高中一轮物理练习 第七章 第三讲 波的干涉和衍射 多普勒效应

4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 ，则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，则（ ）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）。

第七章第三讲波的干预和衍射多普勒效应1． (2010 ·州模拟荆 )依据多普勒效应，以下说法中正确的有()A ．医生检查身体用的“B 超”是依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翔的炮弹尖喊声愈来愈尖利，能够判断炮弹正向他凑近C．依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次愈来愈小，可以判断此天体正远离地球D．当波源和察看者间有相对运动时，察看者接收到的频次必定和波源发出的频次不同分析：超声波检查人体时，不一样组织反射的超声波的量是不一样的，进而形成 B 超影像， A 不正确；当波源与察看者间相对凑近时，察看者感觉频次变大，所以听到飞行的炮弹尖喊声愈来愈尖利，声音的频次增大，能够判断炮弹正向他凑近， B 正确；光波和机械波同样，也有多普勒效应，地球接收到遥远天体发出的光波的频次越来越小，能够判断此天体正远离地球， C 正确；假想假如人绕波源做圆周运动，那么，察看者接收到的频次和波源发出的频次同样， D 不正确．答案： BC2．以下对于波的说法中正确的选项是() A．干预现象是波的特点，所以任何两列波相遇时都会产生干预现象B．由于声波的波长与往常的阻碍物尺寸相差不大，所以声波很简单产生衍射现象C．声波是横波D．纵波流传时，介质中的各质点将随波的流传向来向前挪动分析：频次同样的两列波才能发生干预现象， A 错；据发生显然衍射现象的条件知B 对；声波是纵波， C 错；纵波流传时，振动方向在流传方向上，质点其实不随波迁徙，D错．答案： B3．如图 1 所示，点O 是水面上一波源，实、虚线分别表示该时辰的波峰、波谷， A 是挡板， B 是小孔，经过一段时间，水面上的波形将散布于()A．整个地区B．暗影Ⅰ之外地区C．暗影Ⅱ之外地区D．上述答案均不对分析：从题图中能够看出挡板 A 的尺寸比波长大得多，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 选项正确．答案： B4． (2010 ·和浩特模拟呼 )如图 2 所示，橡皮绳上甲波峰向右流传，乙波谷向左流传，若它们的振幅和波长都同样，则它们相遇时相互叠加如下图．此时图中的M、N、 x、y 等质点的振动方向是()图 2A．M 向上、 N 向下B．M 向下、 N 向上C． M 向右、 N 向左 D ．x、 y 均静止分析：由实验知，橡皮绳L 的甲、乙脉冲半波在流传过程中波形保持不变，向来向前平移．在相遇处相互叠加，其各质点振动规律切合连续波形叠加规律．先由“ 已知波的流传方向，确立质点振动方向”的方法 (如“下坡上，上坡下” 法例)判断两个半波在各点独自惹起的速度和位移的大小和方向，再进行矢量合成．依此原则可判断出： M 点振动方向向下，N 点振动方向向上，x 点速度方向向下，y 点速度方向向上．各质点此时位移均为零，选项 B 正确．答案： B5．以下表述中正确的选项是() A．利用多普勒效应能够从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢B．利用多普勒效应能够从炮弹飞翔的尖喊声判断炮弹的飞翔方向C．依据多普勒效应能够判断遥远天体相对于地球的运动速度D．当前在技术上人们只好应用声波发生的多普勒效应分析：凡是波源与察看者有相对运动时，都会发生多普勒效应，依据接收频次的高低能够判断运动的方向和快慢，所以选项 A 、 B、 C 正确，选项 D 错误．答案： ABC6． (2010 唐·山模拟 )如图 3 所示为一列简谐横波的图象，质点P 此时的动量为mv，经过 0.2 s，质点 P 的动量大小和方向都不变，再经过0.2 s，质点 P 的动量大小不变，方向改变，由此可判断()A ．波向左流传，波速为 5 m/sB．波向右流传，波速为 5 m/sC．该波与一个频次为 1.25 Hz 的波相遇可能发生干预现象D．该波与一个频次为 1.25 Hz 的波不行能发生干预现象分析：只有当 P 质点向下振动到x 轴下方与原地点对称的点时，二者动量相等；再经 0.2 s 质点持续向下振动到最大地点处再返回到该点，动量大小相等、方向相反．此Tλ4过程经过2，由此可知，波向左流传， T＝0.8 s，λ＝ 4 m，则 v＝T＝ m/s＝ 5 m/s，故 A正确； B 错误；而 f＝1T＝1.25 Hz ，该波与一个频次为 1.25 Hz 的波相遇可能发生干预现象， C 正确， D 错误．答案： AC7．如图 4 所示， S1、 S2是两个相关波源，它们振动同步且振幅同样．实线和虚线分别表示在某一时辰它们所发出的波的波峰和波谷．对于图中所标的a、 b、 c、d 四点，以下说法中正确的有()A ． a 质点振动最弱，b、 c 质点振动最强， d 质点振动既不是最强也不是最弱B． a 质点振动最弱，b、 c、 d 质点振动都最强C． a 质点的振动一直是最弱的，b、 c、 d 质点的振动一直是最强的D．再过 T/4 后的时辰a、 b、 c 三个质点都将处于各自的均衡地点，所以振动最弱分析： a 质点振动最弱，b、 c 质点振动最强，这不难理解．