2017年高中物理 第2章 机械波 2.5 波的干涉与衍射 多普勒效应学案 沪科版选修3-4

察不到明显的衍射现象,故选项C对;若f增大,由λ=知,λ变小,衍射现象变得不明显了,故选项D错. 答案 ABC 四、多普勒效应 [问题设计]

有经验的铁路工人可以从火车汽笛声判断火车的运行方向和运行快慢,请你说一说怎样判断?

答案 火车靠近时,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行的方向和快慢. [要点提炼] 1.多普勒效应

如果波源或观察者相对于介质运动时,使观察者所接收到的频率与波源的振动频率不同.这一效应称为多普勒效应. 2.规律

(1)波源和观察者无相对运动时,观察者接收到的频率等于波源的频率; (2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率大于波源的频率; (3)当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率小于波源的频率.

例4 如图7所示为产生机械波的波源O做匀速运动的情况,图中的圆表示波峰.

vf

图7

(1)该图表示的是( ) A.干涉现象 C.反射现象

(2)波源正在向哪处移动( ) A.A B.B C.C D.D

(3)观察到波的频率最低的位置是( ) A.A B.B C.C D.D

解析 题图表示的是多普勒效应,波源的左边波长较小,说明波源正向左运动,因此A处的观察者接收到的频率偏高,B处的观察者接收到的频率最低. 答案 (1)D (2)A (3)B

B.衍射现象 D.多普勒效应

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定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象??产生明显衍射的条件:障碍物孔、缝的

2.波的衍射? 尺寸比波长小或者相差不多

??波特有的现象:一切波都能发生衍射3定义

效应

?波源与观察者无相对运动时,观察者

??

接收到的频率等于波源频率

??波源与观察者相互接近,观察者接收到的?规律? 频率增大

??波源与观察者相互远离,观察者接收到的

?? 频率减小

?应用

1.下列关于波的衍射的说法正确的是( ) A.衍射是一切波特有的现象

B.对同一列波,缝、孔或障碍物越小,衍射现象越明显 C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象 D.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长 答案 ABD

解析 衍射是一切波特有的现象,所以选项A正确,选项C错;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,才能观察到明显的衍射现象,所以选项B是正确的;声波的波长在1.7 cm到17 m 之间,一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比,正是由于声波波长较长,因此声波容易发生衍射现象,所以选项D也是正确的.故正确答案为A、B、D.

2.关于波的叠加和干涉,下列说法中正确的是( )

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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.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 C.两列频率相同的波相遇时,介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零 D.两列频率相同的波相遇时,振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大 答案 C

解析 两列波相遇时一定叠加,没有条件,A错;振动加强是指振幅增大,而不只是波峰与波峰相遇,B错;加强点的振幅增大,质点仍然在自己的平衡位置两侧振动,故某时刻的位移可以是振幅范围内的任何值,C正确,D错误.

3.利用发波水槽得到的水面波形如图8中a、b所示,则( )

图8

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 答案 D

解析 由波的干涉和衍射概念知,图a是一列波的传播,显示了波的衍射现象,图b是两列波的传播,显示了波的干涉现象.

[基础题]

1.下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是( ) 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,相互间听得清楚,这说明声波在相遇时互不干扰 答案 BCD

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,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正确.

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2.当两列同频率的水波发生干涉现象时,若两列波的波峰在P点相遇,则( ) ①质点P的振动始终加强 ②质点P的频率最大 ③质点P的位移始终最大 ④质点P的位移有时可能为零

A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 答案 D

解析 由于两列波的波峰在P点相遇,P点是振动加强点,且振动始终加强,①正确;两列波发生干涉,它们的周期和频率不会发生改变,各个点的频率仍然是相同的,②错误;振动加强并不意味着其位移始终是最大,振动加强点的振幅最大,但位移总在变化,有时可能为零,③错误,④正确.故选项D正确.

3.两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,介质质点的振幅总是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 答案 BC

解析 振动加强区域,各质点的位移随时间做周期性变化,它的位移某时刻可能为零,也不一定比振动减弱区域的位移大,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.关于波的衍射现象,下列说法中正确的是( ) A.某些波在一定条件下才有衍射现象 B.某些波在任何情况下都有衍射现象 C.一切波在一定条件下才有衍射现象 D.一切波在任何情况下都有衍射现象 答案 D

解析 衍射现象是波在传播过程中所特有的现象,没有条件,故一切波在任何情况下都有衍射现象,只是有的明显,有的不明显,故D正确.

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解析 由v=λf知,频率越高、波长越小.波长越小,越不易发生衍射现象,故不卸布网

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B.低频部分 D.不能确定

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