高考物理 62波的特性超声波精解分析

用心 爱心 专心 1 高考题精解分析 高考题精解分析 6262 波的特性超声波波的特性超声波 高频考点 高频考点 波动的干涉和衍射 超声波 动态发布 动态发布 2010 上海物理第 2 题 2010 上海物理第 3 题 2010 海南物理第 18 题 2010 新 课标全国理综卷第 34 题 2010 山东理综第 37 题 2011 浙江理综卷第 17 题 命题规律 命题规律 波动的干涉和衍射 超声波是高考常考的知识点 可能为选择题 也可能为计算 题 难度中等或偏易 命题分析命题分析 考查方式一考查方式一 波的干涉和衍射 命题分析 产生稳定干涉现象的条件是两列波频率相同 能观察到明显衍射现象的条件是 小孔或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长更小 一切波都能发生衍射 衍射是波动特有 的现象 超声波是频率高于 2 万 Hz 人耳不能够听到的声波 超声波的特点是波长短 沿直 线传播 高考对波的干涉和衍射为选择题 难度中等或偏易 例 1 2010 上海物理第 2 题 利用发波水槽得到的 水面波形如a b所示 则 A 图a b均显示了波的干涉现象 B 图a b均显示了波的衍射现象 C 图a显示了波的干涉现象 图b显示了波的衍 射现象 D 图a显示了波的衍射现象 图b显示了波的干 涉现象 解析 图a为波通过小孔后的传播情况 显示了波的衍射现象 图b是两列相干波叠加后 的波形 显示了波的干涉现象 所以选项 D 正确 点评 此题考查用发波水槽演示的水波干涉和衍射实验 例 2 2010 上海物理第 3 题 声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物 这 是因为 A 声波是纵波 光波是横波 B 声波振幅大 光波振幅小 C 声波波长较长 光波波长很短 D 声波波速较小 光波波速很大 解析 声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物 是因为声波波长较长 衍 射明显 光波波长很短 沿直线传播 所以选项 C 正确 图 a图 b 用心 爱心 专心 2 点评 考查声波衍射 例 3 2010 海南物理第 18 题 右图为某一报告厅主席台的平面图 AB 是讲台 S1 S2 是与讲台上话筒等高的喇叭 它们之 点评 干涉和衍射都是波动的特性 要注意干涉和衍射的区别 例 4 2010 新课标全国理综卷第 34 题 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 己知两波源振动的 初始相位相同 求 i 简谐横波的波长 ii OA间合振动振幅最小的点的位置 解析解析 i 设波长为 频率为 f 则 f 代入已知数据 得 1m ii 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 点的路程 差为 L x 2 x 0 x 2 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 1 2 k 为整数 解得 x 0 25m 0 75m 1 25m 1 75m 点评 考查波动叠加及其相关知识 考查方式考查方式二 超声波 命题分析 超声波是频率高于 2 万 Hz 人耳不能够听到的声 波 超声波的特点是波长短 沿直线传播 高考对超声波的考查 难度中等 用心 爱心 专心 3 例 5 2010 山东理综第 37 题 渔船常利用超声波来探测远外鱼群的方位 已知某超声波频 率为 1 0 105Hz 某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示 从该时刻开始计时 画出x 7 5 10 3mm 处质点做简谐运动的振动图象 至少一个周期 现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为 4s 求鱼群与渔船间的距离 忽略 船和鱼群的运动 解析 简谐运动周期 T 1 f 1 0 105s x 7 5 10 3mm 处质点 t 0 时刻处于 位移负最大 据此可作出x 7 5 10 3mm 处质点做简谐 运动的振动图象如图所示 超声波波长 15 10 3m 在水中传播速度 v f 15 10 3 1 0 105m s 1 5 103 m s 鱼群与渔船之间的距离x vt 2 3000m 点评 此题考查的知识点主要有 根据波形图画出某点振动图象 波速计算 超声波的应 用等 例 6 2011 浙江理综卷第 17 题 B 超 可用于探测人体内脏的病变状况 下图是超声波从肝 脏表面入射 经折射与反射 最后从肝脏表面射出的示意图 超声波在进入肝脏发生折射时 遵循的规律与光的折射规律类似 可表述为 11 22 sin sin v v 式中 1 是入射角 2 是折射角 1 2 分别是超声波在肝外和肝内的传播速度 超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规 律与光的反射规律相同 已知 2 0 9v1入射点与出射点之间的距离是 d 入射角为 i 肿瘤 的反射面恰好与肝脏表面平行 则肿瘤离肝脏表面的深度 h 为 A 2 9 sin 100 81sin di i B 2 81 100sin 100sin di i C 2 81 100sin 20sin di i D 2 100 81sin 18sin di i 17 答案 D 解析 此题考查对信息的理解和应用 考查光的反射定律 折射定律等知 识点 画出波传播的波路图 由图可知 折射角 r 的正