2025届高考物理一轮复习第十四章机械振动和机械波第三节波的衍射干涉和多普勒效应学案新人教版

PAGE5-第三节波的衍射、干涉和多普勒效应1．波可以绕过障碍物传播的现象叫做波的衍射。衍射是波特有的现象。2．当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或者比波长更小时才会有明显的衍射现象。3．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，这种现象叫做波的干涉。所形成的图样叫做干涉图样，波的干涉是波特有的现象。4．两列波必需频率相同才能发生干涉现象。5．两列波叠加，任何一个支点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和。6．两列波发生干涉现象，假如某区域中心到两列波波源处的距离差等于波长的整数倍，则该区域振动加强；假如某区域中心到两列波波源处的距离差等于半波长的奇数倍，则该区域振动减弱。7．由于波源和视察者之间有相对运动，使视察者接收到的波的频率与波的实际频率不同的现象叫做多普勒效应。8．当视察者相对波源静止时，视察者接受到的频率等于波的频率；当视察者相对波源靠近时，视察者接受到的频率大于波的频率；当视察者相对波源远离时，视察者接受到的频率小于波的频率。9．设波源S振动的频率为f，波源和视察者A沿同始终线运动，相对于地面的速度分别为vS和vA。波在介质中的传播速度为vp，且vS<vp，vA<vp，则视察者接收到的频率为f′＝eq\f(vP－vA,vP－vS)f。例1(多选)如图是视察水面波衍射的试验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播状况，每两条相邻水纹(图中曲线)间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播状况，下列说法中正确的是()A．此时能明显视察到波的衍射现象B．挡板前后水纹间距离相等C．假如将孔AB扩大，有可能视察不到明显的衍射现象D．假如孔的大小不变，将波源的频率增大，将能更明显地视察到衍射现象【解析】此时孔的尺寸与波长相近，能视察到明显的衍射现象，所以A选项正确；衍射不变更波速和频率，所以B选项正确；孔扩大后，将渐渐偏离发生明显衍射的条件，所以C选项正确；而波源频率增大，会使波长变小，不符合明显衍射条件，所以D选项错误。所以选A、B、C。【答案】ABC例2如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种匀称介质中相遇。图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd的中点，则：(1)在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是________，振动减弱的点是________。(2)若两振源S1和S2振幅相同，此时刻位移为零的点是______。(3)画出此时刻a、c、e连线上，以a为起点的一列完整波形，标出e点。【解析】(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点，故此两点为振动加强点；c点处在a、e连线上，且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播，故c点是振动加强点，同理b、d是振动减弱点，f也是振动减弱点。(2)因为S1、S2振幅相同，振动最强区的振幅为2A，最弱区的振幅为零，位移为零的点是b、c、d、f。(3)题图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此时刻a在波谷，同理e在波峰，所以所对应的波形如图所示。【答案】(1)a、c、eb、d、f(2)b、c、d、f(3)见解析1．(多选)下列选项利用了多普勒效应的是()A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来推断遥远天体相对于地球的运动速度B．交通警察向行进中的汽车放射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，依据接收到的频率发生的变更，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．铁路工人把耳朵贴在铁轨上可推断火车的运动状况D．有阅历的战士利用炮弹飞行的尖啸声推断飞行炮弹是接近还是远去2．(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡块，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动，为使A处水也能发生振动，可采纳的方法是()A．使波源的频率增大B．使波源的频率减小C．移动N使狭缝的间距增大D．移动N使狭缝的间距减小3．(多选)如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摇摆，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低4．两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波，如图甲所示，在相遇的某一时刻两列波“消逝”，如图乙，此时图中a、b质点的振动方向是()A．a向上，b向下 B．a向下，b向上C．a、b都静止 D．a、b都向上5．如图所示为一大型消遣场所内进行“绝技表演”时的俯视效果的草图。表演者骑着摩托车在球体的内壁以恒定的速率做“飞檐走壁”的表演，在离表演者很远的观众席后排P点的观众听到摩托声的感觉应是()A．观众接收到摩托车在A点发出声音的频率最大B．观众接收到摩托车在B点发出声音的频率最大C．观众接收到摩托车在C点发出声音的频率最大D．观众接收到摩托车在C点和D点发出声音的频率相同6．当火车驶近时，视察者觉得它的汽笛的基音比驶去时高一个音(即频率高到eq\f(9,8)倍)，设声速v＝340m/s，求火车的速率。1．下列物理现象：①在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；②“闻其声而不见其人”；③学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；④当正在鸣笛的火车向着我们驶来时，我们听到汽笛声的音调变高。分别属于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效应B．折射、衍射、多普勒效应、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效应D．衍射、折射、干涉、多普勒效应2．波长为0.01m的超声波，经过某一小孔时，发生了明显的衍射现象，则这个小孔的直径大约是()A．0.01mm B．0.01cmC．0.01km D．0.01m3．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则()A．f1<f,f2<f B．f1<f,f2>fC．f1>f,f2>f D．f1>f,f2<f4．(多选)如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是()A．该时刻质点O正处在平衡位置B．P、N两点始终处于平衡位置C．点M到两波源的距离之差肯定是波长的整数倍D．从该时刻起，经过eq\f(1,4)周期，质点M到达平衡位置5．(多选)如图所示为两列相干波某时刻的波峰和波谷位置，实线表示波峰，虚线表示波谷，相邻实线与虚线间的距离为0.2m，波速为1m/s，在图示范围内可以认为这两列波的振幅均为1cm，C点是B、D两点连线的中点，则()A．图示时刻A、B两点的高度差为2cmB．图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动C．F点到两波源的路程差为零D．经0.1s，A点的位移为零第三节波的衍射、干涉和多普勒效应课堂练习1．ABD2.BD3.AD4.B5.C6．【答案】20m/s【解析】设汽笛原来的频率为f，分析可知，