2018年沪科版物理选修3-4学业分层测评 第2章 2.5 波的干涉与衍射+2.6 多普勒效应
高中物理《光学光的干涉》教案沪科版选修3-4
高中物理《光学光的干涉》教案沪科版选修3-4第一篇：高中物理《光学光的干涉》教案沪科版选修3-4 光学·光的干涉·教案一、教学目标1．认识光的干涉现象及产生光干涉的条件．2．理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．3．通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．4．通过“扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物科学的物理思维方法．二、重点、难点分析1．波的干涉条件，相干光源．2．如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，怎么会出现时间上是稳定的，空间上存在着加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．3．培养学生观察、表述、分析能力．三、教具1．演示水波干涉现象：频率可调的两个波源，发波水槽，投影幻灯，屏幕．2．演示光的干涉现象：直丝白炽灯泡；单缝；双缝；红、绿、蓝、紫滤色片；光的干涉演示仪；激光干涉演示仪．3．干涉图样示意挂图.四、主要教学过程(一)引入由机械波的干涉现象引入：首先演示“水波干涉现象”，并向学生提出问题．(1)这是什么现象？(2)是否任何两列波在传播空间相遇都会产生这样的现象？让学生回答，让学生描述稳定干涉现象的特征，指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的一种情景；一切波都能发生干涉现象，干涉现象是波特有的现象．要得到稳定干涉现象需是相干波源．(二)教学过程设计1．光的干涉现象——扬氏干涉实验．(1)提出问题：光是否具有波动性？如果有则会有光的干涉现象，观察光的干涉现象可以用屏幕，在屏幕上会得到什么现象呢？演示两个通有同频率交流电单丝灯泡(或蜡烛)作为两个光源，移动屏与它们之间的距离，屏幕上看不到明暗相间的现象．实验结果表明：两个独立热光源的光波相遇得不到干涉现象．说明光的复杂性．认识事物不是一帆风顺的．实验的不成功是光无波动性？还是实验设计有错误，没有满足相干条件？(2)扬氏实验．①介绍英国物理学家托马斯·扬．如何认识光，如何获得相干光源——展示扬氏实验挂图鼓励学生在认识事物或遇到问题时，学习扬氏的科学态度，巧妙的思维方法．用心爱心专心 1②介绍实验装置——双缝干涉仪．说明双缝很近0.1mm，强调双缝S1、S2与单缝S的距离相等，所以两单缝S1、S2处光的振动不仅频率相同，而且总是同相．③演示：先用加滤色片后单色光红光进行演示，然后改用激光源做双缝干涉实验，并使双缝与屏幕的距离加大，这样在屏幕上得到条纹间距离大，更为清晰的明暗相同的图样．展示双缝干涉图样，让学生注意观察图样，回答图样的特点：(1)明暗相间．(2)亮纹间等距，暗纹间等距．(3)两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹——中央亮纹．提出问题：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论进行解释． 2．运用波动理论进行分析．(1)演示两列频率相同、振动方向相同两列波在一直线上叠加的情景．用做好的幻灯片用投影幻灯进行演示；或用编制好的软件在电脑上进行演示．注意分析两列波传播经同一位置时此点的振动情况．①仍在某一平衡位置附近往复振动，位移随时间而改变．②两列波同相振幅变大，说明此点振动加强了；两列波反相振幅减小，说明此点振动减弱了．强调波形图是各个质点在同一时刻位移的包络线，演示波在传播时，波峰波谷的移动情况．用心爱心专心 2(2)演示一列波由近及远波峰、波谷示意图，演示两列频率相同，同相波由近及远波峰、波谷的示意图．波峰、波谷行进位置．②幻灯片数量准备多一些，波峰、波谷向前推进速度要慢，若用电脑波行进的速度要慢且可暂停．③最后形成书上双缝干涉示意图样，展示彩色挂图．分析：①说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图．②说明两列波同频率、初相相同，在两列波峰峰、谷谷相遇位置均是加强点；而峰谷相遇位置均是消弱点．用心爱心专心③先分析S1S2连线中垂线上的点：首先让学生注意中垂线上的某一点，演示让波行进起来结果峰谷依次通过此点——说明此点振动在峰→平衡位置→谷→平衡位置→峰之间往复振动是加强点．然后再让学生看两列波的相遇峰、谷依次通过该直线上的所有点——说明此直线上的点均是加强点．④再分析S1S2中垂线两侧对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，首先注意某一点，演示让波行进起来总是峰谷同时通过此点——说明两列波通过此点总是振动方向相反，是被消弱的；然后再看两列波峰谷交叉点的移动情况——为消弱区域．⑤其次再分析远离中垂线上的点又是加强区域……小结：通过以上分析振动加强与消弱点的分布是相互间隔的而且是稳定的．结合干涉挂图反映在屏幕上：同相加强光能量较强——亮；反相减弱光能量较弱——暗．得到亮暗间隔的干涉图样．(3)屏幕上出现亮纹、暗纹的条件．在示意图中，S1和S2为一对相干光源，两组半径相同的同心圆表示S1和S2两相干光源向外传播的两列波．实线表示波峰，虚线表示波谷．实线a0、a2、a′2，a4、a′4…为加强区域，虚线a1、a′1；a3、a′3…为减弱区域．①实线a0上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ=0．实线a2(a′2)上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ2=λ．实线a4(a′4)上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ4=2λ．即在实线a0、a2(a′2)、a4(a′4)…上各点光程差各为0、λ、2λ…，即为波长的整数倍．屏上出现亮纹．用心爱心专心…，即为半波长的奇数倍，屏上出现暗纹．总结规律：凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹，即产生亮暗条纹条件表达式：亮纹光程差δ=kλ(k=0，1，2…)．*(4)若学生数学基础好，接受能力强可推导屏上亮暗纹的位置公式，否则不进行此内容． 3．干涉条纹间距与哪些因素有关．教师重做双缝干涉实验，让学生注意实验现象，并定性寻找规律．①改变屏与缝之间的距离L——波长λ不变时L越大，亮纹间距(暗纹间距)越大．②屏与缝之间距离L不变，用不同的单色光进行实验——波长长的亮纹间距(暗纹间距)大，并展示彩色挂图．③L、λ不变，用双缝距离d不同配件进行实验——d小的亮纹间距(暗纹间距)大．小结：(1)实验可证明(或用上述亮暗纹的位置公式得亮纹间距)Δx=(2)利用双缝干涉实验，测量L、d、Δx可测单色光的波长．4．用复色光源做扬氏双缝干涉实验．让学生猜测干涉图样，然后教师做演示，让学生注意观察屏上图样特征：双缝S1、S2连线的中垂线与屏相交的中央位置是白色亮缝，而两侧是彩色条纹，然后展示挂图以便让学生对图样有深刻印象．(三)课堂小结1．托马斯·扬在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验．光的干涉现象微粒说无法解释，而波动说可做出完善解释，使人们认识到光具有波动性．2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相，光就加强，如果反相光就减弱，于是产生明暗条纹，其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹，且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等．单色光：亮纹光程差δ=kλ(k=0，1，2…)．复色光则出现彩色条纹．用心爱心专心3．明暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况，暗条纹处光能量几乎是零．表明两列光波叠加彼此相互抵消．这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量，而是按波的传播规律，没有能量传到该处；亮条纹处的光能量比较强，光能量增加也不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的能量比较集中．用心爱心专心6第二篇：鲁科版选修3-4 51 光的干涉 (教案)第一节光的干涉三维教学目标1、知识与技能（1）认识光的干涉现象及产生光干涉的条件；（2）理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征；（3）如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，怎么会出现时间上是稳定的，空间上存在着。
沪科版高中物理选修3-5学业分层测评：第2章+2.3光是波还是粒子+2.4实物是粒子还是波+7+Word版含答案
