向猜测1 如图 14-2-7 所示,在直线 PQ的垂线 OM上,有 A、B 两个完全相同的声源,A、 B到 O点的距离分别为 6 米和 1 米,两个声源同时不断向外发出波长都为 2 米的完全相同的声波,在直线

11、 PQ上从 - 到 +曲的范围内,声波干涉减弱的区域共有多少个？答案： 5 个 指导： O点到两声源的路程差为 AB =5 米 =5为半波长的奇数倍,因此两列波在 O点引起的振2动相互减弱从 O点沿直线 PQ向两侧延展到远处,到两声源的路程差逐步减小到零,路程差为半波长奇数倍的点先后有 3和,故在直线 PQ上从到 +的范畴内,声波干涉减弱的区域共有 5 个2 22 如图 14-2-8 所示是观看水面波衍射的试验装置,AC到 BD是两块挡块, AB 是一个孔, O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情形,每两条相邻波纹孔之后的传播情形,以下描述中正确选项 A. 此图能明显观看到波的衍射现象 B

12、挡板前后波纹间距离相等 图中曲线 之间的距离表示一个波长,就关于波经过 C假如将孔AB扩大,有可能观看不到明显的衍射现象D假如孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显观看到衍射现象答案： ABC 指导： 机械波产生明显衍射现象的条件,是小孔或障碍物的尺寸同波长差不多或小于波长,由题图可见两波纹间距入与 AB孔的大小接近,所以水波通过 AB 孔会发生明显的衍射由于衍射后水波的频率不变,波速不变,因此水波的波长也不变,A、B 选项正确 AB孔扩大后,破坏了明显衍射的条件,就不会看到明显的衍射现象,故 C选项正确波源频率增加,即 f 增加,由 =v,v 肯定,可知 减小,减弱了衍射,D选项错误3 蝙蝠

13、假如每秒钟发射 50 次超声波,每次发出 100 个频率为 105Hz 的波,那么在空气中形成一系列断续的波列,已知空气中声速为 340ms求： 1 每个波列的长度及两波列间隔的长度；2 假如声波进入水中传播,声波在水中的传播速度为 1450ms,那么波列的长度及两波列间隔的长度又是多少 . 答案： 1L=0 34m, L=646m 2L=1 45 m,L=2755 m指导： 由 v= f ,可得超声波的每个波长,蝙蝠每次发出 100 个波,故有每个波列的长度乙：IOOA,每发射一次超声波传播的距离,从而确定出两波间隔的长度1 在空气中,由 v= f 得 vf 10 3405 3 4. 10

14、3 m每个波列的长度上 L=100 =100 3.4 10-3=0.34 两列波间隔的长度 L vt L 340 1 .0 34 m 6 . 46 m .50（ 2）在水中,vf 145010 5 14 . 5 10 3 m , 每个波列的长度 L=100 =100 14.5 10-3=14.5,两波列间隔的长度 L=vt-L= 1450 1 1 . 45 m 27 . 55 m . 50考场热身探究性命题综合测试1 一列横波沿水平方向传播,某一时刻的波形如图Z14-1 所示,就图中ab、c、d 四点在此时刻具有相同运动方向的是A.a 和 c B a 和 d C b 和 c D b 和 d 答

15、案： BC 指导： 同一时刻的波形上各质点的振动方向分布是有肯定规律的,即在同一个“ 单调区间” 内各名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 质点的振动方向相同,相邻的“ 单调区间” 内质点运动方向相反由此可见 B 、C 选项正确质点振动的方向和波传播方向之间有唯独确定的规律如可用口诀法判定质点振动方向,即“ 上坡向上,下坡向下”已知任何一个质点的振动方向,可判定波的传播方向2 简谐机械波在给定的煤质中传播时,以下说法正确选项A. 振幅越大,就波传播的速度越快 B振幅越大,就波传播的速度越慢 C. 在一个周期内,振动质元走

16、过的路程等于一个波长D振动的频率越高,就波传播一个波长的距离所用的时间越短答案： D 指导： 机械波在媒质中传播的速度与媒质的密度、弹性有关,与波的振幅、频率无关,因此 4、D错误；在一个周期内,机械波的波形向前推动一个波长,振动质元仍在原平稳位置邻近做往复运动,质元不随波迁移,它通过的路程是振幅的4 倍, C错误；频率越高,周期越短,波传播一个波长所用的时间 一个周期 越短, D正确 3 一列横波在t=0 时刻的波形如图Z14-2 中实线所示,在t=1 s时刻的波形如图Z14-2 中虚线所示,由此可判定此波的A. 波长是 4cm B 周期是 4s C.振幅是 2cm D传播速度是1cm s

