（江蘇專版）2022年高考物理總復習 第55講 機械波的性質(zhì)講義

（江蘇專版）2022年高考物理總復習 第55講 機械波的性質(zhì)講義考情剖析考查內(nèi)容考綱要求考查年份考查詳情能力要求波的干涉和衍射多普勒效應15年T12B(1)選擇，以實際生活背景，考查多普勒效應T12B(2)填空，以實際生活背景，考查明顯衍射條件理解知識整合一、波的干涉和衍射1波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動_，某些區(qū)域的振動_，并且振動_和振動_的區(qū)域相互間隔(2)條件：兩列波_相同(3)判斷干涉區(qū)域內(nèi)某點是振動最強點還是振動最弱點的依據(jù)：最強點：該點到兩個波源的路程之差s是波長的整數(shù)倍，即_；最弱點：該點到兩個波源的路程之差s是半波長的奇數(shù)倍，即_在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，“波峰和波峰疊加得到振動_點”、“波谷和波谷疊加也得到振動_點”、“波峰和波谷疊加得到振動_點”但振動加強點(減弱點)的位移也在不斷的發(fā)生變化，只是振幅增大(減小)若兩列波的振幅為A1和A2，則干涉時的加強點振幅AA1A2，減弱點的振幅A|A1A2|.(4)干涉和疊加的關(guān)系：任何波都可以疊加，但只有頻率相同的波才可以疊加時出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣所以疊加不一定干涉，但干涉是在一定條件下的疊加2波的衍射(1)定義：波可以繞過_繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫波的衍射衍射現(xiàn)象的本質(zhì)是在波遇到小孔或障礙物時，偏離了直線傳播，使波所波及的范圍擴大(2)能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：_二、多普勒效應1定義：波源與觀察者互相_或互相_時，接收到的波的_都會發(fā)生變化，人們把這種現(xiàn)象叫做多普勒效應2音調(diào)和頻率：頻率高音調(diào)_；頻率低音調(diào)_3當波源與觀察者相互接近，f觀察者變_，音調(diào)變_；當波源與觀察者相互遠離，f觀察者變_，音調(diào)變_方法技巧考點1波的干涉和衍射1波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷方法一：波的干涉原理判斷法，某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差r.(1)當兩波源振動步調(diào)一致時，若rn(n0，1，2，)，則振動加強；若r(2n1)(n0，1，2，)，則振動減弱(2)當兩波源振動步調(diào)相反時，若r(2n1)(n0，1，2，)，則振動加強；若rn(n0，1，2，)，則振動減弱方法二：現(xiàn)象法，波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇，振動加強；波峰與波谷相遇，振動減弱2波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長現(xiàn)象：在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強點始終加強，振動減弱點始終減弱注意：頻率相同的兩列波在相遇的區(qū)域中將形成某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，且振動加強與減弱的區(qū)域相互間隔的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象；但是要注意振動加強的質(zhì)點在任意時刻振幅都是相等的，最大的，但位移是在零與最大值之間作周期性不斷變化，同理振幅最小的振動減弱的質(zhì)點位移也是在零與最大值之間作周期性不斷變化【典型例題1】如圖所示為兩列相干水波在t0時刻的疊加情況，其中實線表示波峰，虛線表示波谷若兩列波的振幅均保持5 cm不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m，C點是BD連線的中點則下列說法正確的是() AA、D點振動始終加強，B點振動始終減弱 BC點始終保持靜止不動 Ct0時刻，A、B兩點的豎直高度差為10 cm D在t0至t0.25 s的時間內(nèi)，B點通過的路程為20 cm【典型例題2】已知空氣中的聲速為340 m/s.