第三章 机械波 第三节 机械波的传播现象(Word教参)-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（粤教版）

第三节　机械波的传播现象 核心素养导学 物理观念 (1)知道机械波的衍射与惠更斯原理。 (2)知道机械波的反射和折射。 (3)知道波的叠加原理和波的干涉现象。 科学思维 (1)能够用波的反射、折射现象解释生活中的现象。 (2)能清楚哪些现象是常见的波的衍射现象。 (3)学会分析机械波的干涉现象。 科学探究 (1)观察水波的衍射,探究发生明显衍射现象的条件。 (2)实验观察波的干涉及图样特点。 一、机械波的衍射与惠更斯原理 1.波的衍射 (1)定义:波能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播的现象。 (2)实验观察: 在水槽里放两块挡板,中间留个窄缝,让水波通过窄缝,可以发现: a.窄缝宽度比波长大得多时:波的传播如同光沿直线传播一样,在窄缝后面形成一个等宽的水波区域,挡板后面几乎没有水波。 b.窄缝宽度与波长相差不多或窄缝宽度比波长更小时:波可以绕到挡板后面继续传播。 c.当窄缝宽度一定时,改变水波的波长,当波长与窄缝相差不多时,有明显的衍射现象,随着波长的减小,衍射现象变得越来越不明显。 (3)发生明显衍射的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相近,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象。 (4)一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象。 2.惠更斯原理:介质中波动传到的各点都可以看作是发射子波的波源,在其后的任一时刻,这些子波的包络就形成新的波面。 二、机械波的反射和折射 1.波的反射和折射现象 当机械波从介质1传播到介质2时,有一部分波被反射回来,另一部分波继续向前传播,这就是机械波在两种介质界面上的反射和折射现象。 2.波的反射和折射现象中频率、波速和波长的变化 (1)在波的反射现象中,波的频率、波速和波长都不变。 (2)在波的折射现象中,波的频率不变,波速和波长发生改变。反射和折射是波的普遍性质。光波和电磁波也具有这种性质。 [微点拨] 波的反射是在同种介质中传播,波的折射是在两种不同介质中传播。 三、机械波的干涉 1.波的叠加原理:两列波在相遇叠加时,每列波都是独立地保持原有的特性,相遇区域中各点的位移,就是这两列波引起的位移的合成。 2.波的干涉:频率相同的两列波,在相遇区域里,会出现稳定的相对平静的区域和剧烈振动的区域,这两个区域的位置是固定的,且互相隔开的现象。 3.波的干涉图样:波干涉时形成的一种加强和减弱相间的图样。 (1)干涉条件:频率相同,相位差恒定,振动方向相同。 (2)干涉是波特有的现象,一切波都能够发生干涉。 1.我们常说“隔墙有耳”“未见其人先闻其声”。 这些现象的发生是什么原因? 提示:声波发生了衍射现象。 2.人们听不清对方说话时,除了让一只耳朵转向对方,还习惯性地把同侧的手附在耳旁,这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力? 提示:在耳郭原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。 3.两列水波的干涉图样如图所示,观察其现象,判断下列说法是否正确。 (1)两列水波的频率一定相同。 (√) (2)振动加强点始终处于波峰。 (×) (3)同一位置振动加强与振动减弱交替出现。 (×) (4)振动加强区与振动减弱区相互间隔。 (√) (5)振动加强区的位移可以为零。 (√) 新知学习(一) 衍射现象的理解与分析 [任务驱动] 　　如图所示,水波可以通过堤坝的狭窄缺口绕过堤坝,形成半圆形的水波继续向外扩散;雄伟的大桥下,悠悠江面上层层波浪绕过桥墩“若无其事”地向前传播。 (1)什么相当于堤坝内水波的波源? (2)桥墩阻挡了水波的传播吗? 提示:(1)堤坝的狭窄缺口。 (2)桥墩没有阻挡水波的传播,好像桥墩不存在一样。 [重点释解] 1.衍射的条件 应该说衍射是没有条件的,衍射是波特有的现象,一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分,障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多,或比波长小是产生明显衍射的条件。 2.波的衍射实质分析 波传到小孔(障碍物)时,小孔(障碍物)仿佛是一个新波源,由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播,就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 3.衍射现象与观察的矛盾 当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不容易观察到。 [典例体验] 　　[典例]　(多选)如图是观察水面波的衍射现象的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是—个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长。