17、答案： AC 指导： 由波的图线直接可知波长为 数也没有确定,因此周期、速度都不确定4 cm,振幅是 2cm,由于波的传播方向没有确定,波传播的波4 如图 Z14-3 所示,一列简谐横波向右传播,波速为 v,沿波传播方向上有相距为上的 P、Q两质点,如下列图,某时刻 P 、Q两质点都处于平稳位置,且 P、 Q间仅有一个波峰,经过时间 t , Q质点第一次运动到波谷就 t 的可能值是A.1 个 B 2 个 C.3 个 D.4 个答案： D 指导： D14 3 所示,共有四种情形13L,bL,c3 LdL.2 v4v4 vbvQ 点第一次到达波谷的时间分别是：5 如图 Z14-4 所示,一列简谐波

18、向右以 8.0m s 的速度传播某一时刻沿波的传播方向上有 a、b 两质点,位移大小相等,方向相同,以下说法正确选项A. 无论再经过多长时间 a、 b 两质点位移不行能大小相等,方向相反 B再经过 0.25s , a、 b 两质点位,移第一次大小相等,方向相反 C. 再经过 1.0s ,a、b 两质点第 一次大小相等,方向相反D再经过 1.5s , a、b 两质点位移第一次大小相等,方向相反答案： B 指导： 只要 x=2m 的质点回到平稳位置 要经过时间 t=2n+1+T ,a、b 两点的位移就等大、反 4向Tv,1sT0. 25s故 B 对46 一列在竖直方向振动简谐横波,波长为 ,沿正

19、x 方向传播某一时刻,在振动位移向上且大小等于名师归纳总结 振幅一半的各点中,任取相邻的两点P1,P2,已知 P1的 x 坐标小于 P2的 x 坐标,就第 4 页,共 5 页 A.如 P1P22, 就 P1向下运动, P2向上运动 B如 P1P22, 就 P1 向上运动, P2 向下运动 C如 P1P22, 就 P1 向上运动, P2 向下运动- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - D如 P1P22,就 P1向下运动, P2向上运动答案： AC 指导： 此题解题关键是依据题意正确作出图示,然后借助 D14-4 所示分别求解,依图示可判定7 如图 Z14-5

20、所示为一简谐横波在某一时刻的波形图已知此时质点 A 正向上运动, 如图中箭头所示,由此可判定此横波 A向右传播,且此时质点B 正向上运动后质点总是落后于前一质点的振动,然后依一原就 B向右传播,且此时质点C正向下运动 C向左传播,且此时质点D正向上运动D向左传播,且此时质点E 正向下运动答案：C 指导： 因 A 点向上运动,可判定波向左传播可肯定 D 点应向上运动8 一列简谐横波在t=20s 时的波形图,如图Z14-6 所示,图 Z14-7 是这列波中P 点的振动图线,那么该波的传播速度和传播方向是 Av=25cms 向左传播 Bv=50cms 向左传播Cv=25cms 向右传播 D v=50

21、cm s 向右传播答案： B 指导： 由 P点的振动图线可知：周期 T=2s,t=20s 恰是 10T,P点的运动方向在 t=0 时刻向上,就 t=20 s 时也向上,由波的图象 p 点运动方向向上,就波沿 z 轴负向传播, =100cm, v= 100 50 cm / s,应选面项 B 正确T 209 某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪,经过 1.00 s 第 1 次听到回声,又经过 0.50s 再次听到回声已知声速为 340ms 就两峭壁间的距离为 _m答案： 425 m 指导：假设两峭壁间的距离为 s,测量员离某一峭壁距离为 s1,离另一峭壁距离为 s2,就

22、s=s 1+s 2第一次听到回声 t 1=1 00s ,其次次听到回声 t 2=t 1+1 50s ,由此可得 2s 1 =vt 1, 2s2=vt2将上式整理得s vt 1 vt 2 425 m .210 一列简谐横波在 x 轴上传播,在 t 1=0 和 t 2=0.05s 时,其波形图分别用如图 Z14-8 所示中的实线、虚线表示求： 1 这列波可能具有的波速；2 当波速为 280ms 时,波传播的方向 .此时质点 p 从图中位置运动至波谷所需的最短时间是多少 . 答案： 1 波向；正向传：v=40+160nm/sn=0 , 1,2 波向 x 负向传： v=120+160nm/sn=0 ,

23、 1,2 2 最短时间 t=2 1 10-2 s 指导： 1 由于题中没有明确波的方向,而波传播有双向性,即可能沿 x 轴正向传播,也可能向负向传播,而波的图象有周期性,在 t 时间内传播的距离 s 具有多值如波沿 x 轴正向传播,就, s= x1+n =2+8nmn= 0 ,1,2, s 2 8 nv 40 160 n m / s . s .0 05如波向 x 轴负方向传播,就 s= x2+n=6+8nmn =01,2, ,v s 2 8 n=120+160nm/s s 0 . 05式也可合并为 v-40+80km/s 当 k0, 2, 4 时,波沿 x 正向传播；当 k=1,3, 5, 时,波沿 x 负向传播 2当波速为280m/s 时,代人上述结果可得k280403,所以波向负x 传播故P 点第一次到达波谷的相80同时间里,波向左移名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页