学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波C．当光和物质相互作用时表现出波动性D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，A错误；当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性，光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波，B、C错误；光具有波粒二象性，光的波动性与粒子性不是独立的，由公式ε＝hν可以看出二者是有联系的．光的粒子性并没有否定光的波动性，D正确．【答案】D2．(多选)下列说法正确的是( )A．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则无法定这个光子落在哪个点上【解析】机械波是振动在介质中的传播，而概率波是粒子所到达区域的机率大小可以通过波动的规律来确定，故其本质不同．A、C错，B对；由于光是一种概率波，光子落在哪个点上不能确定，D对．【答案】BD3．关于物质波，下列说法正确的是( )A．速度相等的电子和质子，电子的波长短B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．动量相等的粒子，其波长也相等【解析】由λ＝hp可知，动量大的粒子的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，选项A错误；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p ＝2mE k可知，电子的动量小，波长长，选项B错误；动量相等的电子与中子，其波长应相等，选项C错误，D正确．【答案】D4．(多选)关于物质波，下列认识正确的是( )A．任何运动的物体(质点)都对应一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验证实了物质波假说是正确的C．电子的衍射实验证实了物质波假说是正确的D．宏观物体尽管可以看成物质波，但无法观察到其干涉、衍射等现象【解析】由德布罗意假说可判断选项A正确；X射线的衍射实验证实了X射线是波长很短的电磁波，故选项B错误；电子的衍射实验证实了电子具有波动性，故选项C正确；宏观物体对应的物质波的波长极短，实验室无法进行实验，选项D正确．【答案】ACD5．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在亮纹处D．一定不会落在暗纹处【解析】根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C正确．【答案】C6．(多选)关于经典波的特征，下列说法正确的是( )A．具有一定的频率，但没有固定的波长B．具有一定的波长，但没有固定的频率C．既具有一定的频率，也具有固定的波长D．同时还具有周期性【解析】根据经典波的定义和特点进行分析可以得到C、D正确．【答案】CD7．(多选)在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结果是( )【导学号：06092067】A．若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点B．若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹C．这一实验结果证明了光具有波动性D．这一实验结果否定了光具有粒子性【解析】实验表明，大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为表现为粒子性．上述实验表明光具有波粒二象性，故选项A、B、C正确，选项D错误．【答案】ABC8．(多选)1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图2-3-1所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )图2-3-1A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C ．该实验再次说明光子具有波动性D ．该实验说明实物粒子具有波动性【解析】亮条纹是电子到达概率大的地方，该实验说明物质波理论是正确的及实物粒子具有波动性，该实验不能说明光子具有波动性，选项C 说法不正确．【答案】ABD9．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9 m ，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？【导学号：06092068】【解析】由题目可知光子位置的不确定量Δx ＝1.0×10－9 m ，解答本题需利用不确定性关系．单缝宽度是光子经过狭缝的位置不确定量，即Δx ＝1.0×10－9 m ，由Δx Δp ≥h 4π有：1.0×10－9m·Δp ≥6.63×10－34 J·s 4π则Δp ≥5.3×10－26 kg·m/s.【答案】Δp ≥5.3×10－26 kg·m/s[能力提升]10．(多选)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1MHz 的无线电波的波长，由表中数据可知 ( )A.B ．无线电波通常情况下只表现出波动性C ．电子照射到金属晶体上能观察到波动性D ．只有可见光才有波动性【解析】弹子球的波长很小，所以要检测弹子球的波动性几乎不可能，故选项A 正确．无线电波的波长很长，波动性明显，所以选项B正确．电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大，能发生明显的衍射现象，所以选项C正确．一切运动的物体都具有波动性，所以选项D错误．【答案】ABC11．从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系式ΔxΔp x≥h4π可知更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的________，但粒子________的不确定性却更大了【解析】由ΔxΔp x≥h4π，狭缝变小了，即Δx减小了，Δp变大，即动量的不确定性变大．【答案】位置动量12．一辆摩托车以20 m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100 kg，求车撞墙时的不确定范围．【解析】根据不确定关系ΔxΔp x≥h4π得：Δx≥h4πΔp x＝6.63×10－344×3.14×100×20m≈2.64×10－38m.【答案】Δx≥2.64×10－38m13．氦氖激光器所发红光波长为λ＝6.238×10－7m，谱线宽度Δλ＝10－18m，求当这种光子沿x方向传播时，它的x坐标的不确定量多大？【解析】红光光子动量的不确定量为Δp x＝h Δλ根据ΔxΔp x≥h4π得位置的不确定量为：Δx≥h4πΔp x＝Δλ4π＝10－184×3.14m≈7.96×10－20 m.【答案】大于或等于7.96×10－20 m情感语录1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你10.我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了11.如此情深，却难以启齿。
高中物理第2章机械波2.5波的干涉与衍射2.6多普勒效应课件沪科版选修34
知
识
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点
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一
三
2.5 波的干涉与衍射
2.6 多普勒效应
学 业
(
x
知
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识
é
点
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二
ห้องสมุดไป่ตู้è)
分
层
测
评
第一页，共45页。
学习目标 1.知道波的叠加原理和波的干涉现 象，了解波的干涉条件和加强区、减 弱区的形成.(重点、难点) 2.知道波的衍射现象和发生明显衍 射的条件.(重点) 3.了解什么是多普勒效应及其产生 的原因和应用.(重点、难点)
知识脉络
第二页，共45页。
波的叠加原理和波的干涉
[先填空] 1.波的独立性 几列波相遇时能保持各(特自bǎ性的oc(htèí)x(ì频ng率)、波长、振动方向等)继续传播，互不 影响. 2.波的叠加原理 几列波在相遇区域内，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点所引起 的位矢移量的(shǐliàn. g)和
研究波的衍射
[先填空] 1.定义 波可以 绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射. 2.发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟相波差长(xiānɡ ch 不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象. 3.一切波都能衍发生射(y衍ǎn射，shè(y) ǎn是sh波è特) 有的现象.
第三十三页，共45页。
3.多普勒效应的应用 (1)测量汽车速度 交通警车向行进中的车辆发射 频率已(p知ín的lǜ超) 声波，同时反测射量(fǎnsh的è)频波率， 根据反频射波率(pínlǜ)变的化多少就能知道车辆的速度. (2)测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的频率.然后与地球上这些 元素静止时发光的频率对照，可得星球的速度. (3)测血液流速 向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血液反射后又被仪器 接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度.