则波经过孔之后的传播情况,下列描述中 正确的是 (　 ) A.此时能明显观察到波的衍射现象 B.挡板前后波纹间距离相等 C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象 D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到衍射现象 　　[解析]　根据发生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。从题图中可看出孔AB的尺寸与波长相差不多,所以此时能明显地观察到波的衍射现象,A正确;因为穿过挡板间的小孔后波速不变,频率相同,所以波长也相同,B正确;若将孔AB扩大,将可能不满足发生明显衍射现象的条件,就有可能观察不到明显的衍射现象,C正确;若将波源频率增大,由于波速不变,所以波长变小,将可能不满足发生明显衍射现象的条件,也有可能观察不到明显的衍射现象,D错误。 [答案]　ABC [针对训练] 1.如图所示各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图),其中能发生明显衍射现象的有 (　 ) A.②④　　　　　　　　　 B.①④ C.②③ D.①③ 解析:选A　发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小,或与波长相差不大,由题图可知,②、④图能发生明显衍射现象,而①、③图不能,A正确。 2.如图所示,在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O,某人从A点走到墙后的B点,在此过程中,如从衍射的角度来考虑,他会听到 (　 ) A.声音变响,男声比女声更响 B.声音变响,女声比男声更响 C.声音变弱,男声比女声更弱 D.声音变弱,女声比男声更弱 解析:选D　由题意可知,某人从图中A点走到墙后的B点,能听到声音,是由于声波的衍射现象,但强度变弱。由于男声的频率低于女声,在同一介质中,传播速度相同,则其波长大于女声的波长,更容易发生衍射,故D正确,A、B、C错误。 新知学习(二) 波的反射和折射 [任务驱动] 　　我们一般都有这样的体验: 　　(1)如图甲所示,我们在山中对着山谷大声“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声;如图乙所示,在空旷的大房间里大声说话时,会听到“嗡嗡”的回声,导致不容易听清声音,这些属于波的什么现象? 　　(2)如图丙所示,我们对着家中的鱼缸大喊,会看见鱼缸中的鱼儿的游泳速度发生突然变化,好像听到了我们的喊声。这属于波的什么现象? 　　提示:(1)都是声波的反射现象。 (2)是声波的折射现象。 [重点释解] 1.波的反射 (1)入射角与反射角 ①入射角:入射线与法线的夹角,如图中的α。 ②反射角:反射线与法线的夹角,如图中的β。 (2)反射规律 ①波又回到原介质中; ②β=α; ③反射线、法线与入射线三线共面,且反射线与入射线分居法线两侧。 2.波的折射 (1)折射角(r):折射波的折射线与两介质界面法线的夹角r叫作折射角,如图所示。 (2)折射定律:入射线、法线、折射线在同一平面内,入射线与折射线分居在法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比,即=。　 3.波的反射与折射的比较 　　　波现象 比较项目 波的反射 波的折射 传播方向 改变(θ反=θ入) 改变(θ折≠θ入) 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 (1)频率f由波源决定,故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率,即波源的振动频率相同。 (2)波速v由介质决定,因反射波与入射波在同一介质中传播,故波速不变;而折射波与入射波在不同介质中传播,所以波速变化。 (3)据v=λf知,波长λ与v及f有关,即与介质及波源有关,反射波与入射波在同一介质中传播,f、v相同,故λ相同。折射波与入射波在不同介质中传播,f相同,v不同,故λ不同。　 [典例体验] 　　[典例]　(多选)如图所示,一机械波由介质Ⅰ射入介质Ⅱ,在界面MN上发生折射。下列说法正确的是 (　 ) A.波在介质Ⅰ中传播的速度大 B.波在介质Ⅱ中传播的速度大 C.波在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为 D.波在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为 [解析]　由波的折射定律=,可知v1<v2,且===,故B、D正确。 [答案]　BD [针对训练] 1.如图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线,则 (　 ) A.2与1的波长、频率相等,波速不等 B.2与1的波速、频率相等,波长不等 C.3与1的波速、频率、波长均相等 D.3与1的频率相等,波速、波长均不等 解析:选D　由于波的频率由波源决定,因此波在不同介质中传播时,频率保持不变。波在不同介质中传播时,波速发生变化,由v=λf可知波长也发生变化。由此可知只有D选项正确。 2.