2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 機(jī)械波 第3講 波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-4.docx

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第3講　波的干涉和衍射　多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用 [目標(biāo)定位]　1.理解波的疊加原理，知道波的干涉是波疊加的結(jié)果.2.知道波的干涉圖樣的特點(diǎn)，理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，掌握振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的振動(dòng)情況.3.知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.4.會(huì)用波的衍射、干涉現(xiàn)象解釋相關(guān)問題.5.了解多普勒效應(yīng)，能用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象． 一、波的干涉現(xiàn)象 1．波的疊加原理：波在相遇時(shí)仍然能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，在相遇的區(qū)域里，介質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參加相遇的波列的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于相遇波列單獨(dú)存在時(shí)到達(dá)該處引起的位移的疊加，相遇的波一旦脫離接觸又會(huì)按照原來的運(yùn)動(dòng)形狀傳播． 2．波的干涉： (1)定義：振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向相同的兩列波疊加后，振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔、穩(wěn)定分布的現(xiàn)象，叫做波的干涉，形成的圖樣叫做干涉圖樣． (2)產(chǎn)生干涉的條件：只有頻率和振動(dòng)方向相同的波才可能互相干涉． (3)干涉現(xiàn)象是波的重要特征之一． 想一想　在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)和振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振動(dòng)情況是怎樣的？是不是振動(dòng)減弱的點(diǎn)始終位于平衡位置不動(dòng)？ 答案　在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是指兩列波在該點(diǎn)的振動(dòng)方向始終相同，因而使該點(diǎn)以兩列波的振幅之和作為新的振幅做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；而振動(dòng)減弱的點(diǎn)是指兩列波在該點(diǎn)的振動(dòng)方向始終相反，因而使該點(diǎn)以兩列波的振幅之差作為新的振幅做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．只有當(dāng)兩列波的振幅相等時(shí)，所形成的干涉中的振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振幅才為零，此時(shí)該點(diǎn)表現(xiàn)為始終處于平衡位置不動(dòng)． 二、波的衍射現(xiàn)象 1．定義：波繞過障礙物或通過孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象． 2．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或狹縫的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多時(shí)． 3．一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，衍射是波特有的現(xiàn)象． 三、多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用 1．多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使觀察者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象． 2．成因 (1)當(dāng)聲源和觀察者相對(duì)介質(zhì)都不動(dòng)(即二者沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng))時(shí)，觀察者接收到的聲音頻率等于聲源的頻率． (2)當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí)，觀察者在1s內(nèi)接收到完全波 的個(gè)數(shù)就會(huì)增多，也就是接收到的聲音頻率增大，聽到的音調(diào)變高． (3)當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離聲源時(shí)，在單位時(shí)間里接收到完全波的個(gè)數(shù)就會(huì)減少，也就是接收到的聲音頻率減小，聽到的聲音音調(diào)變低． 3．多普勒效應(yīng)是波共有的特征． 4．應(yīng)用： (1)多普勒測(cè)速儀； (2)彩色超聲多普勒心動(dòng)圖儀； (3)跟蹤目的物． 想一想　當(dāng)汽車遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，聽到的汽車的聲音越來越小，這種現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)嗎？ 答案　不是．多普勒效應(yīng)指的是接收到的頻率的變化情況，即音調(diào)的變化情況；而聲音大小指的是響度． 一、對(duì)干涉現(xiàn)象的理解 1．波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加． 2．穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、振動(dòng)方向相同． 3．干涉圖樣及其特點(diǎn) (1)干涉圖樣：如圖1所示 圖1 (2)特點(diǎn) ①加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變． ②加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化)． ③加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔． 4．振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn) (1)加強(qiáng)點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之和，A＝A1＋A2. (2)減弱點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之差，A＝|A1－A2|. (3)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷： 若某點(diǎn)總是波峰與波峰或波谷與波谷相遇，該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點(diǎn)． 