第27课时 波的干涉、衍射 多普勒效应(A卷)

高三物理 波的干涉、衍射和多普勒效应一、考点聚焦1、波的叠加，波的干涉、衍射现象 Ⅰ2、声波、超声波及其应用 Ⅰ3、多普勒效应 Ⅰ二、知识扫描1、波的衍射现象：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。

发生明显衍射的条件是，孔、缝、障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多。

一切波都能发生衍射，衍射是拨特有的现象。

2、波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播；在他们重叠的区域内，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分别引起的位移的矢量和。

3、波的干涉：两列相干波叠加，使得某些区域振动加强，某些区域振动减弱，并且振动加强区域和振动减弱区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做波干涉图样。

产生干涉的条件是两列波的频率相同，相位差恒定。

一切波都可能发生干涉，干涉是波特有的现象。

4、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到波的频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。

当波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率等于波源的频率。

当波源和观察者相对靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率。

当波源和观察者相对远离时，观察者接收到的频率小于波源的频率。

一切波都能发生多普勒效应。

设波源S 振动的频率为f ，波源和观察者A 孝沿同一直线运动，相对于地面的速度分别为v S 和v A 。

波在介质中的传播速度为v p ，且v S <v p ，v A <v p ，那么观察者接收到的频率为f v v v v f SP A P --='. 三、好题精析例1 两列相干波的振幅分别为A 1和A 2，某时刻介质中质点P 的位移大小为A 1+A 2，那么〔 〕A 、质点的振幅一直为A 1+A 2B 、质点的振幅再过半个周期为∣A 1—A 2∣C 、质点的位移大小一直为A 1+A 2D 、质点的位移大小再过半个周期为A 1+A 2〖解析〗相干波的叠加是稳定的，所以A 选项正确，B 选项错误；此刻，P 正在波峰，半个周期后P 点将运动到波谷，所以D 选项正确，C 选项错误；〖点评〗振动的位移是随时间变化的，而振动的振幅是不变的〔无阻尼振动中〕。

波的干涉、衍射、多普勒效应一、波的干涉和衍射现象多普勒效应1、波的干涉和衍射2、多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)。

(2)现象：观察者感到频率发生变化。

(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。

3、多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大．(3)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．(4)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．二、波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法1.公式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。

①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。

2.波形图法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。

三、针对练习1、（多选）在坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速v ＝200 m/s.已 知t ＝0时，波刚好传播到x ＝40 m 处，如图所示，在x ＝400 m 处有一接收器(图中未画出)， 则下列说法正确的是( )A ．波源开始振动时方向沿y 轴正方向B ．从t ＝0开始经过0.15 s ，x ＝40 m 处的质点运动路程为0.6 mC ．接收器在t ＝1.8 s 时才能接收到此波D ．若波源向x 轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为11 Hz 2、（多选）如图所示，两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x ＝－0.2 m 和x ＝1.2 m 处，两列波的速度均为v ＝0.4 m/s ，两列波的振幅均为A ＝2 cm.图示为t ＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此时刻平衡位置处于x ＝0.2 m 和x ＝0.8 m 的P 、Q 两质点刚开始振动，质点M 的平衡位置处于x ＝0.5 m 处，关于各质点运动情况判断正确的是( )A ．t ＝0.75 s 时刻，质点P 、Q 都运动到M 点B ．x ＝0.4 m 处，质点的起振方向沿y 轴负方向C ．t ＝2 s 时，质点M 的纵坐标为4 cmD ．0到2 s 这段时间内，质点M 通过的路程为20 cm3、在匀质轻绳上有两个相距10m 的波源S 1、S 2，两波源上下振动产生两列绳波，可将其看作简谐波。

波的干涉衍射多普勒效应1．下列物理现象：①在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；②“闻其声而不见其人”；③学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；④当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。

分别属于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效应B．折射、衍射、多普勒效应、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效应D．衍射、折射、干涉、多普勒效应解析在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。

正确选项是A。

答案 A2(多选)(2014·全国大纲卷，18)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇。

下列说确的是()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离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总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一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅解析波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|A1－A2|，故选项A正确；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，故选项B错误；振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化，选项C错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，故选项D正确。

答案AD【变式训练】3．(多选)(2014·二模)如图11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两处有两只小船进港躲避风浪。