随着我国经济的快速增长,旅游业迅速发展,其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游,备受人们的喜爱。如图所示,一艘汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行,船上发出一声鸣笛,旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音,则悬崖离汽船原来位置的距离为(已知声速为340 m/s) (　 ) A.258 m　　　　　　　　　 B.340 m C.516 m D.680 m 解析:选C　如图所示,汽船发出鸣笛声时在B处,旅客听到回声时位置在A处,即3 s内汽船前进了A、B间距离l,则声波经过2s-l的距离。v声t=2s-l=2s-v船t,得s== m=516 m,C正确。 新知学习(三)波的干涉现象的理解与分析 [任务驱动] 蟋蟀是利用了一双翅膀的振动发出声音,某同学围绕蟋蟀走了一圈。 　　(1)他听到的声音有什么变化? 　　(2)试从他听到的声音判断属于什么现象? 　　提示:(1)他会听到忽高忽低的蟋蟀声。 (2)这是声波的干涉现象,两翅膀的振动频率、振幅相同,形成相干波源,在周围出现振动加强与减弱的区域。 [重点释解] 1.关于干涉的条件 (1)波的叠加是无条件的,任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。但稳定干涉图样的产生是有条件的,必须是两列同类的波,并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。 (2)如果两列波的频率不相等,在同一种介质中传播时其波长就不相等,这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样,只能是一般的振动叠加现象。 2.关于加强点(区)和减弱点(区)的理解 加强点 在某些点两列波引起的振动始终加强,质点的振动最剧烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和, A=A1+A2 减弱点 在某些点两列波引起的振动始终相互削弱,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,| A=A1-A2|,若两列波振幅相同,质点振动的合振幅就等于零 3.干涉图样及其特征 (1)干涉图样:如图所示。 (2)特征 ①加强区和减弱区的位置固定不变。 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。 [典例体验] 　　[典例]　将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳,它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端,同时用相同频率和振幅上下持续振动,产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同,分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是 (　 ) A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同 B.甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置 C.乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形 D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形 [解析]　题图甲中两手开始振动时的方向相同,则题图甲中分叉点是振动加强的位置,A、B错误;题图乙中两手开始振动时的方向恰好相反,则题图乙中分叉点是振动减弱的位置,则在分叉点的右侧始终见不到明显的波形,C正确,D错误。 [答案]　C /方法技巧/ 振动加强点与振动减弱点的判断方法 [针对训练] 1.(多选)如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况,以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线);S1的振幅A1=4 cm,S2的振幅A2=3 cm,则下列说法正确的是 (　 ) A.质点D是振动减弱点 B.质点A、D在该时刻的高度差为 14 cm C.再过半个周期,质点B、C是振动加强点 D.质点C的振幅为1 cm 解析:选BD　由图像可知,D点为两列波的波谷相遇点,是振动加强点,A错误;此时A点在加强后的最高点,D点在加强后的最低点,由波的叠加原理可知A、D的高度差为14 cm,B正确;由于两列波的频率相等,叠加后会产生稳定的干涉现象,所以A、D点始终是振动加强点,B、C点始终是振动减弱点,C错误;质点C为振动减弱点,振幅为A1-A2=1 cm,D正确。 2.如图所示,置于管口T前的声源发出一列单一频率声波,分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长,O处探测到声波强度为400个单位,然后将A管拉长d=15 cm,在O处第一次探测到声波强度最小,其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比,不计声波在管道中传播的能量损失,则 (　 ) A.