2023年波的特性知识点及练习干涉衍射等

波的特有现象——波的反射、波的折射、波的叠加原理（独立传播原理)、波的衍射、波的干涉、多普勒效应一.波面和波线、波前波面:同一时刻，介质中处在波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面．(振动相位相同的各点组成的曲面。)波线：用来表达波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线.波前：某一时刻波动所达成最前方的各点所连成的曲面。二．惠更斯原理荷兰物理学家惠更斯1.惠更斯原理:介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源，而后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。2．根据惠更斯原理,只要知道某一时刻的波阵面,就可以拟定下一时刻的波阵面。·平面波··平面波····uDt波传播方向三、波的特性:波的反射、波的折射、波的叠加原理(独立传播原理）、波的衍射、波的干涉、多普勒效应(一）.波的反射１.波碰到障碍物会返回来继续传播,这种现象叫做波的反射．2.反射规律•反射定律:入射线、法线、反射线在同一平面内,入射线与反射线分居法线两侧,反射角等于入射角。•入射角(i)和反射角(i’):入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角.反射波的波线与平面法线的夹角i’叫做反射角.•反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．•波碰到两种介质界面时，总存在反射(二)、波的折射１.波的折射:波从一种介质进入另一种介质时,波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射.2．折射规律：(1).折射角(r)：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角．2.折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内,入射线与折射线分居法线两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比:•当入射速度大于折射速度时,折射角折向法线．•当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线.•当垂直界面入射时,传播方向不改变,属折射中的特例．•在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变.•波发生折射的因素：是波在不同介质中的速度不同.由惠更斯原理,Ａ、B为同一波面上的两点，A、B点会发射子波,经⊿ｔ后,B点发射的子波到达界面处D点，Ａ点的到达C点,(三）波的叠加原理（独立传播原理）在两列波相遇的区域里，每个质点都将参与两列波引起的振动,其位移是两列波分别引起位移的矢量和.相遇后仍保持本来的运动状态．波在相遇区域里,互不干扰,有独立性.两列波叠加时,若两列波振动方向相同,则振动加强,振幅增大;若两列波振动方向相反，则振动减弱,振幅减小。(四)波的干涉：波的干涉是指频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱,并且振动加强和减弱的区域互相间隔的现象。产生稳定干涉现象的必要条件是:两列波的频率相同。①对于稳定的干涉现象中的振动始终加强的点,应理解为该质点振动的振幅始终最大,它也有运动到平衡位置的时候,并不是一直处在位移最大处。ﻫ②假如某点到两个波源的距离之差(也叫波程差)等于一个波长的整数倍，该点的振动始终最强;③假如某点到两个波源的距离之差(也叫波程差）等于半个波长的奇数倍,该点的振动始终最弱。ﻫ④当两列波的波峰在介质中某点(如Ａ点）相遇时，两列波在此点引起的振动总是同时到达波峰和波谷，该点仍以波源的频率在平衡位置振动,只是振幅等于两列波单独存在时引起的振幅之和，这就是振动加强点⑤当这两列波的波峰和波谷在介质中某点(如B点)相遇时,两列波在此点引起的振动的位移总是相反的，且同时达成最大值和最小值,因此，该点仍以波源的频率在平衡位置振动,只是振幅等于两列波单独存在时引起的振幅之差的绝对值,这就是振动减弱点。aeaecdb说明：假如两列波叠加时,假如振幅相差很大，将不会有明显的干涉图样，由于振动加强区域和振动减弱区域都在振动并且振幅差别不明显对于稳定的干涉现象中的振动始终减弱的点，应理解为两列波传到该点的振动位移及振动方向相反,使得该点的振动减弱,表现为该质点振动的振幅始终最小，而不是位移最小。例、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(）ﻫＡ、ａ处质点的位移始终为２ＡＢ、c处质点的位移始终为-2A