沪科物理选修3-4全册精品课件 第2章2.5
解析：选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A选项错误，B、C选项正
确．几个人在同一房间说话，声带振动发出的声
波在空间中相互叠加后，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D正确．
二、波的干涉现象中的加强区和减弱区 1．在干涉现象中，加强区是指该区域内质点的振 幅A增大；减弱区域是指该区域内质点的振幅A减 小．设两个频率和步调都相同的波源单独引起的 振幅为A1和A2，则在振动加强区中质点振动的振 幅为A1＋A2，在减弱区域中质点的振幅为|A1－ A2|，不论是加强区还是减弱区中的质点，都仍然 在其平衡位置附近做振动，它们的振动位移仍随 时间发生周期性变化. 因此，某一时刻，加强区域 中质点的位移有可能小于减弱区域中质点振动的 位移，若A1＝A2，则减弱区中质点的振幅为零， 不振动．
2． 5
波的干涉与衍射
课标定位
课前自主学案
2．5
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课标定位
学习目标： 1. 知道波具有独立传播的特性和两波 叠加的位移规律． 2．知道什么是波的干涉现象及产生稳定干涉的必 要条件，并理解波的干涉原理． 3．知道什么是波的衍射现象，并理解发生明显衍 射现象的条件． 4．确认干涉和衍射是波特有的现象． 重点难点：波的干涉和衍射是重点，波的干涉是 难点．
核条件
波的叠加：几列波在相遇时能够保持各自的运动
状态继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质
点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等
于这几列波单独传播时引起位移的矢量和．
两列波要产生干涉，频率相同是首要条件．假设
2017-2018学年高中物理沪科版选修3-4章末综合测评 第2
章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分.在每小题给出的5个选项中，有3项符合题目要求.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分.每选错1个扣3分，最低得分为0分)1.一列声波从空气传入水中，则()A.声波频率不变B.声波波长变大C.声波频率变小D.声波波长不变E.声波波速变大【解析】由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变；又因波在水中速度较大，由公式v＝λf可得，波在水中的波长变大，故A、B、E正确.【答案】ABE2.平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动.测得两小木块每分钟都上下30次.甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，这列水面波()A.频率是0.5 HzB.波长是3 mC.波速是1 m/sD.周期是0.1 sE.周期是2 s【解析】由题意知甲、乙两小木块间的距离x＝3 m＝32λ，故波长λ＝2 m.又知两小木块都是每分钟振动30次，故周期T＝2 s，频率f＝0.5 Hz，则波速v＝λT＝1 m/s.故选项A、C、E正确.【答案】ACE3.如图1所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.2 s时刻的波形图.该波的波速为0.8 m/s，则下列说法正确的是()【导学号：38910034】图1A.这列波的波长是12 cmB.这列波的周期是0.5 sC.这列波是沿x轴正方向传播的D.t＝0时，x＝4 cm处的质点振动方向为沿y轴负方向E.这列波是沿x轴负方向传播的【解析】由波形图读出波长，利用波速求解周期，根据传播时间求出可能的传播距离或者将时间与周期相比较，就可以判断传播方向.由题图知该波的波长λ＝12 cm，故A项正确.由v＝λT，得T＝12×10－20.8s＝0.15 s，故B项错误.因tT＝0.20.15＝43，故该波沿x轴负方向传播，故C项错误，E项正确.由波沿x轴负方向传播可判定t＝0时刻，x＝4 cm处质点的振动方向沿y 轴负方向，故D项正确.【答案】ADE4.一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图2所示，质点P 的x坐标为3 m.已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s.下列说法正确的是()图2A.波速为4 m/sB.波的频率为1.25 HzC.x坐标为15 m的质点在t＝0.6 s时恰好位于波谷D.x坐标为22 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波峰E.当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷【解析】任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，可知振动周期T＝0.8 s，频率f＝1T＝1.25 Hz，B正确.从题图中可以看出波长λ＝4 m，根据v＝λf得v＝5 m/s，A错误.由于波在传播过程中具有空间周期性，x坐标为15 m处的质点运动规律与x＝3 m处相同，从t＝0时刻经过0.6 s，即经历34周期，质点应位于平衡位置，C错误.用同样的方法可判断出D、E正确.【答案】BDE5.下列说法正确的是()A.在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B.弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C.在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D.系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向【解析】在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式：T＝2πL g可知，周期的平方与其摆长成正比，故选项A正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项B正确；根据单摆周期公式：T＝2πLg可知，单摆的周期与质量无关，故选项C错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项D正确；若弹簧振子初始时刻的位置在平衡位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻的位置不在平衡位置，则无法确定，故选项E错误.【答案】ABD6.一列简谐波在t＝0时刻的波形如图3所示，经过0.1 s，平衡位置位于x ＝2 m的点M第一次到达波峰，关于该波的下列说法正确的是()图3A.波速可能为20 m/sB.波的传播方向一定沿x正方向C.波的频率可能为1.25 HzD.波的周期可能为4 35sE.N点的速度不可能正在增大【解析】若波向右传，由波动图像经过Δt＝0.1 s，平衡位置位于x＝2 m的点M第一次到达波峰，则Δt＝T8＋nT，由图中知波长λ＝16 m，故波的传速v＝λT＝168Δt/(1＋8n)＝20(1＋8n) m/s，n＝0,1,2,3…，当n＝0时，v＝20 m/s，同理波也可能向左传，得v＝λT＝168Δt/(7＋8n)＝20(7＋8n) m/s，故A、C、D选项正确，B选项错误；若波向左传，此时N点向上振动，速度增大，故E选项错误.【答案】ACD7.如图4所示，一列简谐横波在x轴上传播.图5甲和乙分别是在x轴上a、b两质点的振动图像，且x ab＝6 m.下列判断正确的是()图4甲乙图5A.波一定沿x轴正方向传播B.波可能沿x轴负方向传播C.波长可能是8 mD.波速一定是6 m/sE.波速可能是2 m/s【解析】波的传播方向可能向＋x或－x方向传播，A错，B对.ab之间的距离可能是⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋14λ或⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋34λ，周期为4 s ，波长可能为8 m ，波速可能为2 m/s ，D 错，C 、E 对.【答案】 BCE8.一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m 的a 、b 两质点的振动图像如图6所示，下列描述该波的图像可能正确的是( )图6【解析】 根据振动图像、波动规律解决问题.根据y -t 图像可知，a 、b 两质点的距离为⎝ ⎛⎭⎪⎫nλ＋14λ或⎝ ⎛⎭⎪⎫nλ＋34λ，即nλ＋14λ＝9m 或nλ＋34λ＝9 m(n ＝0,1,2,3，…)解得波长λ＝364n ＋1 m 或λ＝364n ＋3m. 即该波的波长λ＝36 m 、7.2 m 、4 m …或λ＝12 m 、367 m 、3611 m …选项A 、B 、C 、D 、E 的波长分别为4 m 、8 m 、12 m 、36 m 、16 m ，故选项A 、C 、D 正确，选项B 、E 错误.【答案】 ACD二、非选择题(共5小题，共52分，按题目要求作答)9.(6分)如图7所示，实线为一列横波某时刻的波形图像，这列波的传播速度为0.25 m/s ，经过时间 1 s 后的波形为虚线所示.那么这列波的传播方向是________，这段时间内质点P (x ＝0.1 m 处)所通过的路程是________.图7【解析】 波的传播距离x ＝v t ＝0.25 m ＝54λ，故波向左传播，P 所通过的路程为5倍振幅，即50 cm.【答案】 向左 50 cm10.(6分)如图8所示，S 为上下振动的波源，振动频率为100 Hz ，所产生的横波向左、右两方向传播，波速为80 m/s ，已知P 、Q 两质点距波源S 的距离为SP ＝17.4 m ，SQ ＝16.2 m.当S 通过平衡位置向上振动时，P 、Q 两质点的位置是P 在________，Q 在________.【导学号：38910035】图8【解析】 由λ＝v f 得λ＝0.8 m ，即依题意可得SP ＝2134λ，SQ ＝2014λ，当S 在平衡位置向上振动时，Q 、P 都应在最大位移处，结合题图波形可知，P 在波峰，Q 在波谷.【答案】 波峰 波谷11.(12分)一列声波在空气中的波长为34 cm ，传播速度为340 m/s ，这列声波传入另一介质中时，波长变为68 cm ，它在这种介质中的传播速度是多少？