3.4 波的干涉(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册学生用书（人教版）

4　波的干涉 学习任务一　对波的叠加的理解 [物理观念] 如图所示为两列相向传播的波从叠加到分开的示意图,从图中可知:几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播;在它们重叠的区域里,介质中质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和. 如图丙所示是波峰与波峰的叠加,振幅增大,振动加强. 当波峰与波谷相遇叠加时,质点同时参与一个向上和向下的振动,振幅减小,因而使振动减弱,如图乙所示. 【辨别明理】 (1)两列波相遇并彼此穿过后各自的振动特点会受到影响. (　) (2)两列波叠加时,质点的位移一定增大. (　) (3)两列波叠加时,质点的位移可能减小. (　) (4)只有频率相同的两列波才可以叠加. (　) 例1 (多选)如图所示为同种介质中两列相向传播的振幅、波长都相同的横波,它们在O点相遇后,下列图像可能存在的是 (　) A B C D 变式 [2025·湖南长沙一中高二月考] 如图所示,这是t=0时刻的简谐横波a与b的波形图,其中a沿x轴正方向传播,b沿x轴负方向传播,波速都是10 m/s,振动方向都平行于y轴.下列平衡位置在x=2 m处的质点从t=0开始在一个周期内的振动图像正确的是 (　) A　　B C　　D 【要点总结】 1.几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播. 2.在波的叠加区域,由于质点的位移是各列波单独引起的位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小. 学习任务二　对波的干涉的理解 　　　　　 　　　　　 　　　　　 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. (1)波的干涉:　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　的两列波叠加时,某些区域的振动总是　　　　,某些区域的振动总是　　　　,这种现象叫作波的干涉.  (2)两列波发生干涉的必要条件 ①两列波的　　　　相同;  ②两个波源的相位差　　　　;  ③两列波的振动方向　　　　.  例2 [2026·河南省实验中学高二月考] 如图所示为两列频率均为f、振幅分别为2 cm和3 cm的水波(可看成横波)发生干涉时在某一时刻的图样,实线表示波峰,虚线表示波谷,A、B、C、D为波传播区域内的四个质点,则下列说法正确的是 (　) A.质点A的振动频率为2f B.从图示时刻开始过0.5个周期后,A点变为振动减弱点 C.质点A与质点C的振动完全相反 D.质点A与质点C振动过程中最大高度差为5 cm 例3 [2025·江苏常州高二期中] 在均匀介质中,S1 (-2,0)和S2(2,0)是两个完全相同的波源,其振动方向垂直于xOy平面,其振动周期为2 s,振幅为0.8 m,波的波速为1 m/s,介质中A质点的坐标为(2,3),t=0时刻,S1和S2两波源同时开始振动,则 (　) A.A点为振动减弱点 B.0~3 s内质点A的振幅为0.8 m C.6 s时A质点的位移为1.6 m D.0~6 s内,A质点通过的路程为6.4 m [反思感悟] 　     【要点总结】 1.干涉是波特有的现象,一切波都能发生干涉. 2.在波发生干涉的区域,振动加强点的振动始终加强,振动减弱点的振动始终减弱. 3.加强、减弱的条件 (1)两列波在空间相遇,波峰与波峰相遇处或波谷与波谷相遇处的点振动加强,波峰与波谷相遇处的点振动减弱. (2)点到两相干波源的距离之差为Δr,则: 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 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 4.振动加强点和振动减弱点始终保持与波源同频率振动,其振幅不变(振动减弱点的振幅可能为零),其位移随时间变化. 1.(波的叠加)(多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是 (　) A.