C、b处质点的振幅为2AD、c处质点的振幅为2Aﻫﻫﻫ解析:由于两个波源的频率相同,振动情况也相同,而ａ、ｂ、c三点分别到两个波源的距离之差均为０,依判断条件可知该三个点的振动都是加强的，即各点振动的振幅均为两波振幅之和２A。ﻫ答案:ＣD。ﻫ(五）波的衍射：波的衍射是指波绕过障碍物继续传播的现象。产生明显衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小，或与波长相差不多。波长越长,衍射越明显；障碍物或缝、孔尺寸越小，衍射越明显（前提是波的能量能通过)（六）多普勒效应:当波源与观测者有相对运动时，假如两者互相接近,观测者感觉到波源的频率增大;假如两者远离，观测者感觉到波源的频率减小．事实上,波源的频率是不改变的,只是由于波源和观测者之间有相对运动,使观测者在单位时间内接受到波源的完全波的个数变了，观测者感到波源的频率发生了变化．多普勒效应的应用１.（定量）根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等．2.测速:例如，交警用的雷达测速仪、用光的多普勒效应测天体的速度、多普勒水流测速仪。３．彩超:医生向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血流反射后又被仪器接受,测出反射波的频率变化,就能知道血流的速度.这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变.4.光波的多普勒效应:光波与声波的不同之处在于,光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化．假如恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动,称为红移;假如恒星朝向我们运动,光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。“红移现象”是宇宙大爆炸理论的一个有力证据。ﻫ波的衍射和干涉１.关于波的衍射现象,下列说法对的的是()A．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B．只有孔的尺寸与波长相差不多，或者比波长还小时才会观测到明显的衍射现象Ｃ.只有波才有衍射现象Ｄ.以上说法均不对的2.下列属于明显衍射现象的是（）Ａ.隔墙有耳B.池中假山前有水波,假山后无水波C．河中芦苇后面没有留下无波的区域D．在大山前喊话,多次听到自己的声音3．关于衍射,下列说法对的的是(）A．发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面Ｂ.发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域Ｃ.衍射只有波才干发生D．只有孔才干发生衍射，一块挡板不也许发生波的衍射4.水波通过小孔,发生了一定限度的衍射，为使衍射现象更明显,下列做法可取的是（）A．增大小孔尺寸ﻩﻩﻩﻩB.减小小孔尺寸C．增大水波频率 ﻩ ﻩD．减小水波频率５．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5Ｈz,水波在水波槽中的传播速度是0.０5m／sA．1０cmﻩﻩﻩ B．C.ｄ>１cmﻩﻩ ﻩＤ.d<６.波长为60ｍ和1７A.波长60ｍ的声波比波长1７B.波长６0ｍ的声波比波长１7C.波长6０m的声波比波长1７D.波长60m７．如下图所示是水波碰到小孔或障碍物后的图象,图中每两条实线间的距离约为一个波长,则其中也许出现的图象是()８．如图３所示,正中Ｏ是水面上一波源,实、虚线分别表达该时刻的波峰、波谷，A是挡板,B是小孔,通过一段时间，水面上的波形将分布于()图3Ａ．整个区域 ﻩﻩB．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域ﻩﻩD．上述答案均不对9.下列关于两列波相遇时叠加的说法中对的的是()A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强Ｂ.相遇之后,两列波的振动情况与相遇前完全相同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的矢量和D.几个人在同一房间说话，互相间听得清楚,这说明声波在相遇时互不干扰图4１0.波源在绳的左端发出半个波①,频率为ｆ1，振幅为A1;同时另一波源在绳右端发出半个波②,频率为ｆ2（ｆ2>f1)，振幅为A２，P为绳的中点,如图４所示，下列说法错误的是()A．两列波同时到达Ｐ点Ｂ.两列波相遇时Ｐ点波峰值可达成A１+Ａ２C．两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播Ｄ．因频率不同,这两列波相遇不能叠加1１.两列波在同一种介质中传播时发生了干涉现象，则(）A.振动加强区域，介质质点的位移总是比振动减弱区域介质质点的位移大Ｂ．振动加强区域，介质质点的振幅总比振动减弱区域介质质点的振幅大Ｃ．振动加强区域,介质质点的位移随时间做周期性变化D.振动加强区域,介质质点的振幅随时间做周期性变化12.水槽中步调相反的波源S1、S2发出两列波长相等的水波，设某一时刻Ｐ点恰好是两波谷相遇,则()A．