声波的波长 λ=15 cm B.声波的波长λ=30 cm C.两声波的振幅之比为3∶1 D.两声波的振幅之比为2∶1 解析:选C　分析可知A、B两管等长时,两声波在O处振动加强,将A管拉长d=15 cm后,两声波在O处振动减弱,设沿A管传播的声波振幅为AA,沿B管传播的声波振幅为AB,根据题意可得=,解得=3,C正确,D错误;把A管拉长d,在O处第一次探测到声波强度最小,故2d=λ,解得λ=60 cm,A、B错误。 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 ◉科学探究——波的衍射 1.(选自人教版教材课后练习)如图,挡板M是固定的,挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了图示中的图样,P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点,可以采用什么办法? 提示:当障碍物(或小孔)的尺寸比波长小或差不多时,才会发生明显的衍射现象,所以要使挡板左边的振动传到P点,可以采用减小两板间的空隙的方法。 ◉科学思维——消除噪声污染 2.(选自鲁科版教材课后练习)消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。干涉型消声器可用来消弱高速气流产生的噪声。它的结构及气流运行情况如图所示,产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播。在声波到达a处时,分成两束相干波,它们分别通过r1和r2的路程,再在b处相遇。要达到消弱噪声的目的,路程差Δr=r2-r1应为 (　 ) A.波长的整数倍 B.波长的奇数倍 C.半波长的奇数倍 D.半波长的偶数倍 解析:选C　根据干涉特点知,某点到两相干涉波源的距离差为波长的整数倍时,此点为振动增强点,而消除噪声不能加强,A、B错误;距离差为半波长的奇数倍时,此点为振动减弱点,本题为消除噪声,要减弱声音,C正确,D错误。 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 1.(2024·江西高考)如图(a)所示,利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中,入射波为连续的正弦信号,探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号,分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为6 300 m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是 (　 ) A.振动减弱;d=4.725 mm B.振动加强;d=4.725 mm C.振动减弱;d=9.45 mm D.振动加强;d=9.45 mm 解析:选A　根据反射信号图像可知,超声波的传播周期T=2×10-7 s,又波速v=6 300 m/s,则超声波在机翼材料中的波长λ=vT=1.26×10-3 m,结合题图(b)和题图(c)可知,两个反射信号传播到探头处的时间差为Δt=1.5×10-6 s,故两个反射信号的路程差2d=vΔt=9.45×10-3 m=λ,解得d=4.725×10-3 m=4.725 mm,且两个反射信号在探头处振动减弱,A正确。 2.“B超”可用于探测人体内脏的病变状况,如图是超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为=(式中θ1是入射角,θ2是折射角,v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1,入射点与出射点之间的距离是d,入射角为i。假设肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度h为多少? 解析:根据光的折射、反射的规律,正确画出超声波折射的光路图,依据几何关系以及折射定律即可求解。光路如图所示,入射角为i,设折射角为r,根据题意,由几何关系得:tan r =,根据折射定律:=, 而v2=0.9v1,解得:h=。 答案: [课时跟踪检测] 　　　　　　　　　　　　　 1.下列现象属于波的衍射现象的是 (　 ) A.在空旷的山谷里喊叫,可以听到回声 B.只闻其声,不见其人 C.余音绕梁,三日而不绝 D.夏日的雷声有时轰鸣不绝 解析:选B　空旷的山谷里喊叫,可以听到回声,这是声波的反射现象,故A错误;波遇到障碍物或小孔后继续传播的现象叫做波的衍射,“只闻其声,不见其人”是声波的衍射现象,故B正确;“余音绕梁,三日而不绝”,是声波的反射,故C错误;雷声有时轰鸣不绝,也是声波的反射,故D错误。 2.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的振动频率是5 Hz,水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s,为观察到明显的衍射现象,小孔直径d应 (　 ) A.