该声波在空气中与介质中的频率各是多少？【解析】 在空气中fλ＝v ，f ＝v λ＝34034×10－2Hz ＝1 000 Hz ，声波在介质中与在空气中频率保持不变.在介质中fλ′＝v ′，v ′＝1 000×68×10－2m/s ＝680 m/s.【答案】 680 m/s 1 000 Hz12.(14分)一列简谐波沿x 轴方向传播，已知x 轴上x 1＝0和x 2＝1 m 两处质点的振动图像分别如图9甲、乙所示，求此波的传播速度.图9【解析】 由所给出的振动图像可知周期T ＝4×10－3 s.由题图可知，t ＝0时刻，x 1＝0的质点在正向最大位移处，x 2＝1 m 的质点在平衡位置向y 轴负方向运动，所以当简谐波沿x 轴正向传播时，两质点间距离为(n ＋34)λ1，当波沿x 轴负方向传播时，两质点间距离为(n ＋14)λ2，其中n ＝0,1,2，…因为(n ＋34)λ1＝1 m ，所以λ1＝43＋4n m因为(n ＋14)λ2 ＝1 m ，所以λ2＝41＋4nm 波沿x 轴正方向传播时的波速v 1＝λ1T ＝1033＋4n m/s(n ＝0,1,2，…)波沿x 轴负方向传播时的波速 v 2＝λ2T ＝1031＋4nm/s(n ＝0,1,2，…).【答案】 若沿x 轴正方向传播，v 1＝1033＋4n m/s(n ＝0,1,2，…)若沿x 轴负方向传播，v 2＝1031＋4nm/s(n ＝0,1,2，…)13.(14分)一列简谐横波在x 轴上传播，在t 1＝0和t 2＝0.05 s 时，其波形分别用如图10所示的实线和虚线表示，求：图10(1)这列波可能具有的波速.(2)当波速为280 m/s 时，波的传播方向如何？以此波速传播时，x ＝8 m 处的质点P 从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少？【解析】(1)若波沿x轴正向传播，则：Δs＝Δx1＋nλ＝(2＋8n)m，n＝0,1,2，…v＝ΔsΔt＝2＋8n0.05m/s＝(40＋160n) m/s若波沿x轴负向传播，则：Δs′＝Δx2＋nλ＝(6＋8n)m，n＝0,1,2，…v′＝Δs′Δt＝6＋8n0.05m/s＝(120＋160n) m/s.(2)当波速为280 m/s时，有280＝(120＋160n) n＝1，所以波向x轴负方向传播T＝λv＝1 35s所以P质点第一次到达波谷所需最短时间为：t＝3T4＝3140s＝2.1×10－2 s.【答案】见解析。
2018年物理同步优化指导教科版选修3-4课件：第2章 第5节 波的干涉、衍射 精品
【训练】 1．(多选)两列波在某区域相遇，下列说法正确的是( ) A．两列波相遇时能够保持各自的状态互不干扰 B．由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、 振幅都会发生变化 C．如果这两列波叠加以后使某些区域振动加强，某些区 域振动减弱，那么这两列波发生明显干涉 D．两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列 波分别引起的位移的矢量和
对波的衍射现象的理解 1．关于衍射的条件 应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波 都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍 物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的 条件．
2．波的衍射实质分析 波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波 源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就 偏离了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情 况．
解析：衍射是一切波特有的现象，所以选项A正确，选项 C错误；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度 或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，才能看到明显的 衍射现象，障碍物尺寸越小，衍射现象越明显，所以选项B正 确；声波的波长在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔 的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍 射现象，所以选项D正确．
二、波的干涉 1．实验现象 (1) 实 验 ： 波 源 是 固 定 在同__一__个______ 振 动 片 上 的 两 根 细 杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个 波源．这两个波源发出的是相位相同、_频__率_______相同、振动 方向也相同的波． (2)现象：这两列波相遇后，水面上出现了一条条相对平 静的区域和__激__烈__振__动__的区域，这两种区域在水面上的位置是 稳定不变的．
沪科版物理选修3-4：学业分层测评 第2章 2.4 惠更斯原理 波的反射与折射
学业分层测评第2章 2.4 惠更斯原理波的反射与折射(建议用时：45分钟)[学业达标]1.下列说法中正确的是()A.只有平面波的波面才与波线垂直B.任何波的波线与波面都相互垂直C.任何波的波线都表示波的传播方向D.有些波的波面表示波的传播方向E.同一介质中波面上的各点到波源的距离都相等【解析】不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误、B正确.只有波线才表示波的传播方向，选项C正确、D错误.同一介质中波面上的各点到波源距离相等，E正确.【答案】BCE2.下列叙述属于波的反射现象的是()A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝B.在空房间里讲话，会感到声音比在野外响C.水波从深水区入射到浅水区方向变化D.讲话者又听到自己的回声E.声波从空气中进入水中速度变大【解析】选项A、B、D都属于波的反射现象，C、E属于波的折射现象.【答案】ABD3.下列说法正确的是()A.任何波的波线都表示波的传播方向B.波面表示波的传播方向C.只有横波才有波面D.波传播中某时刻任一波面上各子波波面的包络面就是新的波面E.子波的波速、频率等于初级波的波速、频率【解析】波线表示波的传播方向，故A选项正确，B选项错误；所有的波都具有波面，故C选项错误；由惠更斯原理可知，D选项正确；根据惠更斯原理，子波的波速和频率等于初级波的波速和频率，E正确.【答案】ADE4.如图2-4-6为某列波从介质1入射到介质2的波线分布，已知该波在介质1中的周期T1、频率f1、波长λ1、波速v1，在介质2中的周期T2、频率f2、波长λ2、波速v2，则下列判断正确的是()【导学号：38910027】图2-4-6A.T1＞T2B.f1＞f2C.v1＞v2D.λ1>λ1E.f1＝f2【解析】折射现象中，折射前后，波的周期与频率不变，A、B错E正确.从题图可知入射角i大于折射角r，由折射定律公式sin isin r＝v1v2得，v1＞v2，C正确.再结合v＝λf知，λ1＞λ2，D正确.【答案】CDE5.以下关于波的认识，正确的是()A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊吸波材料，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C.雷达的工作原理是利用波的直线传播。
高中物理沪科版选修3-4同步单元练习 第二章 机械波 Word版含解析
第二章机械波单元检测一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.关于机械波的概念，下列说法中正确的是()A．质点振动的方向总是垂直于波的传播方向B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移大小相等C．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图像相同解析：选BD.机械波分为横波和纵波，振动方向与传播方向垂直的为横波，振动方向与传播方向在一条直线上的为纵波；相距半个波长的两质点在同一时刻会沿相反方向振动到距平衡位置相等距离的位置，即位移大小相等、方向相反；由于每个质点都做简谐运动，因此每个质点经过一个周期后会重复原来的运动状态，则简谐波图像相同．所以B、D正确．2.如图是同一机械波在两种不同介质中传播的波动图像．从图中可以直接观察到发生变化的物理量是()A．波速B．频率C．周期D．波长解析：选D.同一机械波在不同介质中传播时，频率不会改变(由振源决定)，波长和波速改变，而从图像中能直接观看发生改变的量当然是波长，故D项正确．3.根据多普勒效应，下列说法中正确的有()A．医生检查身体用的“B超”是根据超声波的多普勒效应制成的B．一位有经验的战士听到飞行的炮弹尖叫声越来越尖锐，可以判断炮弹正向他靠近C．根据光波的多普勒效应，由地球接收到遥远天体发出的光波的频率越来越小，可以判断此天体正远离地球D．当波源和观察者间有相对运动时，观察者接收到的频率一定和波源发出的频率不同解析：选BC.超声波照射人体时，不同组织穿透的超声波的量是不同的，从而形成B超影象，A不正确．当波源与观察者间相对靠近时，观察者感到频率变大，所以听到飞行的炮弹尖叫声越来越尖锐，声音的频率增大，可以判断炮弹正向他靠近，B正确．光波和机械波一样，也有多普勒效应，地球接收到遥远天体发出的光波的频率越来越小，可以判断此天体正远离地球，C正确．设想如果人绕波源做圆周运动，那么，观察者接收到的频率和波源发出的频率相同，D不正确．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，或增大水波的频率B．增大小孔尺寸，或减小水波的频率C．缩小小孔尺寸，或增大水波的频率D．缩小小孔尺寸，或减小水波的频率解析：选D.观察到明显衍射的条件是缝、小孔或障碍物的尺寸可与波长相比，或小于波长，因此应缩小小孔的尺寸或增大波的波长，A和B错误．根据公式v＝λf，且水波的波速由介质决定，即水波的波速不变，则有λ＝vf，可见减小频率可以使波长增大．综上所述，D正确，C错误．5.如图所示是水波干涉示意图，S1、S2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源频率相同，振幅相等，下列说法正确的是()A．