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第55讲机械波的性质考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求波的干涉和衍射多普勒效应Ⅰ15年T12B(1)—选择，以实际生活背景，考查多普勒效应T12B(2)—填空，以实际生活背景，考查明显衍射条件理解知识整合一、波的干涉和衍射1．波的干涉(1)定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动________，某些区域的振动________，并且振动________和振动________的区域相互间隔．(2)条件：两列波________相同．(3)判断干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的依据：①最强点：该点到两个波源的路程之差Δs是波长的整数倍，即____________；②最弱点：该点到两个波源的路程之差Δs是半波长的奇数倍，即____________．在稳定的干涉区域内，“波峰和波峰叠加得到振动________点”、“波谷和波谷叠加也得到振动________点”、“波峰和波谷叠加得到振动________点”．但振动加强点(减弱点)的位移也在不断的发生变化，只是振幅增大(减小)．若两列波的振幅为A1和A2，则干涉时的加强点振幅A＝A1＋A2，减弱点的振幅A＝|A1－A2|.(4)干涉和叠加的关系：任何波都可以叠加，但只有频率相同的波才可以叠加时出现稳定的干涉图样．所以叠加不一定干涉，但干涉是在一定条件下的叠加．2．波的衍射(1)定义：波可以绕过________继续传播，这种现象叫波的衍射．衍射现象的本质是在波遇到小孔或障碍物时，偏离了直线传播，使波所波及的范围扩大．(2)能够发生明显的衍射现象的条件是：____________________________________．二、多普勒效应1．定义：波源与观察者互相________或互相________时，接收到的波的________都会发生变化，人们把这种现象叫做多普勒效应．2．音调和频率：频率高→音调______；频率低→音调______．3．当波源与观察者相互接近，f观察者变______，音调变______；当波源与观察者相互远离，f观察者变______，音调变______．方法技巧考点1波的干涉和衍射1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断方法一：波的干涉原理判断法，某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.(1)当两波源振动步调一致时，若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．(2)当两波源振动步调相反时，若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．方法二：现象法，波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，振动加强；波峰与波谷相遇，振动减弱．2．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长．现象：在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱．注意：频率相同的两列波在相遇的区域中将形成某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，且振动加强与减弱的区域相互间隔的稳定干涉现象；但是要注意振动加强的质点在任意时刻振幅都是相等的，最大的，但位移是在零与最大值之间作周期性不断变化，同理振幅最小的振动减弱的质点位移也是在零与最大值之间作周期性不断变化．【典型例题1】如图所示为两列相干水波在t＝0时刻的叠加情况，其中实线表示波峰，虚线表示波谷．若两列波的振幅均保持5cm不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BD连线的中点．则下列说法正确的是()A．A、D点振动始终加强，B点振动始终减弱B．C点始终保持静止不动C．t＝0时刻，A、B两点的竖直高度差为10cmD．在t＝0至t＝0.25s的时间内，B点通过的路程为20cm【典型例题2】已知空气中的声速为340m/s.现有几种声波：①周期为1/20s，②频率为104Hz，③波长为10m．它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是()A．①和②B．②和③C．①和③D．都可以1.(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是()A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰考点2多普勒效应1．多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观测者接收到的频率等于观测者在单位时间内接收到的完整波的个数．当波以速度v通过接收者时，时间t内通过的完整波的个数为N＝vtλ，单位时间内通过接收者的完整波的个数即接收频率．(2)多普勒效应的两种情况①波源不动：观察者向波源靠近，接送频率增大；反之，减小．②观察者不动：波源向观察者靠近，接送频率增大；反之，减小．2．多普勒效应的应用多普勒测速仪测车速；医用彩色超声波多普勒心动图仪测定心脏跳动，血管血流等情况；电磁波的多普勒效应在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用；用多普勒效应测量其他星系接近还是远离地球运动的速率．【典型例题3】关于多普勒效应，下列说法正确的是()A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B．产生多普勒效应的原因是观察者或波源发生运动C．甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D．哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长(称为哈勃红移)，这说明该星系正在远离我们而去2.(多选)关于多普勒效应，下列说法中正确的是()A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应B．