例1　兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡(jiǎn)諧橫波相遇．下列說法正確的是(　　) A．波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1－A2| B．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移始終為A1＋A2 C．波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移 D．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅 解析　波峰與波谷相遇時(shí)，振幅相消，故實(shí)際振幅為|A1－A2|，選項(xiàng)A正確；波峰與波峰相遇處，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，合振幅為A1＋A2，但此處質(zhì)點(diǎn)仍處于振動(dòng)狀態(tài)中，其位移隨時(shí)間按正弦(或余弦)規(guī)律變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；振動(dòng)減弱點(diǎn)和加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦(或余弦)規(guī)律變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波峰與波峰相遇時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)，波峰與波谷相遇時(shí)振動(dòng)減弱，加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大于減弱點(diǎn)的振幅，選項(xiàng)D正確． 答案　AD 圖2 針對(duì)訓(xùn)練　兩列頻率、振動(dòng)方向、初相位均相同的波S1、S2，在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，某時(shí)刻t形成如圖2所示的干涉圖樣(實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷)，在圖中標(biāo)有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，則振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是________，振動(dòng)減弱的點(diǎn)是________． 解析　由圖可知A點(diǎn)為波峰與波峰相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；C點(diǎn)是波峰與波谷相遇，是振動(dòng)減弱點(diǎn)． 答案　A、B　C 二、對(duì)衍射現(xiàn)象的理解 1．衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射． 2．波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，“障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多”是發(fā)生明顯衍射的條件． 3．波傳到小孔(或障礙物)時(shí)，小孔(或障礙物)仿佛一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(或障礙物)后傳播，就偏離了直線方向．因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況． 圖3 例2　如圖3所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則對(duì)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是(　　) A．此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．擋板前后波紋間距離相等 C．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象 解析　從題圖中可以看出，孔的大小與波長(zhǎng)相差不多，故能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，A選項(xiàng)正確；由于在同一均勻介質(zhì)中，波的傳播速度沒有變化，波的頻率是一定的，又根據(jù)λ＝可得波長(zhǎng)λ沒有變化，所以B選項(xiàng)是正確的；當(dāng)孔擴(kuò)大后，發(fā)生明顯衍射的條件將被破壞，故C選項(xiàng)正確；如果孔的大小不變，使波源頻率增大，則波長(zhǎng)減小，孔的尺寸將比波長(zhǎng)大，失去發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件，因此D選項(xiàng)不正確． 答案　ABC 三、對(duì)多普勒效應(yīng)的理解 1．多普勒效應(yīng)是波共有的特征，不僅機(jī)械波，光波和電磁波也都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)． 2．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源發(fā)出的頻率不變，變化的是觀察者接收到的頻率． 3．(1)當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，f觀察者變大，音調(diào)變高．如圖4甲中波源S不動(dòng)，觀察者A向B運(yùn)動(dòng)和圖乙中觀察者A不動(dòng)，波源由S1向S2運(yùn)動(dòng)； (2)當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，f觀察者變小，音調(diào)變低，如圖甲中波源S不動(dòng)，觀察者A向C運(yùn)動(dòng)． 圖4 例3　下面說法中正確的是(　　) A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率變化了 B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化 C．多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 D．多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的 解析　當(dāng)波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，故選項(xiàng)C正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒有改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，故選項(xiàng)D正確． 答案　BCD 借題發(fā)揮　判斷觀察者接收的頻率是怎么樣變化的，就是看波源與觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況． 波的衍射 1．在水波槽的衍射實(shí)驗(yàn)中，若打擊水面的振子的振動(dòng)頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為(　　) A．10cmB．5cmC．d≥1cmD．d＜1cm 解析　在水槽中激發(fā)的水波波長(zhǎng)為λ＝＝m＝0.01m＝1cm.若要在小孔后產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，應(yīng)取小孔的尺寸小于波長(zhǎng)或與波長(zhǎng)相差不多． 