鲁科版选修34 波的干涉、衍射、多普勒效应及其应用 课件（83张）.ppt

例1 两列简谐横波在x轴上沿相反方向传播 如图所示 传播速度都是v 6m s 两列波的频率都是f 30hz 在t 0时刻 这两列波分别传到质点s1 s2时 并使s1和s2都从平衡位置开始向上振动 s1的振幅为2cm s2的振幅为1cm 已知质点a与s1 s2的距离分别为s1a 2 95m s2a 4 25m 当两列波都到达a后 a点的振幅为多大 思路点拨 根据判断振动加强点和减弱点的条件判断a点的振动情况 再求a点的振幅 自主解答 分析两列波传到a点后引起的振动情况 利用波的叠加原理加以处理 两列波的波长两列波到a点的路程差 r s2a s1a 1 3m 6 根据波的干涉知识 可判断质点a为振动减弱点 振幅为两列波的振幅之差 即为1cm 变式训练 水面上有两个振动情况完全相同的波 在两波源a b连线的中垂线上有三点a b c 已知某时刻a点是两波峰相遇点 c点是离a点最近两波谷相遇点 b点介于a c之间 如图所示 下列说法中正确的是 a a是振动加强点 c是振动减弱点b a c都是振动加强点 b是振动减弱点c a b c点都是振动加强点d a c点此时刻振动加强 经过一段时间后变为振动减弱 解析 选c 两个振动情况完全相同的波 相遇后满足相干条件 在它们重叠区域将发生干涉 由于a点是两波峰相遇点 故a点是振动加强点 c点是波谷相遇点 故c点也是振动加强点 由于a c连线是ab中垂线 b到两波源距离相等 故b点是振动加强点 选项c正确 例2 如图所示是观察水面波衍射的实验装置 ac和bd是两块挡板 ab是一个狭缝 o是波源 图中已画出波源所在区域波的传播情况 每两条相邻的波纹 图中曲线 之间距离表示一个波长 则波经过狭缝之后的传播情况 下列描述中正确的是 a 此时能观察到明显的衍射现象b 如果将孔ab扩大 有可能观察不到明显的衍射现象c 挡板前后相邻波纹间距相等d 如果狭缝的大小不变 使波源的频率增大 能更明显地观察到衍射现象 思路点拨 求解此题应抓住以下两点 标准解答 选a b c 由图知孔的尺寸和波长相当 所以能观察到明显地衍射现象 a正确 ab孔扩大 与波长相比 尺寸逐渐变大 就可能看不到明显的衍射现象 b正确 波经过孔后 介质没变 波速不变 又因为频率由振源决定 即频率不变 所以波长也不变 波纹间距在挡板前后相等 c正确 若频率增大 由知 波长减小 衍射现象不会变得更明显 d错 互动探究 在 例2 中 若已知激发的水波的频率为5hz 速度为0 05m s 为使实验现象明显 ac和bd两块挡板构成的狭缝的宽度最好不要超过多少米 解析 由v f知水波的波长 要发生明显衍射 应使狭缝宽度d 即狭缝宽度最好不要超过0 01m 答案 0 01m 例3 公路巡警开车在高速公路上以100km h的恒定速度巡查 在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波 结果该电磁波被那辆轿车反射回来时 巡警车接收到的电磁波频率比发出时低 1 此现象属于a 波的衍射b 波的干涉c 多普勒效应d 波的反射 2 若该路段限速为100km h 则该车是否超速 3 若该车以20m s的速度行进 反射回的频率应怎样变化 标准解答 1 巡警车接收到的电磁波频率比发出时低 此现象为多普勒效应 2 因警车接收到的频率低 由多普勒效应知警车与轿车在相互远离 而警车车速恒定又在后面同向行驶 可判断轿车车速比警车车速大 故该车超速 3 若该车以20m s的速度行进时 此时警车与轿车在相互靠近 由多普勒效应知反射回的频率应偏高 变式训练 一列正在鸣笛的火车 高速通过某火车站站台的过程中 该火车站站台上的工作人员听到笛声的频率 a 变大b 变小c 先变大后变小d 先变小后变大 解析 选c 火车先是靠近工作人员 人感觉频率变大 后是远离工作人员 人感觉频率变小 c正确 1 如图所示 沿一直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等 当他们相遇时可能出现的波形是 解析 选b c 当两列波的前半个波 或后半个波 相遇时 根据波的叠加原理 在前半个波 或后半个波 重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零 而两列波的后半个波 或前半个波 的波形保持不变 所以选项b正确 当两列波完全相遇时 即重叠在一起 由波的叠加原理可知 所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和 即两倍于原振幅 所以选项c正确 a d错误 2 2010 个旧高二检测 关于波的干涉现象 下列说法中正确的是 a 两列波在相遇区域内 