4.波的干涉&5.多普勒效应-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册同步练测（人教版2019）

第三章机械波 4.波的千涉 5.多普勒效应 学习目标 核心素养 一定义刘 1,了解波的叠加原理。通过实验认识波的干涉现象和 叠加原理波的叠加→波的干涉 ·条件 波的干涉图样。 2.知道干涉现象是波所特有的现象。知道波发生干涉 干涉图样 现象的必要条件。 定义及应用 3.知道多普勒效应产生的原因。 多普勒效应 4.了解生活中常见的多普勒效应现象及其应用 波源的频率() 解释 观察者接收的频率() 自主学习探新知 深前顶习双基慕实 一、波的叠加 (2)当波源与观察者相互接近时，1s内通过 1.波的独立传播特性：几列波相遇时各自的 观察者的波峰（或密部）的数目 ,观 等运动特征，不受其他 测到的频率 :反之，当波源与观察 波的影响。 者相互远离时，观测到的频率 2.波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介 3.应用 质的质点 参与这几列波引起的振 (1)测车辆速度。 动，质点的位移等于这几列波单独传播时引 (2)测血流 起的位移的 (3)测星球 二、波的干涉 这自我诊断 1.定义： 相同、相位差恒定、振动方向 1.判断下列说法的正误 相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是 (1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了 加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象 变化。 () 叫作波的干涉，形成的图样常常叫作 (2)当波源和观察者向同一个方向运动时， 一定发生多普勒效应。 ( ) 2.产生稳定干涉的条件 (1)两列波的 必须相同。 (3)在相遇区域，任一点的总位移等于两列 (2)两个波源的 必须保持不变。 波分别引起的位移的矢量和。 3.干涉的普遍性 (4)几个人在同一房间说话，相互都听得清 一切波都能够发生干涉，干涉是 楚说明波在相遇时互不干扰。 现象。 2.如图表示产生机械波的波源S做匀速运动 三、多普勒效应 的情况，图中的圆表示波峰。该图表示 1.定义：波源与观察者相互靠近或者相互远离 现象，观察到波的频率最高和最低 时，接收到的 都会发生变化， 的位置分别是 这种现象叫作多普勒效应。 C 2.成因 (1)波源与观察者相对静止时，1s内通过观 察者的波峰（或密部）的数目是 的， 观测到的频率 波源振动的频率。 .D 69 》高中物理·选择性必修第一册（人教版】 互动探究解疑难 要点归纳頭难突玻 要点一 波的叠加 。问题导引 起的位移的矢量和。波的叠加原理适用于 (1)两个同学分别抓住绳子的两端，各 一切波。 自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播 3.波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在 的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动 空间相遇都会叠加。 状态继续传播？ 典例剖析 (2)当教室内乐队合奏时，我们听到的 [例1门（多选）如图所示，波源S,在绳的左端 某种乐器的声音与这种乐器独奏时的声音 发出频率为f1、振幅为A,的半个波形a,同 是否相同？这种声音是否受到了其他乐器 时另一个波源S:在绳的右端发出频率为 的影响？ ∫2、振幅为A:的半个波形b,且<f2,P为 两个波源连线的中点。已知机械波在介质 中传播的速度只由介质本身的性质决定。 下列说法正确的是 () 探究升华 1.波的叠加原理是波独立传播的必然结果，由 A.两列波相比较，a波将先到达P点 于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区 B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可 域的质点的位移可能增大，也可能减小 达A,+A (1)两列波的叠加（如图甲所示），振动加强， C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到 振幅增大。 达P点 (2)两列波的叠加（如图乙所示），振动减弱， D.两列波相遇时，绳上位移可达A,十A,的 振幅减小。 点只有一个，此点在P点的左侧 ☑针对训练 1.(多选)下列说法正确的是 2 A.任意两列波相遇时都会叠加 2 B.两列波相遇的区域中各质点的振幅都 相同 2.波的叠加原理：几列不同波源产生的波，当 C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷 它们在同一介质里传播时，在相遇处各质点 D.在振动加强的区域，有时质点的位移等 的位移等于各列波单独存在时在该点所引 于零 70 第三章机械波 要点二 波的干涉 口问题导引 2,…)时为振动加强点：当△x=x2一x1| 如图所示，操场中两根竖直杆上各有一 (2k+1)含(k=0,1,2,…)时为振动减弱点。 个扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿 若两波源振动步调相反，则上述结论相反。 着AB方向走来，他听到的声音会有什么变 ②现象判断法：若某点总是波峰与波峰或波 化？为什么？ 谷与波谷相遇，该点为振动加强点，若总是 波峰与波谷相遇，则为振动减弱点。 。典例剖析 [例2]如图(a),在xy平面内有两个沿之方向 做简谐振动的点波源S,(0,4)和S,(0,一2)。 两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所 示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波 口探究升华 从波源传播到点A(8,一2)的路程差为 对波的干涉的理解 m,两列波引起点B(4,1)处质点的振 动相互 (选填“加强”或“减弱”)，点 1.发生干涉的条件 C(0,0.5)处质点的振动相互 (选填 (1)两列波的频率相同。 “加强”或“减弱”)。 (2)相位差恒定。 2.产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近， 干涉图样越明显。 3.干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图所示。 终罗里翠张题联 创 针对训练 2.(多选)如图所示，S,,S是两个相干波源，它 们的振动同步且振幅相同。实线和虚线分 别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰 (2)特点 和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下 ①加强区和减弱区的位置固定不变 列说法中正确的有 () ②加强区始终加强，减弱区始终减弱（加强 区与减弱区不随时间变化)。 ③加强区与减弱区互相间隔。 4,振动加强点和振动减弱点 (1)振动加强点：振幅等于两列波振幅之和， A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动都 A=A,十A2 最强，d质点振动既不是最强也不是最弱 (2)振动减弱点：振幅等于两列波振幅之差， B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动 A=|A-A|。 都最强 C.a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点 (3)振动加强点和振动减弱点的判断 的振动始终是最强的 ①条件判断法：振动频率相同、振动情况完 全相同的两列波叠加时，设点到两波源的路 D.再过于后的时刻，a,b,e三个质点都将处 程差为△x,当△x=一x1|=k入(k=0,1, 于各自的平衡位置，因此振动最弱 71 高中物理·选择性必修第一册（人教版 要点三对多普勒效应的理解 口问题导引 续表 如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位 相对位置 图示 结论 女同学坐在秋千上来回摆动，当女同学靠近 视察者A不动， 或远离男同学时，她感觉的哨音有变化吗？ 波源S运动，由 /a<f·音满 S向5·如图 变高 所示 典例剖析 [例3]新型列车动车组速度可达487.3km/h, 与该车汽笛声的音调相比。 (1)站在车运动前方路旁的观察者听起来音 调 (选填“偏高”或“偏低”)。站在 ☐探究升华 车运动后方路旁的观察者听起来音调 1.多普勒效应是指观察者所接收到的波的频 (选填“偏离”或“偏低”)。 率与波源频率不同的现象，并不是接收到的 (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调 波的强度发生变化的现象。 怎样？此时列车汽笛声的音调变化了吗？ 2.发生多普勒效应时，波源的频率并没有变 (3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音 化，是接收者接收到的频率（单位时间内接 调怎样？ 收到的完整波的个数)发生变化（大于或小 于波源频率)。 3.多普勒效应的产生不是取决于波源与观察 者之间的距离，而是取决于二者相对速度的 大小和方向。 口针对训练 4.波源与观察者相对位置变化与频率的关系 3.(多选)下列关于多普勒效应的说法中正确 相对位置 图示 结论 的是 () 波源S和观察 A,只有声波才能发生多普勒效应 者A相对静止 fw=f复a·音调 不变 B.当观察者靠近声源时，听到声音的音调升 不动，如图所示 高，说明声源的频率升高了 若靠近波源，由A向 波源S不动，观 B,则fx程<f·音 C.当声源和观察者同时以相同的速度向同 察者A运动，由 调变高：若远离波源。 一方向运动时，不会发生多普勒效应 A向B或A向 C,如图所示 由A向C,期fm D.火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽 「，音词变低 笛声音调降低 随堂巩固促应用 验证反馈迁移运用 1.(波的叠加)（多选）两个 不等幅的脉冲波在均匀 介质中均以1.0m/s的 A.t=0.38 B.t=0.4s 速率沿同一直线相向传播，1=0时刻的波形 如图所示，图中小方格的边长为0.1m。则 不同时刻的波形正确的是 C.1=0.5s D.t=0.6s 72 第三章机械波 2.(波的干涉)（多选）如图表示两个相干波源：3.（多普勒效应）汽车无人驾驶技术已逐渐成 S、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。 熟，最常用的是ACC自适应巡航控制，它可 图中实线表示波峰，虚线表示波谷，b、d、f 以控制无人车在前车减速时自动减速、前车 共线，下列说法正确的是 加速时自动跟上去。正在匀速行驶的汽车 使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会 发射和接收调制过的无线电波，再通过因波 的时间差和多普勒效应造成的频率变化来 测量目标的相对距离和相对速度。若该雷 A.a,c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 达发射的无线电波的频率为∫，接收到的回 B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点 波的频率为「，则 () 之间 A.当子=f时，表明前车一定做匀速直线运动 C.经适当的时间后，加强点和减弱点的位置 B.当了=∫时，表明前车一定处于静止状态 互换 C.当>∫时，表明前车正在减速行驶 D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于 D.