质点A一会儿在波峰，一会儿在波谷B．质点B一会儿在波峰，一会儿在波谷C．质点C一会儿在波峰，一会儿在波谷D．质点D一会儿在波峰，一会儿在波谷解析：选ABD.在波的干涉中，振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置附近做简谐振动，只是质点的振幅较大为A1＋A2，本题中由于A1＝A2，故振动减弱区的质点并不振动，而此时A点是波峰与波峰相遇，是加强点，B点是波谷与波谷相遇，是加强点．又A、D、B三点在一条振动加强线上，这条线上任一点的振动都是加强的，故此三点都为加强点，这样，此三点都是一会儿在波峰，一会儿在波谷．6.振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t＝0时刻绳上形成的波形如图所示．规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图像是()解析：选B.由t＝0时刻绳上形成的波形可知该列简谐横波刚传到P点处于平衡位置，由“上下坡”法可知，P处上坡，所以起振方向向下，B正确．7.两列平面简谐横波在空中叠加，其中简谐横波a(图中虚线所示)沿x轴正方向传播，简谐横波b(图中实线所示)沿x轴负方向传播，波速都是20 m/s.t＝0时，这两列波的波动图像如图所示，那么位于x＝45 m处的质点P第一次到达波峰的时间和第一次处于平衡位置的时间分别是()A ．1.50 s ，0.25 sB ．0.25 s ，0.75 sC ．0.50 s ，0.75 sD ．0.50 s ，0.25 s解析：选B.从题图上可知两波波长均为λ＝40 m ，故T ＝λv ＝2 s ，波峰a 或b 第一次传到P 点，均需要t ＝520 s ＝0.25 s ，而平衡位置状态传到P 要t ′＝1520 s ＝0.75s.8.一列简谐横波沿x 轴传播，已知x 轴上x 1＝0处a 质点的位移—时间图像如图甲所示，x 2＝6 m 处b 质点的位移—时间图像如图乙所示，已知x 1和x 2间距离小于一个波长，则此列波的传播速度可能是( )A ．3 m/sB ．5 m/sC ．1 m/sD ．10 m/s解析：选AC.由a 、b 两点的振动图像可知，当波沿x 轴正向传播时，a 、b 之间的距离为14λ，即λ＝24 m ，v ＝λT ＝248 m/s ＝3 m/s ；当波沿x 轴负向传播时，a 、b之间的距离为34λ，即λ＝8 m ，v ＝λT ＝88 m/s ＝1 m/s.故A 、C 选项正确．9.如图所示，实线是沿x 轴传播的一列简谐横波在t ＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t ＝0.2 s 时刻的波形图．已知该波的波速是0.8 m/s ，则下列说法正确的是( )A ．这列波的波长是14 cmB ．这列波的周期是0.125 sC ．这列波可能是沿x 轴正方向传播的D ．t ＝0时，x ＝4 cm 处的质点速度沿y 轴负方向解析：选D.由波的图像可以看出，波长λ＝12 cm ，波的周期T ＝λv ＝0.120.8 s ＝0.15s ，由实线波到虚线波平移的距离Δx ＝v t ＝0.8×0.2 m ＝0.16 m ＝16 cm ＝(λ＋4 cm)，由波动图像可以看出，波沿x 轴负方向传播；t ＝0时，x ＝4 cm 处质点沿y 轴负方向运动．10.一列简谐横波沿x 轴传播，波长为1.2 m ，振幅为A .当坐标为x ＝0处质元的位移为－32A 且向y 轴负方向运动时，坐标为x ＝0.4 m 处质元的位移为32 A ．当坐标为x ＝0.2 m 处的质元位于平衡位置且向y 轴正方向运动时，x ＝0.4 m 处质元的位移和运动方向分别为( )A ．－12A 、沿y 轴正方向B ．－12A 、沿y 轴负方向C ．－32A 、沿y 轴正方向D ．－32A 、沿y 轴负方向解析：选C.λ＝1.2 m ，坐标为x ＝0.4 m 处的质元距坐标原点为13λ，若波沿x 轴正方向传播，其波形如图所示．此时x ＝0.2 m 处质元在平衡位置且向y 轴负方向运动，x ＝0.4 m 处质元也向y 轴负方向运动；当x ＝0.2 m 处质元在平衡位置且向y 轴正方向运动时，需经t ＝T 2，此时x ＝0.4 m 处质元应在平衡位置之下y ＝－32A ，沿y 轴正方向，A 、B 错误，C 正确．若波沿x 轴负方向传播，其波形如图所示．位移为32A 处的质元距O 点大于13λ，故D 错．二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分，将答案填在题中的横线上) 11.声波从甲介质进入乙介质中，已知入射角为30°，折射角为37°，声波在甲介质中速度为300 m/s ，声波在乙介质中速度为________ m/s.解析：由折射定律可知sin θ1sin θ2＝v 1v 2，所以v 2＝v 1sin θ2sin θ1＝300×0.60.5 m/s ＝360 m/s. 答案：36012.右图为声波干涉演示仪的原理图．两个U 形管A 和B 套在一起，A 管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A 、B 传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________．解析：声波从左侧小孔传入管内向上向下分别形成两列频率相同的波，若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零，若传播的路程相差一个波长，振动加强，则此处声波的振幅为原来声波振幅的2倍．答案：相等 等于零 等于原来声波振幅的2倍三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(8分)如图所示，一列简谐横波沿x 轴传播，实线为t 1＝0时的波形图，此时P 质点向y 轴负方向运动，虚线为t 2＝0.01 s 时的波形图．已知周期T ＞0.01 s.(1)波沿x 轴________(填“正”或“负”)方向传播；(2)求波速．解析：(1)根据“下坡上”判断，向正方向传播．(2分)(2)由题意知，λ＝8 m(1分)t 2－t 1＝18T ①(2分)v ＝λT ②(2分)联立①②式，代入数据解得v ＝100 m/s.(1分)答案：(1)正 (2)100 m/s14.(12分)如图，质点O 在垂直x 轴方向上做简谐运动，形成了沿x 轴正方向传播的横波．在t ＝0时刻质点O 开始向下运动，经0.4 s 第一次形成图示波形，求位于x ＝5 m 处的质点B 再经过多少时间第一次到达波峰？(请写出必要的解答过程)解析：由题意易知，该波的波长为4 m ，周期为T ＝0.8 s(4分)波向右传播到B 点所用的时间为t ＝s v (2分)v ＝λT ，联立解得：t ＝1 s(2分)所以质点P 第一次到达波峰所用时间t ′＝t ＋34T ＝1.6 s(2分)所以再经过的时间t ″＝1.6 s －0.4 s ＝1.2 s ．(2分)答案：1.2 s15.(14分)甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A 、B 两点沿x 轴相向传播，t ＝0时的波形图像如图所示，如果两列波的波速都是10 m/s ，求：(1)甲、乙两列波的频率各是多少？(2)第几秒末两列波相遇，相遇时C 、D 两点间有哪些点位移最大？解析：(1)由题图知：λ＝4 m ，(2分)又因v ＝10 m/s ，所以由f ＝v λ得 f ＝104 Hz ＝2.5 Hz ，(4分)故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz.(2)设经t 时刻两波相遇，则2v t ＝4 m ，(2分)所以t ＝42×10s ＝0.2 s ，(1分) 又因T ＝1f ＝12.5 s ＝0.4 s ，(1分)故波分别向前传播λ2相遇．此时两列波的图像如图中的虚线所示．故CD 间有x ＝5 m 和x ＝7 m 处的点位移最大．(4分)答案：(1)2.5 Hz 2.5 Hz (2)0.2 s x ＝5 m 与x ＝7 m16.(14分)一列横波上有相距4 m 的A 、B 两点，波的传播方向是由A 向B ，波长大于2 m ，如图所示的是A 、B 两质点的振动图像，求这列波可能的波速．解析：由振动图像得：质点振动周期T ＝0.4 s(2分)B 点比A 点晚振动的时间Δt ＝nT ＋34T (n ＝0，1，2，3，…)(2分)所以A 、B 间的距离为Δs ＝n λ＋34λ(n ＝0，1，2，3，…)(2分)则波长为λ＝4Δs 4n ＋3＝164n ＋3(4分)因为λ>2 m ，所以n ＝0，1 当n ＝0时，λ1＝163 m ，v 1＝λ1T ＝403 m/s(2分)当n ＝1时，λ2＝167 m ，v 2＝λ2T ＝407 m/s.(2分)答案：403 m/s 或 407 m/s。
高中物理 2.5波的干涉与衍射自我小测 沪科版选修3-4(2021年最新整理)
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波的干涉与衍射1关于干涉和衍射现象的正确说法是( ）A．两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象B．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显的衍射现象C．叠加规律适用于一切波D．只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象2已知空气中的声速为340 m/s。
现有几种声波：①周期为1/20 s，②频率为104 Hz，③波长为10 m，它们传播时若遇到宽约为13 m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是（）A．①和② B．②和③C．①和③ D．都可以3如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况,正确的判断是( ）A．a、b点振动加强，c、d点振动减弱B．a、c点振动加强，b、d点振动减弱C．a、d点振动加强，b、c点振动减弱D．a、b、c、d点的振动都加强4波长分别为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（)A．波长为60 m的声波比波长为17 m的声波传播速度慢B．波长为60 m的声波比波长为17 m的声波频率小C．波长为60 m的声波比波长为17 m的声波易发生衍射D．波长为60 m的声波不能被反射5将一音叉敲响后,实验者绕着音叉走一圈，将会听到忽强忽弱的声音，这是由于( ）A．两叉股发出的两列声波强弱不同造成的B．两叉股所发出的两列声波互相干涉造成的C．在音叉周围不同位置处，空气振动的振幅不同形成的D．在音叉周围不同位置处，空气振动的频率不同形成的6两列频率相同、振幅也相同的波发生干涉,下列说法正确的是（)A．波峰与波峰相遇时,质点振动加强；波谷与波谷相遇时，质点振动减弱B．波峰与波峰相遇处，质点总是位于波峰C．波峰与波峰相遇处，质点在以后时刻的位移也能出现零D．波谷与波峰相遇的质点的位移总是零7如图所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、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（）A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域 D．上述答案均不对8两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1。