当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低当堂检测1.声波能绕过某一建筑物传播，这是因为()A．声波是纵波B．声波是横波C．声波的波长较长D．声波的频率较长2．利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则()第2题图A．图甲、乙均显示了波的干涉现象B．图甲、乙均显示了波的衍射现象C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象3．在学校运动场上50m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10m．在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为()A．2B．4C．6D．84．两列波源振动情况完全相同的相干波在同一水平面上传播，两列波的振幅均为A，某时刻它们的波峰、波谷位置如图所示．回答下列问题：第4题图(1)在图中标出的M、N、P、Q四点中，振动增强的点是________；振动减弱的点是________；(2)由图中时刻经1/4周期时，质点M相对平衡位置的位移是________．5．(17年南通三模)我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机，刷新了下潜深度的世界纪录．悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号(超声波)的频率为f，在该处海水中的传播速度为v，则声呐信号在该处海水中的波长为________：若停在海面上的监测船接收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率．说明滑翔机正在________(选填“靠近”或“远离”)该监测船．第5题图第55讲机械波的性质知识整合基础自测一、1.(1)加强减弱加强减弱(2)频率(3)①Δs＝nλ，(n＝0，1，…)②Δs＝λ2(2n＋1)，(n＝0，1…)加强加强减弱2．(1)障碍物(2)小孔或障碍物直径小于或等于衍射波波长二、1.靠近远离频率2.高低3.大高小低方法技巧·典型例题1·D【解析】A、B、C、D点振动始终加强，选项AB错误；t＝0时刻，A、B两点的竖直高度差为20cm，选项C错误；波动周期T＝λ/v＝0.5s，在t＝0至t＝0.25s的时间内，B点通过的路程为20cm，选项D正确．·典型例题2·C【解析】①、②、③三种声波的波长分别为λ1＝340×120m＝17m，λ2＝340104m＝0.034m，λ3＝10m，根据发生明显衍射现象的条件可知，①、③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多，能产生明显的衍射现象，故C正确．·变式训练1·AD【解析】波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相于波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的，a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；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点位于加强点的连线上，仍为加强点；f点位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误．相干波叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误．因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确．·典型例题3·D【解析】当波源频率不变时，波源固定时，观察者向波源移近，则观察者所得到的波的频率变大，当远离波源时，观察者所得到的波的频率变小；而当观察者固定，波源向观察者移近时，观察者所得到的波的频率变大，当波源远离观察者时，观察者所得到的波的频率变小．产生多普勒效应的原因不是波源频率发生了变化，而是观察者的位置变化所引起的听觉频率的变化，故选项A错误；产生多普勒效应的原因更不是观察者的听力出现了问题，选项B错误；甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，选项C错误；哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长(称为哈勃红移)，即频率变小，这说明该星系正在远离我们而去，选项D正确．·变式训练2·BD【解析】若波源和观察者都同时运动，两者间相对静止时，是不能观察到多普勒效应的，故A错误；由定义可知，当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应，故B正确；若声源远离观察者，观察者会感到声音频率变低，故C错误；声源和观察者靠近时，音调会变高；若两者远离，则频率减小音调变低；故D正确．当堂检测1．C【解析】声波波长较大，容易发生衍射现象，而波的衍射即为波可以绕过障碍物继续传播的现象．C正确．2．D【解析】本题考查了波的衍射和干涉现象，由图容易看出甲是小孔衍射，图乙是干涉，D选项正确．3．B【解析】根据波的干涉的加强点和减弱点的条件，可知当某点与两个波源距离差为波长的整数倍时，该点为振动加强点，即声音加强点，由题可知，Δx＝nλ＝5n(n＝0，1，2…)，所以这位同学距离跑道两端相差5m的整数倍，也就是说这位同学每向前运动2.5m，就为一个声音加强点，10m内共有4个点，故选B.4．(1)M、PN、Q(2)零【解析】(1)双缝干涉现象中，能形成稳定的干涉图样，M点是波峰与波峰相遇点，P点是波谷和波谷相遇点，这两个点是加强点；Q点与N点是波峰与波谷相遇的点，振动会减弱．(2)振动加强和减弱不会改变振动的周期，M点是波峰与波峰的相遇点，振幅叠加后得到加强达到最高，经过1/4周期时，M点会回到平衡位置，位移为零．5.vf靠近【解析】因为λ＝vT，所以λ＝vf，当波源频率不变时，波源固定时，观察者向波源移近，则观察者所得到的波的频率变大，当远离波源时，观察者所得到的波的频率变小；而当观察者固定，波源向观察者移近时，观察者所得到的波的频率变大，当波源远离观察者时，观察者所得到的波的频率变小，说明滑翔机正在靠近该监测船．