等于10 cm B.等于5 cm C.大于1 cm D.小于或等于1 cm 解析:选D　在水槽中激发的水波波长为λ== m=0.01 m=1 cm。为观察到明显的衍射现象,应使小孔的直径小于波长或与波长相差不多。故选D。 3.(多选)以下关于波的认识,正确的是 (　 ) A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理 B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊吸波材料,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的的 C.雷达的工作原理是利用波的直线传播 D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象　 解析:选ABD　声呐、雷达都是利用接收反射波来进行定位的,故A正确,C错误;隐形飞机是通过减少波的反射达到隐形的目的的,故B正确;水波的传播方向发生改变属于波的折射现象,故D正确。 4.如图所示,正中O是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的波形将分布于 (　 ) A.整个区域 B.阴影Ⅰ以外区域 C.阴影Ⅱ以外区域 D.阴影Ⅰ区域 解析:选B　从题图中可以看出挡板A比波长大得多,因此波不会发生明显的衍射现象,而小孔B的大小与波长差不多,能发生明显的衍射现象,故B正确。 5.两列不同频率的水波通过相同的小孔形成的衍射图样如图所示,由图可知,两列波的波长和频率的大小关系是 (　 ) A.λ甲>λ乙,f甲>f乙 B.λ甲<λ乙,f甲<f乙 C.λ甲>λ乙,f甲<f乙 D.λ甲<λ乙,f甲>f乙 解析:选C　题图甲中衍射现象比题图乙中明显,所以甲中水波的波长大于乙中水波的波长,而相同的介质中,水波的传播速度相同,根据v=λf可知,波长越长,则频率越低,故C正确,A、B、D错误。 6.如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的折射现象,已知波在介质Ⅰ中的波速为v1,波在介质Ⅱ中的波速为v2,则v1∶v2为 (　 ) A.1∶ B.∶1 C.∶ D.∶ 解析:选C　由题图可知,入射角θ1=60°,折射角θ2=45°,则==。 7.(2023·湖南高考)如图(a),在均匀介质中有A、B、C和D四点,其中A、B、C三点位于同一直线上,AC=BC=4 m,DC=3 m,DC垂直AB。t=0时,位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动,振动图像均如图(b)所示,振动方向与平面ABD垂直,已知波长为4 m。下列说法正确的是 (　 ) A.这三列波的波速均为2 m/s B.t=2 s时,D处的质点开始振动 C.t=4.5 s时,D处的质点向y轴负方向运动 D.t=6 s时,D处的质点与平衡位置的距离是6 cm 解析:选C　由题图(b)的振动图像可知,振动周期为4 s,故三列波的波速为v===1 m/s,A错误;由题图(a)可知,D处质点离波源最近的距离为3 m,故开始振动后波源C产生的横波传播到D处所需的时间为tC===3 s,故t=2 s时,D处的质点还未开始振动,B错误;由几何关系可知AD=BD=5 m,波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为tAB===5 s,故t=4.5 s时,仅波源C产生的横波传播到D处,此时D处的质点振动时间为t1=t-tC=1.5 s,由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动,C正确;t=6 s时,波源C产生的横波传播到D处后振动时间为t2=t-tC=3 s,由振动图像可知此时波源C产生的横波的波谷传播到D处,波源A、B产生的横波传播到D处后振动时间为t3=t-tAB=1 s,由振动图像可知此时波源A、B产生的波峰传播到D处,根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y=2A-A=2 cm,D处的质点与平衡位置的距离是2 cm,D错误。 8.(多选)如图所示,S1、S2为两个振动情况完全一样的波源,两列波的波长都为λ,它们在介质中产生干涉现象,S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处),P是振动减弱区域中的一点,从图中可看出 (　 ) A.P点到两波源的距离差等于2λ B.P点始终不振动 C.P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动变为最强 D.当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一定传到P点 解析:选BD　振动减弱点到两波源距离差等于半波长的奇数倍,A项错误;两波源振动情况相同,故P点振幅为零,B项正确,C项错误;P点是振动减弱点,故其中一列波的波峰传播到P点时,另一列波的波谷也传播到P点,D项正确。 9.(2024·山东高考)(多选)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速均为2 m/s。