答案　D 波的疊加 2．如圖5所示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長(zhǎng)均相等，當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是下圖中的(　　) 圖5 解析　當(dāng)兩列波的前半個(gè)波(或后半個(gè)波)相遇時(shí)，根據(jù)波的疊加原理，在前半個(gè)波(或后半個(gè)波)重疊的區(qū)域內(nèi)所有的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合位移為零，而兩列波的后半個(gè)波(或前半個(gè)波)的波形保持不變，所以選項(xiàng)B正確；當(dāng)兩列波完全相遇時(shí)(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移加倍，所以選項(xiàng)C也是正確的． 答案　BC 波的干涉 3．圖6表示兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇．圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波峰，虛線表示該時(shí)刻的波谷，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱 B．e、f兩點(diǎn)的振動(dòng)介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間 C．經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換 D．經(jīng)半個(gè)周期后，原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將位于波峰 解析　波的干涉示意圖表示某一時(shí)刻兩列相干波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動(dòng)著，其位移的大小和方向都在不停地變化著．但要注意，對(duì)穩(wěn)定的干涉，振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的．a(chǎn)點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn)，c點(diǎn)是波峰和波峰相遇的點(diǎn)，都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)；而b，d兩點(diǎn)都是波峰和波谷相遇 的點(diǎn)，是振動(dòng)減弱的點(diǎn)，A正確；e點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線上，也為加強(qiáng)點(diǎn)，f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)的連線上，也為減弱點(diǎn)，B錯(cuò)誤；相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會(huì)隨時(shí)間變化，C錯(cuò)誤；因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也在不停地做周期性振動(dòng)，故經(jīng)半個(gè)周期步調(diào)相反，D正確． 答案　AD 多普勒效應(yīng) 圖7 4．如圖7所示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示波峰． (1)該圖表示的是(　　) A．干涉現(xiàn)象　　　　B．衍射現(xiàn)象 C．反射現(xiàn)象D．多普勒效應(yīng) (2)波源正在向哪處移動(dòng)(　　) A．A B．B C．C D．D (3)觀察到波的頻率最低的位置是(　　) A．A B．B C．C D．D 解析　題圖表示的是多普勒效應(yīng)，波源的左邊波長(zhǎng)較小，說明波源正向左運(yùn)動(dòng)，因此A處的觀察者接受到的頻率最高，B處的觀察者接受到的頻率最低． 答案　(1)D　(2)A　(3)B (時(shí)間：60分鐘) 題組一　多普勒效應(yīng) 1．根據(jù)多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率一定發(fā)生變化 B．當(dāng)波源與觀察者同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低 C．當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高 D．當(dāng)波源與觀察者反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低 解析　當(dāng)波源與觀察者的相對(duì)距離減小時(shí)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率高；當(dāng)二者的相對(duì)距離增大時(shí)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，即觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率低．當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但距離不變時(shí)(如圓周運(yùn)動(dòng))，則不會(huì)出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)波源與觀察者同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者的距離可能增大，也可能減小，也可能不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者的相對(duì)距離減小，故選項(xiàng)C正確；當(dāng)波源與觀察者反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者的相對(duì)距離增大，D正確． 答案　CD 2．下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)(　　) A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 B．交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理 C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況 D．有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去 解析　凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可測(cè)定遙遠(yuǎn)星體相對(duì)地球遠(yuǎn)離的速度，故A選項(xiàng)正確；被反射的電磁波，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出的電磁波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應(yīng)的計(jì)算公式可以求出運(yùn)動(dòng)物體的速度，故B選項(xiàng)正確；對(duì)于C選項(xiàng)，鐵路工人是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車的運(yùn)動(dòng)情況做出判斷的，故不正確；炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，故D選項(xiàng)正確． 