这两列波能干涉B.Ｐ点始终就在波谷Ｃ.P是振动加强点Ｄ.P的位移有时可为零１3．如图5所示,图5实线和虚线分别表达振幅、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,下列说法中对的的是()A．该时刻质点O正处在平衡位置Ｂ.Ｐ、Ｎ两质点始终处在平衡位置Ｃ.随着时间的推移,质点Ｍ向Ｏ点处移动D．从该时刻起,通过四分之一周期,质点Ｍ到达平衡位置题号123４567答案题号８910111２13答案14.甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼,两船相距24ｍ每只船每分钟上下浮动２０次,当甲船位于波峰时,乙船位于波谷，这时两船之间尚有５个波峰.（１）此水波的波长为多少？波速为多少?(2）若此波在传播过程中碰到一根竖立的电线杆,是否会发生明显的衍射现象?（３）若该波通过一跨度为３0ｍ的桥洞,桥墩直径为3(４）若该桥为一3m多普勒效应１.关于多普勒效应,下列说法对的的是()Ａ．多普勒效应是由波的干涉引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生了改变Ｃ.多普勒效应是由于波源与观测者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可以产生多普勒效应2.有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向．他所运用的应是ﻩ()A．声波的干涉现象ﻩﻩﻩ B．声波的衍射现象Ｃ.声波的多普勒效应 ﻩﻩD．声波的反射现象3.频率一定的声源在空气中向着静止的接受器匀速运动．以u表达声源的速度，V表达声波的速度(u<V）,ν表达接受器接受到的频率.若ｕ增大,则（)Ａ.ν增大,V增大ﻩ ﻩ Ｂ.ν增大，V不变Ｃ.ν不变,V增大 ﻩD.ν减小，V不变４.火车上有一个声源发出频率一定的乐音．当火车静止、观测者也静止时，观测者听到并记住了这个乐音的音调.以下情况中,观测者听到这个乐音的音调比本来减少的是()Ａ.观测者静止,火车向他驶来B.观测者静止,火车离他驶去C.火车静止,观测者乘汽车向着火车运动D．火车静止,观测者乘汽车远离火车运动5.蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它运用超声脉冲导航非常有效,这种超声脉冲是连续1ms或不到1mｓ的短促发射，且每秒反复发射几次．假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为3900０Ｈz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间,则下列判断对的的是(）Ａ．墙壁接受到的超声脉冲频率等于39000HzＢ.蝙蝠接受到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接受的频率Ｃ．蝙蝠接受到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接受的频率D.蝙蝠接受到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39000Hz6.波源振动的频率为ｆ0,波源在介质中运动时，波源的前方介质振动的频率为f1,波源后方介质振动的频率为ｆ2,则三者的关系为（)Ａ.f1＝ｆ2=f0 ﻩﻩﻩB.ｆ1=f2>f0Ｃ.f1=f２<f０ﻩﻩﻩD.f２＜ｆ０<f17.当人听到声音的频率越来越低时,也许的因素是()A.声源和人都是静止的,声源振动的频率越来越低B．人静止，声源远离人做匀速直线运动,声源振动的频率不变C.人静止,声源远离人做匀加速直线运动,声源振动的频率不变D．人静止,声源远离人做匀减速直线运动，声源振动的频率不变８．下面哪些应用是运用了多普勒效应()Ａ.运用地球上接受到遥远天体发出的光波的频率来判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发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来,根据接受到的频率发生的变化,就知道汽车的速度,以便于进行交通管理Ｃ．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去9.如图3所示，让小球Ｐ一边贴水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，Ｏ点是它的初始位置．图示为观测到的某一时刻的水面波,图中的实线表达水面波的波峰位置,此时小球Ｐ处在波峰位置，激起的第一个波峰刚好传到４０cm传播速度及小球P匀速移动的速度分别是()图3A.0．05m/s；０.０25mB．0.1m/s;０．1mC．０.1５m／ｓ;0.１２5mD．0.2m／s;0.１ｍ１０.图4中,在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播,波速v=40０ｍ/s．为了接受信号，在ｘ=400ｍ传播到x=40ｍ图４A.