高中物理二轮总复习教案：波的干涉和衍射、声波和多普勒效应汇总

1、201 1 年高中物理二轮总复习教案：波的干涉和衍射、声波和多普勒效应精品资料命题点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，I 高考最新热

2、门题14-2-1所示，已知波的传播速度均为4 - 2 -11 （典型例题）A、B两波相向而行，在某时刻的波形与位置如图 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.s t= 一来求，波叠加是矢量叠V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加.解析经过t= 7，两列波正好波峰与波谷叠加. v答案如图14-2-2所示H 14 2-32 （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，

3、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Vp<Vs, Va<Vp,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

4、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4t'（2）请利用（1）的结果，推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式.答案：（1） tt （2）f pfVP Vavp vs指导：（1）设t1、t2为声源S发出的两个信号的时刻，tJ、t2',为观察者接收到两个信号的时刻，则第一个信号经过（t J t J ）时间被观察者 A接收到，第二个信号经过（t2t2）时间被观察者 A接收到.且有t2' -tJ =At,t 2' -tJ =At.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仅供学习与交流，如

5、有侵权请联系网站删除 谢谢-7 -LvA(t2t1)vs t观察者的过程中，它们运动的距离关系如D14-2 （甲）、（乙）所示.可vp (t1t1 ) LvA(t1t1),vp(t2t2)由以上各式，得 t也S tvP Va（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Vp VsT T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 Vp Va4 （ 典型例题）如图14-2-4所示,S、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S、&连线的中垂线上，且 ab=bc.某时刻a是两列波的波峰相

6、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 2AB . c处质点的位移终为-2AC . b处质点的振幅为2AD. c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S、&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.口 题点经典类型题1 （ 典型例题）如图14-2-5所示，水面上有 Mk 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

7、MN1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A2 （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

8、.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=-2X10-1 m和x=12X10-1 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B

9、 . t=0.75 s 时刻，质点P、Q都运动到M点C . t=1 s时刻，质点M的位移为+4cmD. t=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= /v 1s,所以0. 75 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A.

10、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.m 新高考命题方向预测1 如图14-2-7所示，在直线PQ的垂线OMI上，有A、B两个完全相同的声源， A、B到。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-8到+8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：。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 。点引起的 2振动互相

11、减弱.从。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 3-和故在直线PQ上从一8到+8的范围内，声波干涉减弱的区域共有5个.222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，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象答案：ABC指导：机械

12、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340m/s.求：（1）每个波列的长度及两波列间隔的长度；（2）如果声波进入水中传播，声

13、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 . 34rn L' =6. 46m （2L=1 . 45 m, L' =27. 55 m.指导：由v=入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=入f得人 - 包0 3.4 103 mf105每个波列的长度上 L=100入=100X3.4 X 10-3=0.34两列波间隔的长度L vt L (340 0.34)m 6.46m. 50(2)在水中，1450 14.5

14、10 3m,每个波列的长度 L=100 =100X14.5X10-3=14.5,两波列f 105间隔的长度 L=vt-L=( 1450 1.45)m 27.55m.) 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，则图中a. b、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是 214-1A.a 和 c B . a 和 d C . b 和 c D . b 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

15、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 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

16、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、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

17、动到波谷.则 t的可能值是A.1个 B . 2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：5如图Z14-4所示，一列简谐波向右以8.0m/s的速度传播.某一时刻沿波的传播方y(1) 3L,(b) ,(c)3L(d)L. 2v 4v 4v bv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、b两质点第一次大小相等，方向相反答案:B指导：只要x=2(m)的质点回到平衡位置要

18、经过时间t=(2n+1)+ T , a、b两点的位移就等大、4D.再经过1.5s , a、b两质点位移第一次大小相等，方向相反反向.T -1,sT 0.25s故 B对.v 46 一列在竖直方向振动简谐横波，波长为入，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p，P2，已知p1的x坐标小于Pjqx坐标，则A.若PR 一，则P1向下运动，P2向上运动2B .若PR金，则P1向上运动，P向下运动C .若P1P2_，则Pi向上运动，P2向下运动2D.若PiP2万，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-

19、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(后一质点总是落后于前一质点的振动)，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A . v=25cm/ s向左传播B . v=50cm

20、/ s向左传播C. v=25cm/ s向右传播D . v=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，入=100cm, v= 1°° 50cm/s ,故选面项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340m/s则两峭壁间的距离为答案：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s=s1+s2