2024届高考物理一轮复习讲义：机械波专题（三) 波的干涉、衍射、多普勒效应

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 波的干涉 波的衍射 条件 两列波的频率必须相同，相位差保持不变 产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多 现象 形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样 波能够绕过障碍物或孔继续向前传播 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)(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)(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 m C．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 cm D．0到2 s这段时间内，质点M通过的路程为20 cm 3、在匀质轻绳上有两个相距10m的波源S1、S2，两波源上下振动产生两列绳波，可将其看作简谐波。两波源的连线上有两质点A、B，A距S1波源3m，B距S2波源5m，如图甲所示。t=0时波源S1开始向上振动，其振动方程为cm，而波源S2的振动图像如图乙所示。t=0.2s时质点A开始振动，则下列说法不正确的是（    ）      A．1s后S1、S2两波源之间有7个振动加强点 B．波源S1产生的波的波长为3m C．波源S1产生的波的波速为15m/s D．0～s内质点B通过的路程为40cm 4、（多选）水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上．振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源．两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样．关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是(　　) A．不同质点的振幅都相同 B．不同质点振动的频率都相同 C．不同质点振动的相位都相同 D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同 5、发波水槽中，M、N是两块挡板，两板中间有一狭缝，M板固定，N板可左右移动。波源S激发的水波在水面上传播，如图，若此时观察到A处水面不振动，为了使A处能发生明显振动，可采用的方法是（　　）      A．适当增大波源的频率 B．适当增大波源的振幅 C．将波源S适当向左移 D．将N板适当向左移 6、（多选）如图甲所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1＝0、x2＝14 m处，质点P位于x轴上xP＝4 m处，t＝0时刻两波源同时由平衡位置开始振动，S1、S2的振动图象分别如图乙、丙所示，传播速度大小均为v＝2 m/s，下列说法正确的是(