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 .pdf

《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 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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 .pdf（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、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，应了解以下内容：判断波的干涉现象中某点是振动加强还是振动减弱点的方法是； 1从位移上判断，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.从速度上判断，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从距离上判断若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14-2-1 所示，已知

2、波的传播速度均为v，图中标尺每格长度为J，在图中画出又经过t=7l v 时的波形命题目的与解题技巧：考查波的叠加原理注意波的传播时间可以用t=vs来求，波叠加是矢量叠加 解析 经过 t=vl 7，两列波正好波峰与波谷叠加 答案 如图 14-2-2所示2 (典型例题 ) 声波属于机械波，下列有关声波的描述中正确的是 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： 声波的频率由波源决定，波速由介质决定，波长由波源和介质共同决定同一列声波，频率相

3、同，进入不同的介质，波速不同，由=vf ，则波长不同，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 和观察者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 vpvs，vAvp，空气相对于地面没有流动 (1)若声源相继发出两个声信号，时间间隔为t ，请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程中，确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔t ；(2) 请利用 (1) 的结果，推导此情形下观察者接收到的

4、声波频率与声源发出的声波频率间的关系式答案： (1)fvvvftvvtspvpVPvpAAt)2(指导： (1) 设 t1、t2为声源 S 发出的两个信号的时刻，t1、 t2，为观察者接收到两个信号的时刻，则第一个信号经过 (t1 t1) 时间被观察者A接收到，第二个信号经过(t2 t2) 时间被观察者A接收到且有 t2-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察者的过程中，它们运动的距离关系如D14 2 ( 甲) 、( 乙)所示可得tvsttvLttvttvLttvApAP)()(),()(12221111由以上各式，得tvvvv

5、tAPSP(2)设声源发生声波的振动周期为了，这样，由以上结论， 观察者接收到的声波振动的周期T为TvvvvTApsp精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页由此可得，观察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是振动情况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，则 A.a处质点的位移始终为2A Bc 处质点的位移终为-2A Cb 处质点的振幅为

6、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的振动情况完全相同，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 两个振动情况完全一样的振源，在水面上形成两列水波在 MN连线的中垂线上有a、b、c 三点已知某时刻a 点是两波谷相遇点，b 点是两波峰相遇点，则可以判断 c 点 A.一定是振动

7、加强的点 B一定是两波峰相遇点 C一定是两波谷相遇点D.条件不足无法判断命题目的与解题技巧： 考查波的干涉加强与减弱条件被研究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一定完会相同，故一定是振动加强的点，故A选项正确 答案 A 2 (典型例题 ) 水面上有两个持续振动的波源，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，则相遇后P点的 A.振动始终减弱 B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： 考查波的干涉条件因

8、为两列波的频率不同，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=-210-1 m 和 x=1210-1 m 处，两列波的波速均为v=0.4ms，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 ) ，此刻平衡位置处于xt=0.2 m和 0.8 m 的 P、Q两质点，刚开始振动质点M的平衡位置处于x=0.5 m 处，关于各质点运动情况判断正确的是 A.质点 P、Q都首先沿 y 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

9、+4cm Dt=1 s时刻，质点 M的位移为 -4cm 答案： D 指导： 根据波的传播方向可判定P 首先向 y 轴负向运动， Q也是，所以A 错误；由T=1/vs，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 ) 根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小；由实验知道遥远的星系所生成的光谱都呈现“红移”，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

10、 - -第 2 页，共 5 页 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答案： A 指导： 光谱线向红色部分移动，即波长变长，由v=f得， f 变小，波的频率变小，说明地球和这些星系的距离正在拉大，故可判断出宇宙正在膨胀新高考命题方向预测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 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=52为半波长

11、的奇数倍，因此两列波在O点引起的振动互相减弱从O点沿直线 PQ向两侧延展到远处，到两声源的路程差逐渐减小到零，路程差为半波长奇数倍的点先后有32和2，故在直线PQ上从到 +的范围内，声波干涉减弱的区域共有5 个2 如图 14-2-8所示是观察水面波衍射的实验装置，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况，每两条相邻波纹( 图中曲线 ) 之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是 A.此图能明显观察到波的衍射现象 B挡板前后波纹间距离相等 C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增