一定能发生干涉现象b 两列波相互干涉是波叠加的结果c 只有频率相同的两列波相遇时 才可能形成稳定干涉图样d 振动加强的质点 位移始终最大 解析 选b c 两列相干波 频率相同 振动方向相同 相位差恒定的两列同种类波 在相遇区域才能发生干涉 a错 c正确 波的叠加是波的干涉的成因 b正确 振动加强点的振幅为两列波的振幅之和 位移随时间做周期性变化 d错 3 波源p1和p2发出两列波长相等的水波 某时刻在两列波相遇区域中的p点恰好是两列波的波谷相遇 则质点p a 振动减弱b 振动加强c 位移始终最大d 振动中位移不可能为零 解析 选b 该时刻两列波在p点恰好是波谷相遇 说明两列波引起p点的振动情况相同 即其振幅为两波振幅之和 p点为加强点 a错 b正确 p点的位移在周期性变化 可能为零 c d错 4 下列说法正确的是 a 水波在传播过程中遇到的小孔越大 水波的衍射现象越明显b 水波在传播过程中遇到的障碍物越小 水波的衍射现象越明显c 障碍物越小 波长越短的波越容易看到明显的衍射图样d 衍射现象的明显程度只与波的波长有关 与障碍物的尺寸无关 解析 选b 波的波长越长 障碍物或小孔越小 波的衍射现象越明显 所以b正确 a c d错 5 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断炮弹的飞行方向 他利用的是 a 声波的干涉现象b 声波的衍射现象c 声波的多普勒效应d 声波的反射现象 解析 选c 据多普勒效应现象 当炮弹运动方向靠近战士时 他听到的尖叫声音调较高 炮弹远离战士时 他听到的尖叫声音调较低 即战士靠判断听到的声音频率变化来判断炮弹飞行方向 c正确 一 选择题 本大题共7小题 每小题4分 共28分 1 下列关于两列波相遇时的说法中 错误的是 a 相遇后 两列波的振动情况与相遇前完全相同b 相遇后 振幅小的一列波减弱 振幅大的一列波将加强c 在相遇区域 任一点的总位移等于两列波分别引起的位移矢量和d 相互间能听得清楚 这说明声波在相遇时相互不干扰 解析 选b 相遇时 每列波引起的振动情况都保持不变 而质点的振动则是两列波共同作用的结果 故a c选项说法正确 b选项说法错误 几个人在同一房间里说话 每个人的声带发出的声波在空间虽然相互叠加 但都保持自己的振幅和频率不变 所以声波传到人的耳朵后 仍能分辨出不同的人说的话 这是波的独立性性质 d选项说法正确 2 下列有关机械波的现象 说法正确的是 a 围绕正在发声的音叉走一圈 会听到声音忽强忽弱 这是声波的干涉现象b 多普勒效应是机械波特有的现象c 如果障碍物或孔的尺寸比波长大 就没有衍射现象发生d 在较大的空房子里讲话 有时会余音缭绕 这是声波的衍射现象 解析 选a 音叉两叉股产生的声波是相干波 在叠加区域发生干涉 所以围绕其走动时会听到声音忽强忽弱 a正确 机械波 电磁波都能发生多普勒效应 多普勒效应不是机械波特有的现象 b错 不管障碍物或孔的尺寸多大 都会发生衍射现象 只是如果障碍物或孔的尺寸比波长大很多时 衍射现象不明显 c错 在较大的空房子里讲话 有时会余音缭绕 是声波反射造成的 d错 3 下列关于波的说法中 正确的是 a 次声波比超声波更容易发生明显的衍射现象b 海啸发生后尚未到达海岸边 沿海渔民没有反应 但狗显得烦躁不安 这是因为次声波传播速度比超声波大c 当声源相对于观察者匀速远离时 观察者听到的声音的音调可能变高 也可能变低d 发生多普勒效应的原因是因为声源的频率发生了变化 解析 选a 因次声波的频率比超声波的频率低 所以次声波的波长比超声波的波长长 故更容易发生明显的衍射现象 a正确 地震海啸时产生的次声波低于20赫兹 人类听不到 但一部分动物能感受到 声波的传播速度与频率无关 在同一介质里 超声波和次声波的传播速度相同 b错 当声源相对于观察者匀速远离时 观察者听到的声音的音调比相对静止时变高 c错 多普勒效应发生的原因是波源与接收者间存在相对运动 d错 4 水波通过小孔 发生一定程度的衍射 为使衍射现象更明显 可 a 增大小孔尺寸 同时增大水波的频率b 增大小孔尺寸 同时减小水波的频率c 缩小小孔尺寸 同时增大水波的频率d 缩小小孔尺寸 同时减小水波的频率 解析 选d 根据发生明显衍射的条件是缝 小孔或障碍物的尺寸可与波长相比拟 或小于波长 因此应缩小小孔的尺寸或增大波的波长 a b错误 根据公式v f且水波的波速由介质决定 即水波的波速不变 则有可见减小频率可以使波长增大 综上所述 c错 d正确 5 已知空气中的声速为340m s 现有几种声波 周期为1 20s 频率为104hz 波长为10m 它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物 能产生明显衍射现象的是 a 和 b 和 c 和 