2025版高考物理一轮总复习考点突破第8章机械振动机械波第21讲机械波考点4波的干涉衍射多普勒效应

考点4波的干涉、衍射、多普勒效应(基础考点·自主探究)1．波的干涉中振动加强点和减弱点的推断(1)依据干涉图样推断①波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，确定是加强点；②波峰与波谷的交点确定是减弱点。(2)依据路程差推断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的路程差Δr。①当两波源振动步调一样时：若Δr＝nλ(n＝0,1,2…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2…)，则振动减弱。②当两波源振动步调相反时：若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2…)，则振动减弱。2．对波的衍射的理解(1)衍射是否明显，要看孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的比值，比值越小，衍射现象相对越明显。(2)任何时候都会产生衍射现象，只有明显和不明显的差异。当衍射现象弱时，可认为波沿直线传播。3．多普勒效应的成因与推断(1)接收频率：视察者接收到的频率等于视察者在单位时间内接收到的完全波的个数。当波以速度v通过视察者时，时间t内通过的完全波的个数为N＝eq\f(vt,λ)。(2)推断方法：当波源与视察者相互靠近时，视察者接收到的频率变大，相互远离时，接收到的频率变小。【跟踪训练】(波的叠加)(2024·湖南卷)如图(a)，在匀整介质中有A、B、C和D四点，其中A、B、C三点位于同始终线上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB。t＝0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时起先振动，振动图像均如图(b)所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4m。下列说法正确的是(C)A．这三列波的波速均为2m/sB．t＝2s时，D处的质点起先振动C．t＝4.5s时，D处的质点向y轴负方向运动D．t＝6s时，D处的质点与平衡位置的距离是6cm[解析]由图(b)的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速为v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4m,4s)＝1m/s，A错误；由图(a)可知，D处距离波源最近的距离为3m，故起先振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为tC＝eq\f(DC,v)＝eq\f(3m,1m/s)＝3s，故t＝2s时，D处的质点还未起先振动，B错误；由几何关系可知AD＝BD＝5m，波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为tAB＝eq\f(AD,v)＝eq\f(5m,1m/s)＝5s，故t＝4.5s时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为t1＝t－tC＝1.5s，由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，C正确；t＝6s时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2＝t－tC＝3s，由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷；t＝6s时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3＝t－tAB＝1s，由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰。依据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y＝2A－A＝2cm，故t＝6s时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm，D错误。故选C。(波的干涉)(2024·浙江卷)如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调整A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d＝15cm，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则(C)A．声波的波长λ＝15cmB．声波的波长λ＝30cmC．两声波的振幅之比为3∶1D．两声波的振幅之比为2∶1[解析]A、B两管等长时，声波的振动加强，将A管拉长d＝15cm后，两声波在O点减弱，依据题意设声波强度与振幅平方成正比，且O处的声波强度比值为4∶1，则eq\f(A1＋A2,A1－A2)＝eq\f(2,1)，可得两声波的振幅之比eq\f(A1,A2)＝eq\f(3,1)，故C正确，D错误；依据振动减弱的条件可得eq\f(λ,2)＝2d，解得λ＝60cm，故A、B错误。故选C。(波的干涉图样)(多选)两列频率相同、振幅分别为5cm和7cm的横波发生干涉时，某一时刻的图样如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，下列关于K、M、N三点的说法正确的是(BCD)A．质点K为振动减弱的点B．经过一段时间，质点M、N的位移大小可能相等C．质点N的振幅为2cmD．由图中时刻再经过eq\f(1,4)周期时，质点M的位移为零[解析]质点K为波谷与波谷的相遇点，为振动加强的点，选项A错误；质点M是振动加强点，质点N是振动减弱点，此时质点M的位移为12cm，质点N的位移为2cm；经过一段时间，质点M、N的位移大小可能相等，选项B正确；质点N是振动减弱点，振幅为7cm－5cm＝2cm，选项C正确；题图中时刻质点M在波峰，再经过eq\f(1,4)周期时，质点M的位移为零，选项D正确。(波的衍射)如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于(B)A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域 D．阴影Ⅲ以外区域[解析]由题图可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B与波长长度差不多。依据波发生明显衍射的条件知，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，故选项A、C、D错误；该波的波长与小孔B差不多，能够发生明显的衍射，故在阴影区Ⅱ、Ⅲ之内存在明显的衍射波的波形，故选项B正确。(多普勒效应)蝙蝠在洞窟中飞来飞去时，有效利用超声脉冲导航，这种超声脉冲以持续1ms或不到1ms的时间短促放射，且每秒重复放射几次。假定蝙蝠的超声脉冲放射频率为35000Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的过程中，下列说法正确的是(B)A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于35000HzB．墙壁接收到的超声脉冲频率大于35000HzC．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率小于35000HzD．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