12、大，能更明显观察到衍射现象答案： 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 一定，可知减小，减弱了衍射，D选项错误3 蝙蝠如果每秒钟发射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

13、列间隔的长度；(2) 如果声波进入水中传播，声波在水中的传播速度为1450m s，那么波列的长度及两波列间隔的长度又是多少? 答案： (1)L=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35104 .310340fvm每个波列的长度上L=100=1003.4 10-3=0.34 两列波间隔的长度.46.6)34. 0501340(mmLvtL（2）在水中，,105.1410145035

14、mfv每个波列的长度L=100=10014.510-3=14.5，两波列间隔的长度 L=vt-L=(.55.27)45.15011450mm)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，则图中ab、c、d 四点在此时刻具有相同运动方向的是A.a 和 c Ba 和 d Cb 和 c Db 和 d 答案： BC 指导： 同一时刻的波形上各质点的振动方向分布是有一定规律的，即在同一个“单调区间”内各精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页质点的振动方向相同，相邻的“单调区间”内质点运

15、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一确定的规律如可用口诀法判断质点振动方向，即“上坡向上，下坡向下”已知任何一个质点的振动方向，可判断波的传播方向2 简谐机械波在给定的煤质中传播时，下列说法正确的是A. 振幅越大，则波传播的速度越快 B振幅越大，则波传播的速度越慢 C.在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长D振动的频率越高，则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进一个波长，振动质元仍在原平衡位置附近做往复运动，质元不

16、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1cms 答案： AC 指导： 由波的图线直接可知波长为4 cm，振幅是 2cm，由于波的传播方向没有确定，波传播的波数也没有确定，因此周期、速度都不确定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，如图所示，某时刻 P 、

17、Q两质点都处于平衡位置，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则t 的可能值是A.1 个 B2 个 C.3个 D.4个答案： D 指导： D143 所示，共有四种情形Q 点第一次到达波谷的时间分别是：(1).)(43)( ,4)( ,23bvLdvLcvLbvL5 如图 Z14-4 所示，一列简谐波向右以8.0ms 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，以下说法正确的是A. 无论再经过多长时间a、b 两质点位移不可能大小相等，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、

18、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=2(m)的质点回到平衡位置 要经过时间 t=(2n+1)+4T ，a、b 两点的位移就等大、反向sTsvT25.04, 1故 B对6 一列在竖直方向振动简谐横波，波长为，沿正 x 方向传播某一时刻，在振动位移向上且大小等于振幅一半的各点中，任取相邻的两点P1，P2，已知 P1的 x 坐标小于 P2的 x 坐标，则 A.若 P1P22, 则 P1向下运动， P2向上运动 B若 P1P22, 则 P1向上运动， P2向下运动 C若 P1P22, 则 P1向上运动， P2向

19、下运动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页D若 P1P22，则 P1向下运动， P2向上运动答案： AC指导： 本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，依图示可判断7 如图 Z14-5 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 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(后质点总是落后

20、于前一质点的振动)，然后依一原则可断定 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 Dv=50cm 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，则t=20 s 时也向上，由波的图象p 点运动方向向上，则波沿z 轴负向传播， =100cm ，v=scmT/5020100，故选面项B正确9 某测量员是这样利用回声测距离的：

21、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340m s 则两峭壁间的距离为_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，则 s=s1+s2第一次听到回声t1=100s ，第二次听到回声t2=t1+150s，由此可得2s1 =vt1，2s2=vt2将上式整理得.425221mvtvts10 一列简谐横波在x 轴上传播，在t1=0 和 t2=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 280m s

22、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+160n)m/s(n=0 ，1，2) 波向 x 负向传： v=(120+160n)m/s(n=0 ，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 具有多值若波沿 x 轴正向传播，则，s=x1+n=(2+8n)m(n= 0 ，1，2， ) ./)16040(05. 082smnnssv若波向 x 轴负方向传播，则s=x2+n=(6+8n)m(n =01，2，) ，05.082nssv=(120+160n)m/s 式也可合并为v-(40+80k)m/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k38040280，所以波向负x 传播故P点第一次到达波谷的相同时间里，波向左移精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页