答案　ABD 3．如圖1所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng)，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是(　　) 圖1 A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高 B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高 C．女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)不變 D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)變低 解析　女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢(shì)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感到音調(diào)變低，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤． 答案　AD 4．公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，如果該電磁波被轎車反射回來時(shí)，警車接收到的電磁波的頻率比發(fā)出時(shí)低． (1)此現(xiàn)象屬于(　　) A．波的衍射B．波的干涉 C．多普勒效應(yīng)D．波的反射 (2)若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？ 解析　(1)巡警車接收到的電波的頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)．(2)若該車以20m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)偏高． 答案　(1)C　(2)偏高 題組二　波的衍射 5．以下說法中正確的是(　　) A．波的衍射現(xiàn)象必須具備一定的條件，否則不可能發(fā)生衍射現(xiàn)象 B．要觀察到水波明顯的衍射現(xiàn)象，必須使狹縫的寬度遠(yuǎn)大于水波波長(zhǎng) C．波長(zhǎng)越長(zhǎng)的波，越容易發(fā)生明顯的衍射 D．只有波才有衍射現(xiàn)象 解析　衍射是波特有的現(xiàn)象，即任何波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，只不過存在明顯與不明顯的差別而已，只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或者比波長(zhǎng)小時(shí)，才會(huì)觀察到明顯的衍射現(xiàn)象．選項(xiàng)C、D正確． 答案　CD 6．如圖2所示，S是波源，M，N是兩塊擋板，其中M板固定，N板可左右自由移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測(cè)得A點(diǎn)無明顯振動(dòng)，為使A點(diǎn)能發(fā)生明顯振動(dòng)，下列采取的辦法可行的是(　　) 圖2 A．增大波源振動(dòng)頻率B．減小波源振動(dòng)頻率 C．將N板向右移D．將N板向左移 答案　BD 圖3 7．如圖3所示，圖中O點(diǎn)是水面上一波源，實(shí)線、虛線分別表示該時(shí)刻的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過一段時(shí)間，水面上的波形將分布于(　　) A．整個(gè)區(qū)域 B．陰影Ⅰ以外區(qū)域 C．陰影Ⅱ以外區(qū)域 D．上述答案均不對(duì) 解析　從題圖中可以看出擋板A比波長(zhǎng)大的多，因此波不會(huì)繞過擋板A，而小孔B的大小與波長(zhǎng)差不多，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B正確． 答案　B 題組三　波的疊加 8．關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是(　　) A．兩列頻率不相同的波相遇時(shí)，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加 B．兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn) C．兩列頻率相同的波相遇時(shí)，如果介質(zhì)中的某點(diǎn)振動(dòng)是加強(qiáng)的，某時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位移可能是零 D．兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)的位移大 解析　根據(jù)波的疊加原理，只要兩列波相遇就會(huì)疊加，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點(diǎn)，所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤；振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)僅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振動(dòng)，也一定有位移為零的時(shí)刻，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案　C 9．如圖4所示，兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于x＝－0.2m和x＝1.2m處，兩列波的波速均為v＝0.4m/s，兩波源的振幅均為A＝2cm.圖示為t＝0時(shí)刻兩列波的圖象(傳播方向如圖所示)，此刻平衡位置處于x＝0.2m和0.8m的P，Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)．質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x＝0.5m處，關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況判斷正確的是(　　) 圖4 A．質(zhì)點(diǎn)P、Q都首先沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng) B．t＝0.75s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P、Q都運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn) C．t＝1s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為＋4cm D．t＝1s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為－4cm 解析　根據(jù)“上下坡”法可以判斷，質(zhì)點(diǎn)P、Q都首先沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，故A對(duì)；兩列波波速相等，經(jīng)過t＝0.75s，兩波傳播的路程都為30cm，但P、Q兩質(zhì)點(diǎn)并不沿x軸運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)；t＝1s時(shí)刻，左邊波傳到x＝60cm處，右邊波傳到x＝40cm處，兩波的波谷相遇在M點(diǎn)，疊加后質(zhì)點(diǎn)M的位移為－4cm，故C錯(cuò)，D對(duì)． 答案　AD 題組四　波的干涉 圖5 10．兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖5所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則(　　) A．在兩波相遇的區(qū)域中會(huì)發(fā)生干涉 B．在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)發(fā)生干涉 C．P點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng) D．P點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱 解析　從題圖中看出，兩列波的波長(zhǎng)不同，但同一介質(zhì)中波速相等，根據(jù)v＝λf，知頻率不同，所以在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)發(fā)生干涉，B正確；因?yàn)椴荒馨l(fā)生干涉，所以雖然此時(shí)刻P點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，但不能始終加強(qiáng)，當(dāng)然也不能始終減弱，所以本題選B. 答案　B 11．當(dāng)兩列相干波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的 B．質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大 C．質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大 D．質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)為零 解析　兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，說明P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，P點(diǎn)振幅等于兩列波的振幅之和，質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大，質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)加強(qiáng)，位移隨時(shí)間做周期性變化，位移有時(shí)為零，有時(shí)最大，選項(xiàng)A、B、D正確． 答案　ABD 12．如圖6所示為兩列沿同一繩子相向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，虛線表示甲波，波速為v1，實(shí)線表示乙波，波速為v2，M為繩上x＝0.2m處的質(zhì)點(diǎn)，則下列說法中正確的是(　　) 圖6 A．這兩列波將發(fā)生干涉現(xiàn)象，質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)始終加強(qiáng) B．由圖示時(shí)刻開始，再經(jīng)甲波周期的，M將位于波谷 C．甲波的速度v1與乙波的速度v2一樣大 D．因波的周期未知，故兩列波波速的大小無法比較 解析　兩列機(jī)械波在同一介質(zhì)中傳播，波速相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；從波的圖象可以看出，兩列波的波長(zhǎng)相同，則頻率、周期也相同，兩列波將發(fā)生干涉現(xiàn)象，再經(jīng)周期，兩列波的波谷同時(shí)傳到M點(diǎn)，M將出現(xiàn)波谷，振動(dòng)加強(qiáng)，選項(xiàng)A、B正確． 答案　ABC 題組五　波的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象的比較 13．利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖7甲、乙所示，則(　　) 圖7 A．圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象 B．圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象 C．圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象 D．圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象 解析　由題圖可以看出，圖甲是水波通過小孔的情況，屬于波的衍射現(xiàn)象，圖乙是兩列波在傳播過程中疊加形成的干涉圖樣，屬于波的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確． 答案　D 14．如圖8所示，S是水面波的波源，xy是擋板，S1，S2是兩個(gè)狹縫(S1＝S2)，狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小得多，試回答以下問題： 圖8 (1)若閉上S1，只打開S2，會(huì)看到什么現(xiàn)象？ (2)若S1，S2都打開，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ (3)若實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點(diǎn)中，哪些點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，哪些點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)？ 解析　(1)只打開S2時(shí)，波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時(shí)，由于狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小得多，于是水面波在狹縫S2處發(fā)生衍射現(xiàn)象，水面波以狹縫S2處為波源向擋板 另一側(cè)傳播開來．(2)因?yàn)镾1＝S2，所以從波源發(fā)出的水面波傳播到S1、S2處時(shí)它們的振動(dòng)情況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開時(shí)產(chǎn)生相干波，它們?cè)诳臻g相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，一些地方振動(dòng)加強(qiáng)，一些地方振動(dòng)減弱，加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互間隔開，發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象．(3)質(zhì)點(diǎn)D是波峰與波峰相遇處，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；質(zhì)點(diǎn)B是波谷與波谷相遇處，也是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)．質(zhì)點(diǎn)A、C是波峰與波谷相遇的地方，這兩點(diǎn)振動(dòng)減弱． 答案　(1)水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側(cè)傳播開來． (2)發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象． (3)B、D點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，A、C點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)．