現(xiàn)有幾種聲波：周期為1/20 s，頻率為104 Hz，波長為10 m它們傳播時若遇到寬約為13 m的障礙物，能產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象的是() A和 B和 C和 D都可以1.(多選)如圖表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇圖中實線表示某時刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正確的是() Aa、c兩點的振動加強，b、d兩點的振動減弱 Be、f兩點的振動介于加強點和減弱點之間 C經(jīng)適當?shù)臅r間后，加強點和減弱點的位置互換 D經(jīng)半個周期后，原來位于波峰的點將位于波谷，原來位于波谷的點將位于波峰考點2多普勒效應1多普勒效應的成因分析(1)接收頻率：觀測者接收到的頻率等于觀測者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù)當波以速度v通過接收者時，時間t內(nèi)通過的完整波的個數(shù)為N，單位時間內(nèi)通過接收者的完整波的個數(shù)即接收頻率(2)多普勒效應的兩種情況波源不動：觀察者向波源靠近，接送頻率增大；反之，減小觀察者不動：波源向觀察者靠近，接送頻率增大；反之，減小2多普勒效應的應用多普勒測速儀測車速；醫(yī)用彩色超聲波多普勒心動圖儀測定心臟跳動，血管血流等情況；電磁波的多普勒效應在軍事、航天、氣象預報等領(lǐng)域有了廣泛的應用；用多普勒效應測量其他星系接近還是遠離地球運動的速率【典型例題3】關(guān)于多普勒效應，下列說法正確的是() A產(chǎn)生多普勒效應的原因是波源頻率發(fā)生了變化 B產(chǎn)生多普勒效應的原因是觀察者或波源發(fā)生運動 C甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率 D哈勃太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)所接收到的來自于遙遠星系上的某種原子光譜，與地球上同種原子的光譜相比較，光譜中各條譜線的波長均變長(稱為哈勃紅移)，這說明該星系正在遠離我們而去2.(多選)關(guān)于多普勒效應，下列說法中正確的是() A只要波源在運動，就一定能觀察到多普勒效應 B當聲源靜止、觀察者運動時，也可以觀察到多普勒效應 C只要聲源在運動，觀察者總是感到聲音的頻率變高 D當聲源相對于觀察者運動時，觀察者聽到的聲音的音調(diào)可能變高，也可能變低當堂檢測1.聲波能繞過某一建筑物傳播，這是因為() A聲波是縱波 B聲波是橫波 C聲波的波長較長 D聲波的頻率較長2利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示，則()第2題圖 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3在學校運動場上50 m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚聲器兩個揚聲器連續(xù)發(fā)出波長為5 m的聲波一同學從該跑道的中點出發(fā)，向某一端點緩慢行進10 m在此過程中，他聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為() A2 B4 C6 D84兩列波源振動情況完全相同的相干波在同一水平面上傳播，兩列波的振幅均為A，某時刻它們的波峰、波谷位置如圖所示回答下列問題：第4題圖(1)在圖中標出的M、N、P、Q四點中，振動增強的點是_；振動減弱的點是_；(2)由圖中時刻經(jīng)1/4周期時，質(zhì)點M相對平衡位置的位移是_5(17年南通三模)我國自主研發(fā)的“海翼”號深?；铏C，刷新了下潛深度的世界紀錄懸停在深海中某處的滑翔機發(fā)出聲吶信號(超聲波)的頻率為f，在該處海水中的傳播速度為v，則聲吶信號在該處海水中的波長為_：若停在海面上的監(jiān)測船接收到的頻率稍大于滑翔機發(fā)出聲吶信號的頻率說明滑翔機正在_(選填“靠近”或“遠離”)該監(jiān)測船第5題圖 第55講機械波的性質(zhì)知識整合基礎(chǔ)自測一、1.(1)加強減弱加強減弱(2)頻率(3)sn，(n0，1，)s(2n1)，(n0，1)加強加強減弱2(1)障礙物(2)小孔或障礙物直徑小于或等于衍射波波長二、1.靠近遠離頻率2.高低3.