可是 d 既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，怎样判断其振动强弱？这就要用到充要条件：“ 到两波源的行程之差是波长的整数倍”时振动最强．从图中能够看出， d 是 S1、 S2连线的中垂线上的一点，到S1、 S2的距离相等，所以必定为振动最强点．描绘振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移．每个质点在振动过程中的位移是在不停改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点不论处于波峰仍是波谷，振动一直是最强的．答案： BC8．一个位于原点O 的波源 S 发出一列沿x 轴正方向流传的简谐横波，波速为400 m/s，已知在t＝ 0 时辰，波刚好传到 x＝ 40 m 处，当时的波形图如图 5 所示．在x 轴上横坐标x＝ 400 m 处固定一个波的接收器P(图中未画出 )，则以下说法中正确的选项是()A ．波源开始振动的方向必定是向下B． x＝ 40 m 处的质点在t＝ 0.5 s 时辰位于最大位移处C．接收器在t＝1.0 s 时辰才接收到此波的信号D．若从 t＝ 0 时辰起波源S 沿 x 轴负方向以10 m/s 的速度匀速挪动，则接收器接收到此波时的频次将变小分析： t ＝0 时辰 x＝40 m 处质点起振的方向与波源开始振动的方向是同样的，向下λ振动，所以 A 正确；由λ＝20 m，T＝v＝0.05 s，所以x＝40 m处的质点，在t＝ 0.5 s 时恰巧振动了10 个周期，又回到均衡地点， B 错误； t＝ 0 时波离接收器P 的距离为360400 m－40 m＝ 360 m，所以再经过400 s＝ 0.9 s，接收器P 即可接收到此波的信号，C 错误；波源以 10 m/s 的速度远离接收器P，由多普勒效应知识可知，接收器接收到此波的频次将变小， D 正确．答案： AD9． (2010 ·家口检测张 )如图 6 所示，横波1 沿 BP 方向流传，B 点的振动图象如图7 甲所示；横波 2 沿 CP 方向流传，C 点的振动图象如图7 乙所示． P 与 B 相距 40 cm， P 与C 相距 50 cm，波速都为20 cm/s.两横波在P 处相遇，两横波振动方向同样，P 点振幅为()图 7A ． 70 cm B． 50 cmC． 10 cm D． 35 cm分析： l ＝PC－PB＝ 50 cm－ 40 cm＝ 10 cm，由图可知 T＝ 1 s，λ＝vT＝ 20λcm，所以l＝2，可是由两波源的振动图象知，两波源振动状况相反，所以P 点应为增强点，所以P 点的振幅 A＝ A1＋ A2＝30 cm＋ 40 cm＝ 70 cm，只有 A 正确．答案： A10．如图 8 甲所示， O 为波源， OP 间距为 s，t ＝0 时辰 O 点开始由均衡地点向下振动，产生向右的沿直线流传的简谐横波，图乙表示P 点振动的图象(从 t1时辰开始振动 )．图 8则以下说法正确的选项是()A ．该波的波长为s(t2－ t1)/t11B．该波与另一列频次为t2－ t1的同类波叠加不行能产生稳固的干预现象C．某阻碍物的尺寸为s2t(t2－ t 1)，该波碰到此阻碍物时能产生显然的衍射现象1D．若波源 O 向右匀减速运动，凑近 P 点，则 P 点的察看者接收到的波的频次比1t2－ t1大分析：由图可知 T＝ t2－ t1s，所以波长λ＝ vT＝ s(t2－t 1 1，频次为1＝1.波速 v＝t1)/t T2－ t1t所以碰到频次为1的同类波能够发生干预现象， A 正确， B 错误；因阻碍物的尺t2－ t1s寸2t1(t2－ t1) 比波长还小，故能发生显然的衍射现象， C 正确；波源只需凑近察看者，察看者接收到的频次就比波源的频次大， D 正确．答案： ACD11． (1)A、 B 两波相向而行，在某时辰的波形与地点如图 9 所示．已知波的流传速度为v，图中标尺每格长度为l.在图中画出又经过t＝ 7 l/v 时的波形．(2)如图 10 所示，表示两列同频次相关水波在t＝ 0 时辰的叠加状况，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，波速为 2 m/s，波长为0.4 m， E 点在 B、 D 连线和 A、 C 连线的交点，以下说法正确的选项是()A ． A、 C 两点是振动的减短处B． E 点是振动增强点C． B、 D 两点在该时辰的竖直高度差为 4 cmD． E 点不是增强点，是减短处分析： (1) 经过 t＝7l时， A、 B 两波相遇，且两波中心恰重合，v依据波的叠加，可作出波形如下图．(2)图中 B、 D 均为振动增强的点， E 到两波源等距离，故也是振动增强点， B 对，D错；而 A、C 两点为波峰与波谷相遇，故是振动减短处， A 对．图中所示时辰， B 点偏离均衡地点－ 4 cm，而 D 点偏离均衡地点 4 cm，故二者竖直高度差为8 cm，故 C 错．答案： (1) 如分析图所示(2)AB1412．已知空气中的声速为340 m/s，现有周期为20 s 和频次为 1× 10 Hz 的两种声波，当它们流传时若碰到宽度约为13 m 的阻碍物，哪一种声波发生的衍射现象较显然？λ分析：由公式 v＝得周期为1T20 s 的声波的波长1λ1＝vT＝340×20m＝ 17 m，由公式 v＝λf得频次为 1×104 Hz 的声波的波长v340λ2＝f＝1×104m＝ 0.034 m.1由于阻碍物的尺寸为13 m ，所以周期为20 s 的声波的衍射现象显然．1答案：周期为20 s 的声波。

