（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第55講 機(jī)械波的性質(zhì)講義

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1、（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第55講 機(jī)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(yīng) Ⅰ 15年 T12B(1)—選擇，以實(shí)際生活背景，考查多普勒效應(yīng) T12B(2)—填空，以實(shí)際生活背景，考查明顯衍射條件 理解 知識(shí)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(dòng)________，某些區(qū)域的振動(dòng)________，并且振動(dòng)________和振動(dòng)________的區(qū)域相互間隔． (

2、2)條件：兩列波________相同． (3)判斷干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的依據(jù)： ①最強(qiáng)點(diǎn)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差Δs是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即____________； ②最弱點(diǎn)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差Δs是半波長(zhǎng)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(dòng)________點(diǎn)”、“波谷和波谷疊加也得到振動(dòng)________點(diǎn)”、“波峰和波谷疊加得到振動(dòng)________點(diǎn)”．但振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)(減弱點(diǎn))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(shí)的加強(qiáng)點(diǎn)振幅A＝A1＋A2，減弱點(diǎn)的振幅A＝|A1－A2

3、|. (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(shí)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(guò)________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(shí)，偏離了直線傳播，使波所波及的范圍擴(kuò)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(yīng) 1．定義：波源與觀察者互相________或互相________時(shí)，接收到的波的________都會(huì)發(fā)生變化，人們把這種現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)． 2．

4、音調(diào)和頻率：頻率高→音調(diào)______；頻率低→音調(diào)______． 3．當(dāng)波源與觀察者相互接近，f觀察者變______，音調(diào)變______；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離，f觀察者變______，音調(diào)變______． 方法技巧考點(diǎn)1　波的干涉和衍射 1．波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 方法一：波的干涉原理判斷法，某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr. (1)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)， 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)； 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動(dòng)減弱． (2)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)

5、相反時(shí)， 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)； 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動(dòng)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(dòng)加強(qiáng)；波峰與波谷相遇，振動(dòng)減弱． 2．波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過(guò)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(zhǎng)相差不大或者小于波長(zhǎng)． 現(xiàn)象：在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱點(diǎn)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(dòng)始終加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，且振動(dòng)加強(qiáng)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(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻振幅都是相等的

6、，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(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)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t＝0時(shí)刻的疊加情況，其中實(shí)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(zhǎng)分別為1 m/s和0.5 m，C點(diǎn)是BD連線的中點(diǎn)．則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．A、D點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，B點(diǎn)振動(dòng)始終減弱 B．C點(diǎn)始終保持靜止不動(dòng) C．t＝0時(shí)刻，A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為10 cm D．在t＝0至t＝0.25 s的時(shí)間內(nèi)，B點(diǎn)通過(guò)的路程為20 cm 【典型例題2】　已知空氣中的聲速為3

7、40 m/s.現(xiàn)有幾種聲波：①周期為1/20 s，②頻率為104 Hz，③波長(zhǎng)為10 m．它們傳播時(shí)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．①和② B．②和③ C．①和③ D．都可以 　1.(多選)如圖表示兩個(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，虛線表示的是波谷，下列說(shuō)法正確的是(　　) 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(lái)位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來(lái)位于波谷

8、的點(diǎn)將位于波峰 考點(diǎn)2　多普勒效應(yīng) 1．多普勒效應(yīng)的成因分析 (1)接收頻率：觀測(cè)者接收到的頻率等于觀測(cè)者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù)．當(dāng)波以速度v通過(guò)接收者時(shí)，時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的完整波的個(gè)數(shù)為N＝，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)接收者的完整波的個(gè)數(shù)即接收頻率． (2)多普勒效應(yīng)的兩種情況 ①波源不動(dòng)：觀察者向波源靠近，接送頻率增大；反之，減?。? ②觀察者不動(dòng)：波源向觀察者靠近，接送頻率增大；反之，減?。? 2．多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 多普勒測(cè)速儀測(cè)車速；醫(yī)用彩色超聲波多普勒心動(dòng)圖儀測(cè)定心臟跳動(dòng)，血管血流等情況；電磁波的多普勒效應(yīng)在軍事、航天、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用；用多普勒效應(yīng)測(cè)量其他星系接近

9、還是遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率． 【典型例題3】　關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化 B．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者或波源發(fā)生運(yùn)動(dòng) 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(tīng)到的甲車笛聲頻率低于他聽(tīng)到的乙車笛聲頻率 D．哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)所接收到的來(lái)自于遙遠(yuǎn)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(zhǎng)均變長(zhǎng)(稱為哈勃紅移)，這說(shuō)明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去 　2.(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．只要波源在運(yùn)動(dòng)，就一定能觀察到多普

10、勒效應(yīng) B．當(dāng)聲源靜止、觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，也可以觀察到多普勒效應(yīng) C．只要聲源在運(yùn)動(dòng)，觀察者總是感到聲音的頻率變高 D．當(dāng)聲源相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)可能變高，也可能變低 當(dāng)堂檢測(cè)　　1.聲波能繞過(guò)某一建筑物傳播，這是因?yàn)?　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．聲波是縱波 B．聲波是橫波 C．聲波的波長(zhǎng)較長(zhǎng) D．聲波的頻率較長(zhǎng) 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

11、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(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上50 m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)的兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器．兩個(gè)揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長(zhǎng)為5 m的聲波．一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)出發(fā)，向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10 m．在此過(guò)程中，他聽(tīng)到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為(　　) A．2 B．4 C．6 D．8 4．兩列波源振動(dòng)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(shí)刻它們的波峰、波谷位置如圖所示．回答下列問(wèn)題： 第4題圖 (1)在圖中標(biāo)出的M、N、P、Q四點(diǎn)中，振動(dòng)增強(qiáng)的點(diǎn)是________；振動(dòng)減弱的點(diǎn)是____