2017-2018学年同步备课套餐之物理沪科版选修3-4讲义：第2章机械波2.5~2.6
2.5波的干预与衍射2.6多普勒效应[学习目标 ] 1.知道波的叠加原理，知道波的干预现象本质上是波的一种特别的叠加现象.2.知道波的干预图样的特色，理解形成稳固干预图样的条件，掌握振动增强点、减短处的振动情况 .3.知道什么是波的衍射现象，知道波发生显然衍射现象的条件 .4.认识多普勒效应，能运用多普勒效应解说一些物理现象．1．波的叠加原理在几列波流传的重叠地区里，质点要同时参加由几列波惹起的振动，质点的位移等于各列波独自存在时在该处惹起的振动位移的矢量和．2．波的干预现象(1)定义：振动频次相同、步伐一致的两列波叠加，使某些地区的振动增强，某些地区的振动减弱，并且振动增强的地区和振动减弱的地区相互分开，一直稳固，这类现象叫做波的干预．(2)条件：两列波的频次相同、步伐一致．3．波的衍射现象(1)定义：波能够绕过阻碍物持续流传的现象，叫做波的衍射．(2)波发生显然衍射现象的条件：当缝的宽度或阻碍物的大小与波长相差不多或比波长小时，就能发生显然的衍射现象．4．因为波源跟察看者之间有相对运动，使察看者感觉到波的频次发生了变化的现象，叫做多普勒效应．一、波的叠加[导学研究 ]你知道“风声、雨声、念书声、声声动听”表现了波的什么性质？答案声波在相互交织、叠加以后互不影响，还能保持本来的性质向前流传，这类现象表现了波的流传拥有独立性．[知识深入 ]1．波的独立性：大批事实证明，几列波相遇时能保持各自的特征(频次、波长、振动方向等) 持续流传，互不影响．这就是波的独立性．2．波的叠加原理：几列波相遇时在相遇地区内，任一质点的位移是各列波独自存在时在该点惹起的位移的矢量和．这就是波的叠加原理．例 1 (多项选择 )如图 1 所示，沿一条直线相向流传的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是以下选项中的()图 1答案BC分析该题考察波的叠加原理．半个波形(或前半个波形)相遇时， B 正确．当两列波完整相遇时 (即重叠在一同)，由波的叠加原理可知，全部质点振动的位移均等于每列波独自流传时惹起的位移的矢量和，使得全部质点的振动的位移加倍， C 正确．二、波的干预[导学研究 ]1．如图 2 所示，操场上两根电线杆上各有一只扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿着MN 方向走来，他听到的声音会有什么变化？为何？图 2答案声音忽强忽弱，因为声波发生了干预现象．2．如图 3 所示，水波干预实验装置上，作为波源的两个小球为何固定在同一振动发生器上？图 3答案为了获取两个振动频次和振动步伐相同的波源．3．如图 4 所示为水波干预图样，你发现有什么明显特色？图 4答案存在着一条条从两波源中间伸展出来的相对沉静的地区和强烈振动的地区，并且两区域间隔出现．[知识深入 ]1．干预条件：只假如振动频次相同、步伐一致(相差恒定 )的两列波叠加就会产生干预现象．2．干预图样的特色(1)增强区和减弱区的地点固定不变．(2)增强区一直增强，减弱区一直减弱(增强区与减弱区不随时间变化)．(3)增强区与减弱区相互间隔．例 2 (多项选择 ) 图 5 表示两个相关波源S1、 S2产生的波在同一种平均介质中相遇．图中实线表示某时辰的波峰，虚线表示的是波谷，以下说法正确的选项是()图 5A ． a、 c 两点的振动增强，b、d 两点的振动减弱B ．e、 f 两点的振动介于增强点和减短处之间C．经适合的时间后，增强点和减短处的地点交换D．经半个周期后，本来位于波峰的点将位于波谷，本来位于波谷的点将位于波峰答案AD分析题图中波的干预表示图所示的仅是某一时辰两列相关波叠加的状况，形成干预图样的全部介质质点都在不断地振动着，其位移的大小和方向都在不断地变化着．但要注意，对稳定的干预，振动增强和减弱的地区的空间地点是不变的．a 点是波谷和波谷相遇的点， c 是波峰和波峰相遇的点，都是振动增强的点；而b、 d 两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点， A 正确． e 位于增强点的连线上，仍为增强点， f 位于减短处的连线上，仍为减短处， B 错误．相关波源叠加产生的干预是稳固的，不会随时间变化， C 错误．因形成干预图样的介质质点不断地做周期性振动，经半个周期步伐相反，D正确．三、波的衍射[导学研究 ]大家都熟习“闻其声不见其人”的物理现象，你能说出是什么原由吗？答案声波在流传过程中碰到阻碍物时，能够绕过阻碍物，不沿直线流传；而光沿直线流传，不可以绕过阻碍物．这样就发生了“闻其声不见其人”的现象．[知识深入 ]1．产生显然衍射现象的条件：阻碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小．2．理解(1)衍射是波独有的现象，全部波都能够发生衍射．(2)波的衍射老是存在的，只有“显然”与“不显然”的差别，不会出现“不发生衍射现象”的说法．(3)波传到小孔 (阻碍物 )时，小孔 (阻碍物 )忧如是一个新波源，由它发出与本来同频次的波在孔(阻碍物 )后流传，就偏离了直线方向．所以，波的直线流传不过在衍射不显然时的近似状况．例 3 (多项选择 )如图 6 所示是察看水面波衍射的实验装置．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地区的波的流传状况，每两条相邻涟漪(图中曲线 )之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔以后的流传状况，以下描绘中正确的选项是()图 6A．此时能显然察看到波的衍射现象B．挡板前后涟漪间距离相等C．假如将孔AB 扩大，有可能察看不到显然的衍射现象D．假如孔的大小不变，使波源频次增大，能更显然地察看到衍射现象答案 ABC分析此题主要考察发生显然衍射现象的条件．察看题图可知孔的尺寸与波长差不多，能明显察看到波的衍射现象，应选项 A 对；因波的流传速度不变，频次不变，故波长不变，即挡板前后涟漪间距应相等，应选项 B 对；若将孔AB 扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观v察不到显然的衍射现象，应选项 C 对；若 f 增大，由λ＝f知，λ变小，衍射现象变得不显然了，应选项 D 错．四、多普勒效应[导学研究 ]有经验的铁路工人能够从火车汽笛声判断火车的运转方向和运转快慢，请你说一说如何判断？答案火车凑近时，音调变高；火车远离时，音调变低；由音调变化的高低和快慢可判断火车运转的方向和快慢．[知识深入 ]1．多普勒效应假如波源或察看者相对于介质运动时，使察看者所接收到的频次与波源的振动频次不一样．这一效应称为多普勒效应．2．规律(1)波源和察看者无相对运动时，察看者接收到的频次等于波源的频次；(2)当波源与察看者相互凑近时，察看者接收到的频次大于波源的频次；(3)当波源与察看者相互远离时，察看者接收到的频次小于波源的频次．例 4 (多项选择 )对于多普勒效应，以下说法中正确的选项是()A．发生多普勒效应时，波源的频次发生了变化B．发生多普勒效应时，察看者接收到的频次发生了变化C．多普勒效应是在波源与察看者之间有相对运动时产生的D．只有声波才能产生多普勒效应答案BC波的叠加波的频次相同1．产生稳固干预的条件干预振动状况相同干涉稳固干预增强区和减弱区的地点固定不变图样特色增强区与减弱区相互间隔定义：波能够绕过阻碍物持续流传的现象产生显然衍射的条件：阻碍物孔、缝的2．波的衍射尺寸比波长小或许相差不多波独有的现象：全部波都能发生衍射定义波源与察看者无相对运动时，察看者接收到的频次等于波源频次波源与察看者相互凑近，察看者接收到的3．多普勒效应规律频次增大波源与察看者相互远离，察看者接收到的频次减小应用1． (多项选择 ) 以下对于波的衍射的说法正确的选项是()A．衍射是全部波独有的现象B．对同一列波，缝、孔或阻碍物越小，衍射现象越显然C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不可以发生衍射现象D．声波简单发生衍射现象是因为声波波长较长答案ABD分析衍射是全部波独有的现象，所以选项 A 正确，选项 C 错；发生显然的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或阻碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，才能察看到显然的衍射现象，所以选项 B 是正确的；声波的波长在 1.7 cm 到 17 m 之间，一般常有的阻碍物或孔的大小可与之对比，正是因为声波波长较长，所以声波简单发生衍射现象，所以选项 D 也是正确的．故正确答案为 A 、B、D.2．对于波的叠加和干预，以下说法中正确的选项是()A．两列频次不相同的波相遇时，因为没有稳固的干预图样，所以波没有叠加B．两列频次相同的波相遇时，振动增强的点不过波峰与波峰相遇的点C．两列频次相同的波相遇时，介质中振动增强的质点在某时辰的位移可能是零D．两列频次相同的波相遇时，振动增强的质点的位移老是比振动减弱的质点的位移大答案 C分析两列波相遇时必定叠加，没有条件， A 错；振动增强是指振幅增大，而不不过波峰与波峰相遇， B 错；增强点的振幅增大，质点仍旧在自己的均衡地点双侧振动，故某时辰的位移能够是振幅范围内的任何值， C 正确， D 错误．3．利用发波水槽获取的水面波形如图7 中 a、 b 所示，则 ()图7A ．图a、 b 均显示了波的干预现象B ．图a、 b 均显示了波的衍射现象C．图D．图a 显示了波的干预现象，图a 显示了波的衍射现象，图b 显示了波的衍射现象b 显示了波的干预现象答案 D分析由波的干预和衍射观点知，图 a 是一列波的流传，显示了波的衍射现象，图 b 是两列波的流传，显示了波的干预现象．