当∫<∫时，表明前车正在减速行驶 波谷，原来位于波谷的点将位于波峰 提示，请完成《素能提升训练》训练十五 章末优化提升 @网络构建 形成：机械振动在介质中的传播 条件：波源（振源），介质，二者缺一不可 机械波的形成特点：传播振动形式、传递能量和信息，质点不随波迁移 波与振动的关系：有机械振动不一定有机械波：有机械波必有机械振动 分类：按机械波传播方向与质点振动方向的关系分为横波和纵波 波长入 频率f(周期T) 描述波的物理量 波速口 关系：v=f或v=产 形成：前面的质点带动后面的质点，将振动形式传播出去 物理意义：横坐标表示波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平 机械波 衡位置的位移 波的图像振动图像与波的图像 相同点：纵坐标表示位移 不同点：横坐标表示的意义不同 波长 从波的图像获得的信息 各质点的位移大小和方向 各质点的振幅 被的传播方向和各质点的振动方向互判 反射：波遇到障碍物会返回来继续传播的现象 折射：被从一种介质进人另一种介质时，传播方向发生改变 衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象 波的一些现象叠加原理：几列波相遇时保持各自的振动状态，各质点的位移等于这几列波单独传播时引 起的位移的失量和 干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区城的振动加强，某些区域的振动减弱的现象 多普物效应：是由被源与观察者相对运动（距离变化）产生的，一切波都能发生多普动效应 734.波的干涉 5.多普勒效应 【自主学习探新知】 一、1.波长 频率 2.同时 矢量和 二、1.频率 干涉图样 2.(1)频率(2)相位差 3.波所特有的 三、1.波的频率 2.(1)一定 等于 (2)增加 增加 变小 3.(2)速度 (3)速度 [自我诊断] 1.(1)×(2)× (3)√ (4)√ 2.多普勒 A B 【互动探究解疑难】 要点———[问题导引] 提示：(1)两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态 继续传播，并没有受到另一列波的影响。 (2)相同，没有受到其他乐器的影响。 [典例剖析] [例1] CD 因两列波波速相等，故两列波能同时到达P 点，A错误；因fi<f?,由λ=学可知λ?>A?,故当两列 波同时到达P点时，a 波的波峰离P点的距离比b波的 波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点， 两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为 A?+ A?,位移最大，综上所述，B错误，CD正确。 [针对训练] 1.AD 要点二——[问题导引] 提示：声音忽强忽弱，因为声波发生了干涉现象。 [典例剖析] [例2] [解析] 点波源 S?(0,4)的振动形式传播到点 A(8,-2)的路程为L?=10m,点波源S?(0,-2)的振动 形式传播到点 A(8,-2)的路程为 L?=8 m,两列波从 波源传播到点 A(8,-2)的路程差为△L=L?-L?= 2 m。由于两列波的波源到点B(4,1)的路程相等，路程 差为零，且t=0时两列波的波源的振动方向相反，所以 两列波到达点B时振动方向相反，引起点B处质点的 振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为T=2s,波 长λ=vT=2 m。由于两列波的波源到点C(0,0.5)的 路程分别为3.5 m和2.5m,路程差为1 m,而t=0时两 列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振 动方向相同，引起点C处质点的振动相互加强。 [答案] 2 减弱 加强 [针对训练] 2.BC 要点三——[问题导引] 提示：在女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度， 她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感觉哨 声音调变高；反之，女同学向左运动时，她都感觉音调 变低。 [典例剖析] [例3] [解析](1)站在车运动前方的观察者与列车在 靠近，因此听起来音调偏高；站在车运动后方的观察者 与列车在远离，因此听起来音调偏低。 (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调偏高，此时 列车汽笛声的音调不变。 (3)坐在新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置 不变，故听起来音调不变。 [答案](1)偏高 偏低 (2)偏高 不变(3)不变 [针对训练] 3.CD 【随堂巩固促应用】 1.ABD 2.AD 3.C 第四章 光 1.光的折射 第1课时 光的折射 【自主学习探新知】 一、1.分界面 进入 2.同一平面 法线的两侧 入射角 的正弦 折射角的正弦 3.可逆 二、1.入射角的正弦 折射角的正弦 2.真空 3.大于 [自我诊断] 1.(1)×(2)×(3)× (4)× (5)× 2.2 【互动探究解疑难】 要点———[问题导引] 提示：(1)不相同。看见水中的鱼是光的折射现象，看见 岸上树的倒影是光的反射现象。 (2)从鱼上反射的光线由水中进入空气时，在水面上发 生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会 逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变浅了，所以叉 鱼时要对着所看到的鱼的下方叉。 [典例剖析] [例1] [解析] 设入射光线与4 球体的交点为C,连接 OC,OC即 入射点的法线，如图所示，所以， 图中的α为入射角。过C点作球 体竖直表面的垂线，垂足为 B。 依题意，∠OCB=α。 aC B β 0 Rwn o*W sina=8又由△OBC为直角三角形知 ① 设光线在C点的折射角为β,由折射定律得 np-13 ② 由①②式得β=30°, 由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角 γ 为30°。 y-由折射定律得 所以sino=, 解得θ=60°。 [答案] 60° [针对训练] 1.A 要点二——-[问题导引] 提示：(1)由表格可以看出，折射角随入射角的增大而 增大。 (2)由表格可以看出，在误差允许的范围内，入射角的正 弦与折射角的正弦的比值总是保持不变。 11