12、____； (2)由圖中時(shí)刻經(jīng)1/4周期時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M相對(duì)平衡位置的位移是________． 5．(17年南通三模)我國(guó)自主研發(fā)的“海翼”號(hào)深海滑翔機(jī)，刷新了下潛深度的世界紀(jì)錄．懸停在深海中某處的滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)(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(hào)在該處海水中的波長(zhǎng)為_(kāi)_______：若停在海面上的監(jiān)測(cè)船接收到的頻率稍大于滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)的頻率．說(shuō)明滑翔機(jī)正在________(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)該監(jiān)測(cè)船． 第5題圖 第55講　機(jī)械波的性質(zhì) 知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 一、1.(1)加強(qiáng)　減弱　加強(qiáng)　減弱　(2)頻率　(3)①Δs＝nλ，(n＝0

13、，1，…)?、讦＝(2n＋1)，(n＝0，1…)　加強(qiáng)　加強(qiáng)　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(zhǎng) 二、1.靠近　遠(yuǎn)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(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；t＝0時(shí)刻，A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20 cm，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波動(dòng)周期T＝λ/v＝0.5 s，在t＝0至t＝0.25 s的時(shí)間內(nèi)，B點(diǎn)通過(guò)的路程為20 cm，選項(xiàng)D正確． ·典型例題2·C　【解析】?、佟ⅱ?、③三種聲波的波長(zhǎng)分別為λ1＝340× m＝17 m，λ2＝ m＝0.034 m，λ3＝10 m，根據(jù)發(fā)生明顯衍

14、射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩聲波的波長(zhǎng)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(xùn)練1·AD　【解析】　波的干涉示意圖所示的僅是某一時(shí)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(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，仍為加強(qiáng)點(diǎn)；f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)的連線上，仍為減弱點(diǎn)，B錯(cuò)誤．相干波疊加產(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

15、的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也是不停地做周期性振動(dòng)，經(jīng)半個(gè)周期步調(diào)相反，D正確． ·典型例題3·D　【解析】　當(dāng)波源頻率不變時(shí)，波源固定時(shí)，觀察者向波源移近，則觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)遠(yuǎn)離波源時(shí)，觀察者所得到的波的頻率變小；而當(dāng)觀察者固定，波源向觀察者移近時(shí)，觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者所得到的波的頻率變?。a(chǎn)生多普勒效應(yīng)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(tīng)覺(jué)頻率的變化，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因更不是觀察者的聽(tīng)力出現(xiàn)了問(wèn)題，選項(xiàng)B錯(cuò)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(tīng)到的甲車笛聲頻率高于他聽(tīng)到的乙車

16、笛聲頻率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)所接收到的來(lái)自于遙遠(yuǎn)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(zhǎng)均變長(zhǎng)(稱為哈勃紅移)，即頻率變小，這說(shuō)明該星系正在遠(yuǎn)離我們而去，選項(xiàng)D正確． ·變式訓(xùn)練2·BD　【解析】　若波源和觀察者都同時(shí)運(yùn)動(dòng)，兩者間相對(duì)靜止時(shí)，是不能觀察到多普勒效應(yīng)的，故A錯(cuò)誤；由定義可知，當(dāng)聲源靜止、觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，也可以觀察到多普勒效應(yīng)，故B正確；若聲源遠(yuǎn)離觀察者，觀察者會(huì)感到聲音頻率變低，故C錯(cuò)誤；聲源和觀察者靠近時(shí)，音調(diào)會(huì)變高；若兩者遠(yuǎn)離，則頻率減小音調(diào)變低；故D正確． 當(dāng)堂檢測(cè) 1．C　【解析】　聲波波長(zhǎng)較大，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，而波的衍射

17、即為波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．C正確． 2．D　【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(xiàng)正確． 3．B　【解析】　根據(jù)波的干涉的加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的條件，可知當(dāng)某點(diǎn)與兩個(gè)波源距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，即聲音加強(qiáng)點(diǎn)，由題可知，Δx＝nλ＝5n(n＝0，1，2…)，所以這位同學(xué)距離跑道兩端相差5 m的整數(shù)倍，也就是說(shuō)這位同學(xué)每向前運(yùn)動(dòng)2.5 m，就為一個(gè)聲音加強(qiáng)點(diǎn)，10 m內(nèi)共有4個(gè)點(diǎn)，故選B. 4．(1)M、P　N、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(diǎn)是波峰與波峰相遇點(diǎn)，P點(diǎn)是波谷和波谷相遇點(diǎn)，這兩個(gè)點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn)；Q點(diǎn)與N點(diǎn)是波峰與波谷相遇的點(diǎn)，振動(dòng)會(huì)減弱．(2)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱不會(huì)改變振動(dòng)的周期，M點(diǎn)是波峰與波峰的相遇點(diǎn)，振幅疊加后得到加強(qiáng)達(dá)到最高，經(jīng)過(guò)1/4周期時(shí)，M點(diǎn)會(huì)回到平衡位置，位移為零． 5.　靠近　【解析】　因?yàn)棣耍絭T，所以λ＝，當(dāng)波源頻率不變時(shí)，波源固定時(shí)，觀察者向波源移近，則觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)遠(yuǎn)離波源時(shí)，觀察者所得到的波的頻率變小；而當(dāng)觀察者固定，波源向觀察者移近時(shí)，觀察者所得到的波的頻率變大，當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者所得到的波的頻率變小，說(shuō)明滑翔機(jī)正在靠近該監(jiān)測(cè)船．