t=0时刻二者在x=2 m 处相遇,波形图如图所示。关于平衡位置在x=2 m处的质点P,下列说法正确的是 (　 ) A.t=0.5 s时,P偏离平衡位置的位移为0 B.t=0.5 s时,P偏离平衡位置的位移为-2 cm C.t=1.0 s时,P向y轴正方向运动 D.t=1.0 s时,P向y轴负方向运动 解析:选BC　在0.5 s内,甲、乙两列波传播的距离均为Δx=vΔt=2×0.5 m=1 m,根据波形平移法可知,t=0.5 s时,x=1 m处甲波的波谷刚好传到P处,x=3 m处乙波的平衡位置刚好传到P处,根据波的叠加原理可知,t=0.5 s时,P偏离平衡位置的位移为-2 cm,故A错误,B正确;在1.0 s内,甲、乙两列波传播的距离均为Δx'=vΔt'=2×1.0 m=2 m,根据波形平移法可知,t=1.0 s时,x=0处甲波的平衡位置刚好传到P处,x=4 m处乙波的平衡位置刚好传到P处,且此时两列波在P点都向y轴正方向运动,根据波的叠加原理可知,t=1.0 s时,P向y轴正方向运动,故C正确,D错误。 10.甲、乙两人平行站在一堵墙前面,二人相距2a,距离墙均为a,当甲开了一枪后,乙在时间t后听到第一声枪响,则乙听到第二声枪响的时间为 (　 ) A.听不到 B.甲开枪3t后 C.甲开枪2t后 D.甲开枪t后 解析:选C　乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中,故t=。甲、乙二人及墙的位置如图所示,乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声,由反射定律可知,波线如图中AC和CB所示,由几何关系可得AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t'===2t,故C正确。 11.(2024·浙江6月选考)频率相同的简谐波源S1、S2和接收点M位于同一平面内,S1、S2到M的距离之差为6 m。t=0时S1、S2同时垂直平面开始振动,M点的振动图像如图所示,则 (　 ) A.两列波的波长为2 m B.两列波的起振方向均沿x正方向 C.S1和S2在平面内不能产生干涉现象 D.两列波的振幅分别为3 cm和1 cm 解析:选B　根据题图可知,t=4 s时M点开始沿x正方向振动,故此时一列波传播到M点,起振方向沿x正方向,t=7 s时波形开始改变,说明另一列波传播到M点,此时两列波平衡位置都传播到M点,第一列波使M点沿x负方向振动,之后振幅减小,可知第二列波使M点沿x正方向振动,故两列波的起振方向均沿x正方向,故B正确;S1、S2到M的距离之差为6 m,由题图可知,两列波传到M点的时间差为3 s,根据v=可得波速为v= m/s=2 m/s,故波长为λ=vT=4 m,故A错误;两列波频率相等,在平面内能产生干涉现象,故C错误;由题图知,第一列波的振幅为A1=3 cm,第二列波的振幅为A2=3 cm-1 cm=2 cm,故D错误。 12.(12分)某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,波速为340 m/s,在海水中的波长为4.5 m。 (1)该波的频率为　　　　 Hz,在海水中的波速为　　　　m/s。(4分)  (2)若物体在海面上发出的声音经 0.5 s 听到回声,则海水深为多少?(4分) (3)若物体在(2)中海面处发出声音后,以 5 m/s 的速度由海面向海底运动,则经过多长时间听到回声?(4分) 解析:(1)由f=得f= Hz=340 Hz 因波的频率不变,则在海水中的波速为 v海=λf=4.5×340 m/s=1 530 m/s。 (2)入射声波和反射声波用时相同,则海水深为 s=v海=1 530× m=382.5 m。 (3)物体与声音运动的过程示意图如图所示。设听到回声的时间为t,则v物t+v海t=2s,代入数据解得t≈0.498 s。 答案:(1)340　1 530　(2)382.5 m　(3)0.498 s 13.(14分)甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼,两船相距24 m。有一列水波在湖面上传播,使每只船每分钟上下浮动20次,当甲船位于波峰时,乙船位于波谷,这时两船之间还有5个波峰。 (1)此水波的波长为多少?波速为多少?(5分) (2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆,是否会发生明显的衍射现象?(3分) (3)若该波经过一跨度为30 m的桥洞,桥墩直径为3 m,桥墩处能否看到明显衍射现象?(3分) (4)若该桥为一3 m宽的涵洞,洞后能否发生明显衍射现象?(3分) 解析:(1)由题意知:周期T= s=3 s。 设波长为λ,则5λ+=24 m,λ= m。 由v=得,v= m/s= m/s。 (2)由于λ= m,大于竖立电线杆的直径,所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。 (3)(4)由于λ= m>3 m,所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩,还是通过宽为3 m的涵洞,都能发生明显衍射现象。 答案:(1) m　 m/s　(2)会　(3)能　(4)能 学科网（北京）股份有限公司 $$