课时提能演练（三十四）波的干涉和衍射多普勒效应(20分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。

每小题只有一个选项正确)1.(2018·厦门模拟)如图所示,橡皮绳上甲波峰向右传播,乙波谷向左传播,若它们的振幅和波长都相同,则它们相遇时互相叠加如图所示。

此时图中的M、N、x、y等质点的振动情况是( )A.M向上、N向下B.M向下、N向上C.M向右、N向左D.x、y均静止【解题指南】解答本题应明确以下两点:(1)利用叠加原理和波形图分析叠加区域质点的位移。

(2)据波的传播方向判断质点的振动方向并结合叠加原理分析叠加区域质点的速度方向。

【解析】选B。

橡皮绳的甲、乙脉冲半波在传播过程中波形保持不变,一直向前平移。

在相遇处互相叠加,据波的叠加原理可判断出下一时刻M、x点位移为负,N、y点位移为正,因此M点振动方向向下,N点振动方向向上,x点速度方向向下,y点速度方向向上。

但各质点此时位移矢量和均为零,B对。

2.(2018·龙岩模拟)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz,在汽车向你驶来又擦身而过的过程中,下列说法正确的是( )A.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率等于300 HzB.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率小于300 HzC.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率大于300 HzD.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率小于300 Hz【解析】选D。

由多普勒效应可知,声源与观察者靠近过程中,观察者接收到的波的频率增大,A、B错;相互远离过程中,观察者接收到的波的频率减小,C错D对。

【总结提升】多普勒效应问题的判断(1)对于生产生活中所遇到的有关波的物理现象是否属于多普勒效应问题,应从题中获取相关信息,是否属于由于波源与观察者相对运动造成观察者接收到的频率变化问题,从而判断是否属于多普勒效应的应用。

(2)多普勒效应中判断波源或观察者的运动方向及速度时,只需比较波源频率f源和观察者感受到的频率f观间的大小关系,当f源>f观时,二者间距在增大,f源<f观时,二者间距在减小。

高三物理一轮复习讲义（80）（波的反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应）一、知识梳理1．波面和波线：波面指波传播过程中，任何_______________相同的点组成了一个个面；波线指与波面垂直的那些背离波源的线，它代表了波的_____________．波线与波面_____________。

2．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的_____________，其后任意时刻，这些子波在波的传播方向上的_____________就是新的_____________．3．反射规律：在波的反射中，入射角为入射波的波线与界面法线的夹角；反射角为反射波的_____________与界面_____________的夹角；反射角_____________入射角；反射波的波长、频率和波速都与入射波_____________．4．折射定律：在波的折射中，波的_____________保持不变，故_________和_____________ 都发生变化．当波由介质I射入介质Ⅱ时，入射角、折射角以及两介质中波速的关系为_____________．5．波的独立传播和叠加（1）波的独立传播原理：两列波相遇前、相遇过程中和相遇后，各自的_____________不发生任何变化，这叫做波的独立传播原理．（2）波的叠加原理：几列波相遇时，每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的_____________．6．波的干涉（1）干涉现象：_____________相同的两列波叠加，使某些区域的振动_____________，某些区域的振动_____________，而且振动加强的区域和振动减弱的区域_____________，这种现象叫做波的干涉．所形成的图样叫做干涉图样．（2）产生稳定干涉的必要条件：两列波的_____________．（3）振动加强和减弱的条件：在两波源振动情况(振动步调)相同的情况下，如果某点到两波源的距离之差等于波长的__________倍，则该点的振动是加强的；如果某点到两波源的距离之差是_____________的奇数倍，则该点的振动是减弱的．(若两波源的振动情况相反，则结果完全相反)7．波的衍射现象（1）定义：波传播过程中偏离_____________绕过障碍物的现象叫衍射．（2）发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长_____________。