波源振动的周期为0.05sB.x＝40m处的质点在ｔ=0.5sC．接受器在t＝1．０ｓ时才干接受到此波D.若波源向x轴负方向移动，则接受器接受到的波的频率将小于２０Ｈｚ图５11．轮船在进港途中的ｘ-t图象如图５所示,则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个()1２.当波源相对于介质不动，观测者向波源运动时，观测者接受到的频率______＿_(填“大于”“小于”或“等于”)波源频率；当观测者远离波源时,观测者接受到的频率____＿_(填“大于”“小于”或“等于”)波源频率;当观测者相对于介质不动，而波源做远离观测者的运动时,观测者接受到的频率__＿_____.波的衍射和干涉1参考答案1.ＢC[当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象,只但是不明显.只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才会发生明显衍射现象,切不可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象．］2.AC3.AＢC［波在发生衍射时,其衍射区域的质点振动，因此具有能量．小孔或障碍物只要满足条件都能发生明显的衍射现象，Ｄ不对的.]4．BＤ[根据发生明显衍射的条件,可知本题中要使现象更明显,可采用:减小小孔直径或增大水波波长,或同时减小小孔直径、增大水波波长,所以选项B对的，A错误；改变频率表面看对现象仿佛没影响，但情景中是水波,介质已拟定,由ｖ＝λｆ知:若f改变了,λ也会改变,就会影响衍射发生的明显限度,因此欲增大波长，必减小水波频率，故C错，D对的.］5.Ｄ［本题考察波发生明显衍射的条件,一般直接比较孔的直径ｄ与水波波长λ的关系即可，当d<λ时肯定发生明显的衍射,由题知水波的波长λ=ｅq\ｆ（v,f)＝eｑ＼ｆ(0.05,5)m=０.01ｍ＝1cｍ．即孔径ｄ应与1cｍ相称或比它还小.]６．BC[两列声波在同种介质中波速相同，选项A错误；由v＝λf得f=ｅq\f(v,λ）,波长越大,频率越小,选项B对的;波长越大越容易发生衍射,选项C对的;一切波都能发生反射,选项D错误.]7．ＡＢ６.B[从题图中可以看出挡板Ａ比波长大的多,因此波不会绕过挡板A,而小孔B的大小与波长差不多,能发生明显的衍射现象，故Ｂ对的.］9．ＢCD［两列波相遇时,每一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，故选项A错误，选项B、C对的；几个人在同一房间说话,声音振动发出的声波在空间中互相叠加后，并不改变每列波的振幅、频率,所以声波传到人的耳朵后,仍能分辨出不同的人所说的话,故选项D对的.]10．ＢD［因两波源同时起振,形成的都是绳波,波速相同,因此两列波同时到达P点,选项Ａ对的;因f2>f1,有λ2<λ1,当①的波峰传至P点时，②的波峰已过了P点,即两波峰在Ｐ点不会相遇,根据波的叠加原理,P点的波峰值不可达成A1+Ａ2，选项Ｂ错误,选项Ｃ对的;因波的叠加没有条件，故选项D错误.］11.ＢC［振动加强区域，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时刻也许为零,也不一定比振动减弱区域的位移大,故A错误,C对的;振幅是质点振动的最大位移,故Ｂ对的，D错误.］1２.AＣD[步调相反容易理解成振动方向不同,这是两个截然不同的概念,振动方向相同涉及步调相同、步调相反等情况.另由两波波长相等可知两波频率相同，所以两列波能发生干涉，选项A对的.因某时刻P点是两波谷相遇，故Ｐ点是振动加强点,选项C对的，再过ｅq＼f(１,4)T，P点就是两平衡位置相遇,选项B错误,Ｄ对的．]１3.BD[本题考核对干涉图样的结识．由图可知,图中O、M为振动加强点，此时刻O处在波谷，M处在波峰，因此A错误;Ｎ、P为减弱点,又因两列波振幅相同,因此，N、Ｐ两点振幅为零,即两质点始终处在平衡位置，B对的;质点不会随波向前推移，C不对的;从该时刻经eｑ＼f(1,4)周期,两列波在M点分别引起的振动都位于平衡位置,故M点位于平衡位置,D对的．］14．（1）eｑ\f(48,1１）meq\f(１6,１1)m/s(２)会(３）能（4)能解析(１)由题意知:周期T=ｅq\f(6０,20）s=3s．设波长为λ,则5λ+eｑ\f（λ,２)＝２4m，λ=eq＼f（48,１1)ｍ．由v＝eq＼f(λ，T)得,v＝eq＼f(４8,１1×３）m/s=ｅq\ｆ(16，1１）m/ｓ.(２)由于λ=ｅq＼ｆ（４8，11）m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象.（３）、(4)由于λ＝eq＼f（48，11)m>3m,所以此波无论是通过直径为3m的桥墩,还是通过宽为３m的涵洞,都能发生明显的衍射现象．多普勒效应参考答案1．C［多普勒效应是由于波源和观测者之间发生相对运动而产生的,发生多普勒效应时，波源的频率不改变.因此,A、Ｂ错,C对的.一切波都能发生多普勒效应,Ｄ错.］2.Ｃ［根据多普勒效应现象，当火车运动方向靠近养护人员时,他听到的声