相遇后,振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强 B.相遇后,两列波的振动情况与相遇前完全相同 C.在相遇区域,任意一点的合位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和 D.几个人在同一房间说话,相互间听得清楚,这说明声波在相遇时互不干扰 2.(波的干涉)[2026·河北衡水中学高二月考] 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在空间共形成了5个振动加强的区域,如图中实线所示.P是振动加强区域中的一点,则下列说法正确的是 (　) A.S1产生的波在该区域的传播速度比S2产生的波的大 B.P点到两波源的距离差等于1.5λ C.P点此时刻振动最强,过半个周期后振动变为最弱 D.S1、S2连线和加强区交点等间距,间距为半波长 3.(干涉的应用)生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风,其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果.图中表示的是理想情况下的降噪过程,实线对应环境噪声,虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波.则 (　) A.降噪过程利用了声波的干涉原理 B.降噪过程可以使外界噪音的能量消失 C.降噪过程可以消除通话中的所有背景杂音 D.如图所示介质中的P点处于平衡位置,动能最大 学科网（北京）股份有限公司 $ 4　波的干涉 【辨别明理】 (1)×　(2)×　(3)√　(4)×　 例1　BD　[解析] 当左列波的波峰和右列波的波谷相遇时,叠加后的图像为B;当两列波的波峰相遇时,叠加后的图像为D;而A和C是不可能出现的,故选B、D. 变式　B　[解析] 由题可知,两列波的波速相等、波长相等,则频率相等.过0.25T,两列波的波峰同时到达x=2 m处的质点,则此质点振动加强,振幅为两列波振幅之和,即3 cm,t=0时刻该质点从平衡位置沿y轴正方向振动,故选B. [教材链接] (1)频率相同　相位差恒定　振动方向相同　加强　减弱　(2)①频率　②恒定　③相同 例2　C　[解析] 两列频率相同的波发生干涉时,频率不会叠加,故质点A的振动频率仍为f,故A错误;由图可知,A是波峰与波峰叠加的点,故A是振动加强点,不会随时间变成振动减弱点,故B错误;由图可知,A是波峰与波峰叠加的点,C是相邻波谷与波谷叠加的点,故A、C相距半个波长,振动完全相反,故C正确;由图可知,A是波峰与波峰叠加的点,C是波谷与波谷叠加的点,故A、C都是振动加强点,振动加强点的振幅为5 cm,当A在波峰时,C在波谷,两点间最大高度差为10 cm,故D错误. 例3　D　[解析] 该波的波长为λ=vT=2 m,由几何关系可知AS1=5 m,则=2 m=λ,可知A点为振动加强点, A错误;由S2产生的波传到A点的时间为t2== s=3 s,由S1产生的波传到A点的时间为t== s=5 s,则0~3 s内质点A未振动,同时6 s时S2产生的波使A质点先振动2 s(一个周期)后再与S1的振动叠加振动1 s(0.5个周期),则此时A质点回到平衡位置,位移为零, A质点通过的路程为s=4A+2×2A=6.4 m,B、C错误,D正确. 随堂巩固 1.BCD　[解析] 两列波相遇时,每一列引起的振动情况都保持不变,而质点的振动是两列波共同作用的结果,故A错误,B、C正确.几个人在同一房间说话,声带振动发出的声波在空间中相互叠加后,不改变每列波的振幅、频率,所以仍能分辨出不同的人所说的话,故D正确. 2.D　[解析] 两列波在同一介质中传播,传播速度相等,故A错误;由图可知P点到两波源的距离差等于λ,故B错误;P点处于振动加强区,此时刻振动最强,经过半个周期振动仍然最强,故C错误;由图可知S1、S2连线和加强区交点等间距,间距为半波长,故D正确. 3.A　[解析] 由题图可知,降噪声波和环境声波波长相等,频率相同,且等幅反相,两波叠加时发生干涉,振动减弱,起到降噪的作用,但是并不能使外界噪音的能量消失,A正确,B错误;降噪过程不可以消除通话中的所有背景杂音,只能消除和降噪与声波频率相同的环境背景杂音,C错误;P点处于平衡位置,两波在此处的合振幅为零,此时P点静止不动,动能为零,D错误. 学科网（北京）股份有限公司 $