d 解析 选c 由公式 vt 得 两种声波的波长分别为 1 17m 2 0 034m 另 3 10m 根据发生明显衍射的现象的条件可知 两声波的波长与障碍物的尺寸差不多 能产生明显的衍射现象 故c正确 6 如图所示 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 b处质点的振幅为2ab c处质点的位移始终为 2ac a处质点的位移始终为2ad c处质点的振幅为0 解析 选a 由于a b c三点到s1 s2的距离相同 即三点为加强点 振幅为两振幅之和2a 位移随着时间做周期性变化 故a正确 b c d错误 7 如图所示 表示两列相干水波的叠加情况 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 设两列波的振幅均为5cm 波速和波长均为1m s和0 5m c点是bd连线的中点 下列说法中正确的是 a 图示时刻 c d两点都保持静止不动b 图示的a b两点的竖直高度差为10cmc 图示时刻c点正处在平衡位置且向下运动d 从图示时刻起经0 25s后 b点通过的路程为20cm 解析 选d 图示时刻d点处于波峰速度为零 c点处于平衡位置且向上振动 故选项a c均错 a b两点的振幅均为10cm且图示时刻a在波峰 b在波谷 故a b两点的竖直高度差为20cm b项错误 波的周期 0 5s 经0 25sb点通过的路程是两个振幅 即20cm d项正确 二 非选择题 本题共2小题 共22分 8 8分 随着科技的发展和作战的需要 现在的战斗机飞得越来越快 甚至有些飞机的速度超过了声音在空气中的传播速度 假设某爆炸声在空气中的传播速度为340m s 一架战斗机正在爆炸位置附近远离它飞行 要使飞行员听不到爆炸声 飞机飞行的速度至少多大 解析 要使飞行员恰好听不到爆炸声 即飞行员正好一个声波也接收不到 故他随飞机飞行的速度应与声波前进的速度一样 即飞机应以340m s的声速飞行远离爆炸声 9 14分 波源s1和s2振动方向相同 频率均为4hz 分别置于均匀介质中x轴上的o a两点处 oa 2m 如图所示 两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播 波速为4m s 已知两波源振动的初始相位相同 求 1 简谐横波的波长 2 oa间合振动振幅最小的点的位置 命题立意 本题以两同相位波源产生的简谐波沿它们的连线相向传播时 在其连线上叠加出现振动加强点和振动减弱点为考查点 考查考生根据振动的叠加原理确定减弱点的位置 思路点拨 先根据波长 波速和频率的关系求出波长 然后由振动减弱点满足的条件确定其位置 解析 1 设简谐横波波长为 频率为f 则v f 代入已知数据 得 1m 2 以o为坐标原点 设p为oa间的任意一点 其坐标为x 则两波源到p点的波程差 l x 2 x 其中x l以m为单位 合振动振幅最小的点的位置满足 l k k为整数 又因为x满足0 x 2由以上三式得 k 故k 2 1 0 1 解得 x 0 25m 0 75m 1 25m 1 75m 答案 1 1m 2 x 0 25m 0 75m 1 25m 1 75m 1 如图所示 ab为振动方向总相同的两波源 均激发频率相同 波长为 的横波 传播方向a向右 b向左 且ab 4 则a b间相邻的振动最强的点相距 a b c d 解析 选a 设加强点到a点的距离为x 则加强点满足下列条件 x 4 x k 即x 2 其中k 0 1 2 所以相邻加强点间的距离为 x 正确 2 如图表示两列同频率相干水波在t 0时刻的叠加情况 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 已知两列波的振幅均为2cm 且在图中所示范围内振幅不变 波速为2m s 波长为0 4m e点为bd连线和ac连线的交点 下列叙述正确的是 a a c两点都是振动加强的点b 振动加强的点只有b d两点c 直线bd上的所有点都是振动加强的d b d两点在该时刻的竖直高度差为8cm 解析 选c d 此刻a c两点恰好是波峰与波谷相遇 所以是振动减弱点 选项a错误 b d连线为振动加强线 即b d连线上每一点都为加强点 选项b错误 选项c正确 振动加强点的振幅为4cm 此刻d点位于上方最大位移处 b点处于下方最大位移处 即b d两点竖直高度为8cm 选项d正确 3 音箱装饰布网既美观又阻止灰尘进入音箱内部 但它又有不利的一面 对于音箱发出的声音 布网就成了障碍物 它阻碍了声音的传播 造成声音的失真 有的生产厂家就把装饰布网安装了母扣 这样听音乐时就可以把布网卸下来 从而获得高保真的听觉效果 听同样的音乐不卸布网和卸下布网相比较 你认为声音损失掉的主要是 a 高频部