课时作业一、选择题1． (多项选择 ) 以下对于两列波相遇时叠加的说法中正确的选项是()A．相遇以后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将增强B．相遇以后，两列波的振动状况与相遇前完整相同C．在相遇地区，任一点的总位移等于两列波分别惹起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不扰乱答案BCD分析两列波相遇时，每一列波惹起的振动状况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，应选项 A 错误，选项 B 、C 正确；几个人在同一房间说话，发出的声波在空间中相互叠加后，其实不改变每列波的振幅、频次，所以声波传到人的耳朵后，还能分辨出不一样的人所说的话，应选项 D 正确．2．当两列同频次的水波发生干预现象时，若两列波的波峰在①质点 P 的振动一直增强②质点 P 的频次最大③质点P 点相遇，则P 的位移一直最大( )④质点P 的位移有时可能为零A ．①②B ．②③C．③④ D ．①④答案 D分析因为两列波的波峰在P 点相遇，P 点是振动增强点，且振动一直增强，① 正确；两列波发生干预，它们的周期和频次不会发生改变，各个点的频次仍旧是相同的，② 错误；振动增强其实不意味着其位移一直是最大，振动增强点的振幅最大，但位移总在变化，有时可能为零，③错误，④正确．应选项 D 正确．3． (多项选择 ) 两列波在同一种介质中流传时发生了干预现象，则()A．振动增强地区，介质质点的位移老是比振动减弱地区介质质点的位移大B．振动增强地区，介质质点的振幅老是比振动减弱地区介质质点的振幅大C．振动增强地区，介质质点的位移随时间做周期性变化D．振动增强地区，介质质点的振幅随时间做周期性变化答案BC分析振动增强地区，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时辰可能为零，也不必定比振动减弱地区的位移大，故 A 错误， C 正确；振幅是质点振动的最大位移，不随时间变化，故 B 正确， D 错误．4．一列波在流传过程中经过一个阻碍物，发生了必定程度的衍射，以下哪一种状况使衍射现象更显然()A．增大阻碍物的尺寸，同时增大波的频次B．增大阻碍物的尺寸，同时减小波的频次C．减小阻碍物的尺寸，同时增大波的频次D．减小阻碍物的尺寸，同时减小波的频次答案 D分析波在介质中流传时波速是由介质决定的，与波的频次没关，所以改变波的频次不会改变波速．由v＝λf可知，当波速一准时，减小频次则波长增大．而发生显然衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，所以减小阻碍物的尺寸，同时减小波的频次会使衍射现象更显然， D 选项正确．5．音箱装修布网既雅观又能阻挡尘埃进入音箱内部，可是它又有不利的一面，对于音箱发出的声音来说，布网就成了阻碍物，它阻挡了声音的流传，造成了声音失真，有的生产厂家就把装修布网安装了子母扣，这样听音乐时就能够把布网卸掉来，进而获取高保真的听觉效果．听相同的音乐不卸掉布网和卸掉布网对比较，你以为声音损失去的主假如()A ．高频部分B．低频部分C．中频部分D．不可以确立答案 A分析由 v＝λf知，频次越高、波长越小．波长越小，越不易发生衍射现象，故不卸布网损失去的主假如高频部分，所以选项 A 正确．6．(多项选择 )火车上有一个声源发出频次必定的乐音．当火车静止、察看者也静止时，察看者听到并记着了这个乐音的音调．以下状况中，察看者听到这个乐音的音调比本来降低的是() A．察看者静止，火车向他驶来B．察看者静止，火车离他驶去C．火车静止，察看者乘汽车向着火车运动D．火车静止，察看者乘汽车远离火车运动答案BD7． (多项选择 ) 下边哪些应用是利用了多普勒效应()A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频次来判断遥远天体相对于地球的运动速度B．交通警察向前进中的汽车发射一个已知频次的电磁波，波被运动的汽车反射回来，依据接收到的频次发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动状况D．有经验的战士利用炮弹飞翔的尖喊声判断飞翔炮弹是凑近仍是远去答案ABD分析凡是波都拥有多普勒效应，所以利用光波的多普勒效应便能够测定遥远星体相对地球运动的速度， A 正确．被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频次发生变化，由多普勒效应的知识能够求出运动物体的速度， B 正确．铁路工人是依据振动的强弱而对列车的运动作出判断的， C 错误．炮弹飞翔，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频次与炮弹的运动方向相关， D 正确．8． (多项选择 ) 两列振动方向相同、振幅分别为A1和 A2的相关简谐横波相遇．以下说法正确的选项是()A ．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B ．波峰与波峰相遇处质点走开均衡地点的位移一直为A1＋ A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移老是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅必定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅答案AD分析 A ．波峰与波谷相遇时，振幅相消，故本质振幅为|A1－ A2 |，应选项 A 正确； B. 波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为A1＋ A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律变化，应选项B错误；C.振动减短处和增强点的位移随时间按正弦规律变化，选项 C 错误； D. 波峰与波峰相遇时振动增强，波峰与波谷相遇时振动减弱，增强点的振幅大于减短处的振幅，应选项 D 正确．9．(多项选择 )如图 1 所示，实线和虚线分别表示振幅、频次均相同的两列波的波峰和波谷．M 是波峰与波峰的相遇点，以下说法中正确的选项是()现在，图 1A ．该时辰质点O 正处在均衡地点B ．P、 N 两质点一直处在均衡地点C．跟着时间的推移，质点M 向 O 点处挪动D．从该时辰起，经过四分之一周期，质点M 抵达均衡地点答案BD分析由题图可知，图中O、 M 为振动增强点，此时辰O 处于波谷，M 处于波峰，所以 A 错误； N、P 为减短处，又因两列波振幅相同，所以，N、P 两点振幅为零，即两质点一直处于均衡地点， B 正确；质点不会随波向前推移， C 错误；从该时辰起，经14周期，两列波在M点分别惹起的振动都位于均衡地点，故M 点位于均衡地点， D 正确．10．如图是挡板，2 所示，图中O 点是水面上一波源，实线、虚线分别表示该时辰的波峰、波谷，B 是小孔，经过一段时间，水面上的波形将散布于()A图 2A．整个地区B．暗影Ⅰ之外地区C．暗影Ⅱ之外地区D．上述答案均不对答案 B分析从题图中能够看出挡板 A 比波长大的多，所以波不会绕过挡板A，而小孔 B 的大小与波长差不多，能发生显然的衍射现象，故 B 正确．11．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h 的恒定速度巡逻，在同一车道上巡警车向前面的一辆轿车发出一个已知频次的电磁波，假如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次比发出时低，说明那辆轿车的车速()A ．高于 100 km/h B．低于 100 km/ hC．等于 100 km/h D．没法确立答案 A分析因为巡警车 (察看者 )接收到的电磁波频次比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后边，可判断轿车车速比巡警车车速大，应选项A正确，B 、C、D 错误．12． (多项选择 )如图 3 甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上往返摇动，以下对于女同学的感觉的说法正确的选项是()甲乙图 3A．图乙中女同学从B．图乙中女同学从C．图乙中女同学在D．图乙中女同学在答案 AD A 向 B 运动过程中，她感觉哨声音调变高E 向 D 运动过程中，她感觉哨声音调变高C点向右运动时，她感觉哨声音调不变C点向左运动时，她感觉哨声音调变低分析女同学荡秋千的过程中，只需她有向右的速度，她就有凑近声源的趋向，依据多普勒效应，她都能感觉哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感觉音调变低．选项 A 、 D 正确， B、C 错误．二、非选择题13．如图 4 所示，为声波干预演示仪的原理图．两个U 形管 A 和 B 套在一同， A 管双侧各有一小孔，声波从左边小孔传入管内，被分红两列频次________的波．当声波分别经过A、 B 流传到右边小孔时，若两列波流传的行程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的行程相差一个波长，则此处声波的振幅________．图 4答案相同等于零等于原声波振幅的 2 倍分析声波从左边小孔传入管内向上、向下分别形成两列频次相同的波，若两列波流传的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零；若流传的行程相差一个波长，振动增强，则此处声波的振幅为原振幅的 2 倍．。