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，则下列说法中正确的是()图11A．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解析根据题意，A、B两处小船明显受到波浪影响的原因是水波发生了明显的衍射现象，波浪能传播到A、B两处。

第 27 课时 波的干涉、衍射 多普勒效应（A 卷）考测点导航1．波的叠加：几列波相遇时，每列波都能保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只在重叠的区域里，任一质点的总位移等于分别引起的位移的矢量和。

2．波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这些振动加强和振动减弱的区域互相间隔且稳定的现象。

3．振动加强的区域到两列波源的路程差是波长的整数倍，振动减弱的区域到两列波源的路程差是半波长的奇数倍。

4．波的衍射：波能绕过障碍物的现象。

能够发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或与波长相差不大5．多普勒效应：（1）它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象（2）正确区别波源的频率与观察者接受到的频率，观察者接受到的频率与波源和观察者之间的相对运动有关典型题点击1．如图27-A-1所示两列波相向传播，当它们相遇时可能出现的波形图是（ ）A ．图b 、cB ．图 a 、bC ．图b 、c 、dD ．图c 、d （该题考查了波的叠加原理，其合位移是两列波对应位移的矢量和）2．如图27-A-2所示，水面上有a 、b 、c 三只小船，S 1、S 2是两个步调一致的相干波源，相距9m,它们激起的水波的波长为2m ，三只船与两波源的距离标在图中，则下面的判断中正确的是（ ）A ．b 、c 两船振动加强，a 船振动减弱B ．a 船振动加强，b 、c 两船振动减弱C ．若某时刻b 船在波峰，则c 船在波谷D ．若两相干波的振幅相同，则a 船处于静止状态 （该题考查了出现稳定的干涉条纹的条件，比较某点到两相干波源的路程差即可）3．两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波（如27-A-3甲图所示），在相遇的某一时刻（如乙图所示），两列波消失，此时介质中的x 、y 两质点的运动方向是（ ） A ．x 向上，y 向下 B ．x 向下，y 向上 C ．x 、y 都向上 D ．x 、y 都静止4．关于多普勒效应以下说法错误的是（ ） A ．当波源运动时，波源的频率发生变化B ．当波源静止而观察者运动时，波源的频率不变，观察者接受到的频率变化C ．当波源静止观察者向波源运动时，观察者接受到的频率变大D ．当波源向静止观察者运动时观察者接受到的声波频率变小（该题考查了多普勒效应产生的原因，根据同一介质中的波速不变可得结论）新活题网站一、选择题1．两固定相同声源发出的波长相等的声波叠加，如果某时刻叠加区域里P 点是两列波的波谷相遇，那么在以后的时间里，P 点的振动（ ） A ．有时加强，有时减弱 B ．经半个周期的奇数倍时加强 C ．始终加强 D ．始终减弱（振动加强或减弱是指质点振动幅度变大或变小） 2．下列说法中正确的是（ ）A ．火车过桥慢行以使策动力的频率远小于桥的固有频率B ．一切波都能发生衍射，它不过明显不明显而已C ．两列相干波在空中相遇，在振动加强区域里质点的位移始终较大D ．两列相干波在空中相遇，在振动减弱区域里的振动较小（振动加强区域里的质点是振动的幅度变大，而并不是位移始终最，否则就不振动）3．如图27-A-4所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· ··a b c S 1S 24m 5m6m7m8m 图27-A-2甲→ ←图27-A-3·· x y乙图27-A-3E ·· · ·ABCD · 图27-A-4a b cd图27-A-12 cm ，波速为2 m/s ，波长为0.4m ，E 点是BD 连线和AC 连线的交点，则下列说法正确的是（ ） A ．A 、C 两点是振动减弱点 B ．E 点是振动加强点C ．B 、D 两点在该时刻的竖直高度差为4cm D ．t=0.05s 时，E 点离平衡位置的位移大小是2 cm （该题要根据干涉图象确定振动加强点和振动减弱点，特别是E 点，需要先找出两波源的中垂线） 4．如图27-A-5是观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 两块挡板，AB 是一小孔，O 是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（ ）A ．此时能明显观察到波的衍射现象B ．挡板前后波纹距离相等C ．如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D ．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象（该题考查了发生明显衍射现象的条件，只要比较孔与波长的大小就可以判断）5．以下现象属于声波的干涉现象的是（ ） A ．房间外的人听到房间里的人的讲话声 B ．下雨时雷声轰鸣不绝，这是由于声波在云里发生干涉的结果C ．敲响音叉，另一个与它完全相同的音叉也响起来D ．敲响音叉，在音叉周围有的地方听到声音响些 （该题要求根据不同的条件正确区别波的干涉、衍射、反射、共鸣等不同的现象） 6．关于声波以下说法正确的是（ ） A ．在空中传播的声波一定是纵波B ．声波不仅能在空气中传播，还可以在固体、液体中传播C ．对于空气中传播的声波来说，由于v =λf ，故频率越高波速越大D ．次声波在空气中传播速度比普通声波传播要快许多（当波在介质中传播时，波速由介质本身决定，不同频率的机械波在同一介质中传播速度相同） 二、填空题7．两列简谐横波句均沿x 轴传播，传播速度大小相等，其中一列沿x 轴正方向传播（图27-A-6实线所示），一列沿x 轴负方向传播（虚线所示），这两列波的频率相等，振动方向均沿y 轴，则图中x =1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x = 的点，振幅最小的点是x = 的点。