大高小低方法技巧·典型例題1· D【解析】A、B、C、D點振動始終加強，選項AB錯誤；t0時刻，A、B兩點的豎直高度差為20 cm，選項C錯誤；波動周期T/v0.5 s，在t0至t0.25 s的時間內(nèi)，B點通過的路程為20 cm，選項D正確·典型例題2·C【解析】、三種聲波的波長分別為1340× m17 m，2 m0.034 m，310 m，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，、兩聲波的波長與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確·變式訓練1·AD【解析】波的干涉示意圖所示的僅是某一時刻兩列相于波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點都在不停地振動著，其位移的大小和方向都在不停地變化著但要注意，對穩(wěn)定的干涉，振動加強和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的，a點是波谷和波谷相遇的點，c點是波峰和波峰相遇的點，都是振動加強的點；而b、d兩點都是波峰和波谷相遇的點，是振動減弱的點，A正確e點位于加強點的連線上，仍為加強點；f點位于減弱點的連線上，仍為減弱點，B錯誤相干波疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會隨時間變化，C錯誤因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點也是不停地做周期性振動，經(jīng)半個周期步調(diào)相反，D正確·典型例題3·D【解析】當波源頻率不變時，波源固定時，觀察者向波源移近，則觀察者所得到的波的頻率變大，當遠離波源時，觀察者所得到的波的頻率變??；而當觀察者固定，波源向觀察者移近時，觀察者所得到的波的頻率變大，當波源遠離觀察者時，觀察者所得到的波的頻率變小產(chǎn)生多普勒效應的原因不是波源頻率發(fā)生了變化，而是觀察者的位置變化所引起的聽覺頻率的變化，故選項A錯誤；產(chǎn)生多普勒效應的原因更不是觀察者的聽力出現(xiàn)了問題，選項B錯誤；甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率高于他聽到的乙車笛聲頻率，選項C錯誤；哈勃太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)所接收到的來自于遙遠星系上的某種原子光譜，與地球上同種原子的光譜相比較，光譜中各條譜線的波長均變長(稱為哈勃紅移)，即頻率變小，這說明該星系正在遠離我們而去，選項D正確·變式訓練2·BD【解析】若波源和觀察者都同時運動，兩者間相對靜止時，是不能觀察到多普勒效應的，故A錯誤；由定義可知，當聲源靜止、觀察者運動時，也可以觀察到多普勒效應，故B正確；若聲源遠離觀察者，觀察者會感到聲音頻率變低，故C錯誤；聲源和觀察者靠近時，音調(diào)會變高；若兩者遠離，則頻率減小音調(diào)變低；故D正確當堂檢測1C【解析】聲波波長較大，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，而波的衍射即為波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象C正確2D【解析】本題考查了波的衍射和干涉現(xiàn)象，由圖容易看出甲是小孔衍射，圖乙是干涉，D選項正確3B【解析】根據(jù)波的干涉的加強點和減弱點的條件，可知當某點與兩個波源距離差為波長的整數(shù)倍時，該點為振動加強點，即聲音加強點，由題可知，xn5n(n0，1，2)，所以這位同學距離跑道兩端相差5 m的整數(shù)倍，也就是說這位同學每向前運動2.5 m，就為一個聲音加強點，10 m內(nèi)共有4個點，故選B.4(1)M、PN、Q(2)零【解析】(1)雙縫干涉現(xiàn)象中，能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，M點是波峰與波峰相遇點，P點是波谷和波谷相遇點，這兩個點是加強點；Q點與N點是波峰與波谷相遇的點，振動會減弱(2)振動加強和減弱不會改變振動的周期，M點是波峰與波峰的相遇點，振幅疊加后得到加強達到最高，經(jīng)過1/4周期時，M點會回到平衡位置，位移為零5.靠近【解析】因為vT，所以，當波源頻率不變時，波源固定時，觀察者向波源移近，則觀察者所得到的波的頻率變大，當遠離波源時，觀察者所得到的波的頻率變??；而當觀察者固定，波源向觀察者移近時，觀察者所得到的波的頻率變大，當波源遠離觀察者時，觀察者所得到的波的頻率變小，說明滑翔機正在靠近該監(jiān)測船