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学业分层测评第2章 2.5 波的干涉与衍射2.6 多普勒效应(建议用时：45分钟)[学业达标]1.关于波的衍射现象，下列说法正确的是()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时，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象C.只有波才有衍射现象D.衍射是波特有的现象E.以上说法均不正确【解析】当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显.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，才会发生明显的衍射现象，切不可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象.【答案】BCD2.下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是()A.相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B.相遇后，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，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰E.两列波相遇叠加后，各波的周期和频率都发生变化【解析】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A选项错误，B、C选项正确.几个人在同一房间说话，声带振动发出的声波在空间中相互叠加后，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D正确.两列波叠加后，各波的周期和频率各自保持不变，E错误.【答案】BCD3.关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()A.两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B.任何两列波相遇都会叠加C.两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点D.两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零E.两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移可能比振动减弱的质点的位移小【解析】根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以A错误，B 正确；发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，所以C错误；因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以D、E正确.【答案】BDE4.有一障碍物的尺寸为10 m，下列哪些波在遇到它时能产生明显衍射现象()A.波长为1 m的机械波B.波长为10 m的机械波C.波长为20 m的的机械波D.频率为40 Hz的声波E.频率为5 000 MHz的电磁波(波速为3×108 m/s)【解析】空气中声波波速大约为340 m/s，由λ＝vf可算出频率为40 Hz的声波的波长为8.5 m；同理可算出频率为5 000 MHz的电磁波的波长为0.06 m.选项B、C、D中能产生明显衍射现象.【答案】BCD5.如图2-5-6所示，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2 cm，波速均为2 m/s，波长均为0.4 m，E点为B、D连线和A、C连线的交点，下列说法正确的是()【导学号：38910030】图2-5-6A.A、C两点是振动减弱点B.A、C、E点是振动加强点C.B、D两点在该时刻的竖直高度差为8 cmD.t＝0.05 s时，E点离平衡位置的位移大小为4 cmE.t＝0.05 s时，D点离平衡位置的位移大小为4 cm【解析】图中B、D均为振动加强点，E位于B、D的中线上，故E也是振动加强点，而A、C两点为波峰与波谷相遇，故是振动减弱点.图中所示时刻，B点偏离平衡位置－4 cm，而D点偏离平衡位置4 cm，故二者竖直高度差为8 cm，再过0.05 s，两列波的波峰恰在E点相遇，故E点偏离平衡位置的距离将达到4 cm，而D在平衡位置.故正确答案为A、C、D.【答案】ACD6.新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比：(1)站在车前方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”).站在车后方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”).(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？【解析】(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低.(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变.(3)坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变.【答案】(1)偏高偏低(2)偏高音调没有变化(3)音调不变7.简谐横波a沿x轴正方向传播，简谐横波b沿x轴负方向传播，波速都是10 m/s，振动方向都平行于y轴，t＝0时刻，这两列波的波形如图2-5-7所示.画出平衡位置在x ＝2 m 处的质点从t ＝0时刻开始在一个周期内的振动图像.图2-5-7【解析】 该题考查波的叠加和干涉.两列频率相同的波其振动图像是稳定的，t ＝0时刻，两列波引起x ＝2 m 处质点的振动方向都向上，经过14T ，两列波的波峰都传到x ＝2 m 处，故振幅A ＝A 1＋A 2＝3 cm.【答案】8.如图2-5-8所示，S 是水面波的波源，x 、y 是挡板，S 1、S 2是两个狭缝(SS 1＝SS 2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题.【导学号：38910031】图2-5-8(1)若闭上S 1，只打开S 2，会看到什么现象？(2)若S 1、S 2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A 、B 、C 、D 各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？【解析】 (1)闭上S 1，打开S 2，由波的衍射条件可知，这时会发生明显衍射现象.(2)S 1、S 2都打开，由波的干涉条件可知，这时会发生干涉现象.(3)在题图中，波源S 形成的波，通过S 1、S 2形成新波源，这两个新波源发出的波相遇时会发生干涉现象，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大，波峰与波谷相遇的点，振幅最小，则B、D是振动最强的点，A、C是振动最弱的点.【答案】(1)明显衍射(2)干涉(3)B、D点振动最强A、C点振动最弱[能力提升]9.如图2-5-9所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有()图2-5-9A.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响B.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响C.假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响D.假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响E.波浪的波长越长，则A、B两处的小船受到波浪的影响越明显【解析】A、B两处小船明显受到影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处的结果，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象.【答案】ADE10.两列平面简谐横波在空中叠加，其中简谐横波a(图中虚线)沿x轴正方向传播，简谐横波b(图中实线)沿x轴负方向传播，波速都是20 m/s，t＝0时，这两列波的波动图像如图2-5-10所示，那么位于x＝45 m处的质点P第一次到达波峰的时间和第一次处于平衡位置的时间分别是多少？【导学号：38910032】图2-5-10【解析】从题图上可知两波波长均为λ＝40 m，故T＝λv＝2 s.a、b两波的波峰第一次传到P点，均需要t＝5 m20 m/s，＝0.25 s，而平衡位置传到P点，均需要t′＝15 m20 m/s＝0.75 s.【答案】0.25 s0.75 s11.两列波在x轴上沿相反方向传播，如图2-5-11所示.两列波的传播速度都是v＝6 m/s，频率都是f＝30 Hz，在t＝0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处，使S1和S2都开始向上做简谐运动，S1的振幅为2 cm，S2的振幅为1 cm，已知质点A与S1、S2的距离分别为S1A＝2.95 m、S2A＝4.25 m，当两列波都到达A点后，A点的振幅为多大？【导学号：38910033】图2-5-11【解析】两列波的波长均为λ＝vf＝630m＝0.2 m.S1A＝2.95 m＝2.950.2λ＝1434λ，S2A＝4.25 m＝4.250.2λ＝2114λ.当振源S2产生的波传到A点时，A点向上振动，这时振源S1早已使A振动，且使A点已振动的时间为t＝4.25－2.956s＝1360s＝1360130T＝612T，因此振源S1此时使A回到平衡位置且向下振动；根据波的叠加原理，知A为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即A＝A1－A2＝(2－1) cm＝1 cm.【答案】 1 cm12.波源S 1和S 2的振动方向相同，频率均为4 Hz ，分别置于均匀介质中x 轴上的O 、A 两点处，OA ＝2 m ，如图2-5-12所示.两波源产生的简谐横波沿x 轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同.求：图2-5-12(1)简谐横波的波长.(2)OA 间合振动振幅最小的点的位置.【解析】 (1)设简谐横波波长为λ，频率为f ，则v ＝λf ，代入已知数据，得λ＝1 m.(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Δl ＝x －(2－x )，0≤x ≤2.其中x 、Δl 以m 为单位合振动振幅最小的点的位置满足Δl ＝(k ＋12)λ，k 为整数，所以x ＝12k ＋54，可得－52≤k ≤32，故k ＝－2、－1、0、1解得：x ＝0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m.【答案】 (1)1 m (2)x ＝0.25 m,0.75 m ，1.25 m ，1.75 m。