第 27 课时 波的干涉 衍射 多普勒效应（B 卷）易错现象1．不能正确理解波的干涉、衍射都是波的叠加形成的2．容易混淆波的干涉、衍射、反射、共振等现象 3．对波的干涉现象中振动加强和振动减弱的质点的运动状态不能准确把握纠错训练1、两个振动情况完全相同的波源发出的波都传到P 点，而P 点的振动总是加强的，则P 点到两个波源的距离之差必为（ ） A ． 半波长的奇数倍 B ． 半波长的整数倍 C ． 波长的奇数倍 D ．波长的整数倍2、如图27-B-1是某时刻t 两列波的叠加图，S 1、S 2是相干波源，它们的振动情况完全相同，发出两列完全相同的水波，波峰、波谷分别用实线、虚线表示，下列说法正确的是（ ）A ．B 质点始终位于波谷处，D 质点始终位于波峰处B ．经过半个周期，B 质点变为波峰，D 质点变为波谷C ．只有D 质点振动始终加强 D ． C 、E 两质点振动始终减弱3、一个波源在绳的左端发出半个波①，频率为f ，振幅为A 1，同时另一个波源在绳的右端发出半个波②，频率为f ，振幅为A 2，P 点为两个波源的中点。

由图27-B-2可知下列说法错误的是（ ） A ．两列波同时到达P 点 B ．两列波相遇时P 点波峰值可达A 1＋A 2 C ．两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播D ．两列波相遇时，绳上的波峰可达A 1＋A 2的只有一点，此点在P 点的左侧检测提高一、选择题1．下列关于声音的几种说法中，正确的是（ ）A ．声波是横波B ．声音的频率越高，在同一介质中传播速度越大C ．频率很高的超声波在介质中可以形成剧烈的振动产生热效应D ．次声波传得远可用于监测地震、海啸、台风 2．飞机在空中由远处飞来，又逐渐远去，对于一观察者而言，他听到飞机的轰鸣声音频率的变化是（ ）A ． 声音变得越来越低B ．声音变得越来越尖锐刺耳C ．音调先变高后变低D ．音调先变低后变高3．两列波长相同的水波发生干涉现象，若在某一时刻，P 点处恰好是两列波峰相遇，Q 点处是两列波的波谷相遇，则（ ） A ．P 点振动加强，Q 点振动减弱 B ．P 、Q 两点振动都是加强的C ．P 、Q 两点始终分别处在最大、最小位移处D ．在题中所给的时刻在经过1/4周期，P 、Q 的位移皆为零4．两个波源的振动频率相同，它们同时从平衡位置开始向相反的方向振动，当它们产生的两列波到达某点时（ ）A ．该点到两个波源的距离之差为波长的整数倍时，该点的振动就加强B ．该点到两个波源的距离之差为半波长的奇数倍时，该点的振动就加强C ．该点到两个波源的距离之差为波长的整数倍时，该点的振动就减弱D ．该点到两个波源的距离之差为半波长的奇数倍时，该点的振动就减弱5．如图27-B-3所示是两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5㎝，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s 和0.5m ，C 点是BE 连线的中点。