第二章 第5、6节 波的干涉、衍射 多普勒效应

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(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远,而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。

[跟踪演练]

[多选]如图所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回摆动,下列关于女同学的感受的说法正确的是( )

A.女同学从A向B运动过程中,她感觉哨声音调变高 B.女同学从E向D运动过程中,她感觉哨声音调变高 C.女同学在C点向右运动时,她感觉哨声音调不变 D.女同学在C点向左运动时,她感觉哨声音调变低

解析:选AD 女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她就有靠近声源的趋势,根据多普勒效应,她都感到哨声音调变高;反之女同学向左运动时,她感到音调变低。选项A、D正确,B、C错误。

[课堂双基落实]

1.[多选]“闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸( ) A.跟声波波长相差不多,使声波发生明显衍射 B.比声波波长大得多,声波不能发生衍射 C.跟光波波长相差不多,使光波也发生明显衍射 D.比光波波长大得多,光波不能发生明显衍射

解析:选AD 发生明显衍射现象的条件为障碍物或孔的尺寸比波长小,或与波长相差不多,故A、D正确。

2.[多选]关于波的干涉和衍射,下列说法中正确的是( ) A.只有横波才能产生干涉,纵波不能产生干涉 B.任何两列波相遇,都能产生干涉

C.不管是横波还是纵波,只要叠加的两列波的频率相等,振动情况相同,相位差恒定就能产生稳定的干涉

D.波长很小的波可以产生衍射,不能产生干涉

解析:选BC 干涉是波的特有现象,只要满足两列波的频率相等,振动情况相同,相位差恒定就能产生稳定的干涉,选项A、D错误,C正确;发生干涉和衍射不需要条件,所

以任何波都能发生干涉和衍射,发生明显的衍射现象要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不大或比波长更小,所以选项B正确。

3.医院通过彩超对人体进行体检时,彩超机向人体内发射频率已精确掌握的超声波,超声波经血液反射后被专用仪器接收,然后通过反射波的频率变化就可知血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象( )

A.共振 C.多普勒效应

B.波的衍射 D.波的干涉

解析:选C 根据多普勒效应原理可知彩超机工作时主要体现了多普勒效应。

4.[多选]如图所示,两列相同的波沿一直线相向传播,当它们相遇时,下列波形中可能的是( )

解析:选BC 当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时,根据波的叠加原理,在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有质点此刻的振动合位移为零,而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变,所以B项正确;当两列波完全相遇时(即重叠在一起),由波的叠加原理可知,所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和,使得所有的质点振动的位移加倍,所以C项也是正确的。

[课下综合检测]

1.在观察水波的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率是5 Hz,水波在水波槽中的传播速度是0.05 m/s,为观察到明显的衍射现象,小孔直径d应为( )

A.10 cm C.大于1 cm

B.5 m D.小于1 cm

v0.05

解析:选D 当d<λ时肯定发生明显的衍射。由题意知水波的波长λ=f= m=0.01

5m。即孔的直径d应与1 cm相当或比它还小。故选项D对。

2.两列波相叠加发生了稳定的干涉现象,那么( )

A.两列波的频率不一定相同 B.振动加强区域的各质点都在波峰上

C.振动加强的区域始终加强,振动减弱的区域始终减弱 D.振动加强的区域和振动减弱的区域不断周期性地交换位置

解析:选C 两列波发生稳定的干涉的条件必须是两列波的频率相同且相位差恒定,故A错;且振动加强区始终加强,振动减弱区始终减弱,形成稳定的干涉图样,C对D错;振动加强区域的各质点只是振幅最大,它们也在自己的平衡位置附近振动,并不是只在波峰上,B错。

3.[多选]如图为两列波叠加的示意图,这两列波的振动方向、振幅、频率等完全相同。M、N、Q为叠加区域的三个顶点,Q为两个波谷相遇,M为两个波峰相遇,M、P、Q三点在一条直线上,N点为波峰和波谷相遇,则下列说法正确的是 ( )

A.P点为振动加强点 B.N点始终静止不动

1

C.经周期,质点Q传播到N点

2

T

D.M点为振动加强点,过,此点振动减弱

2

解析:选AB 在波峰和波峰或波谷和波谷相遇的地方,振动加强;波峰和波谷相遇的地方振动减弱,则M、Q点均为振动加强点,N点为振动减弱点。MQ连线为振动加强区,所以P点也是振动加强点。振动加强点的振幅等于两列波的振幅之和,振动减弱点的振幅等于两列波的振幅之差的绝对值。由于两列波的振幅相同,故N点振幅为零,即N点静止不动,A、B正确。在波的传播过程中,质点不随波迁移,C错误。M点振动始终加强,D错误。

4.[多选]在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图所示,其波速为5 m/s,则下列说法正确的是( )

A.此时P(-2 m,0 cm)、Q(2 m,0 cm)两点运动方向相同 B.再经过0.5 s质点N刚好在(-5 m,20 cm)位置 C.能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 Hz D.波的频率与波源的振动频率无关

解析:选AB 此时P点和Q点都向下振动。再经过0.5 s,波向前传播的距离为2.5 m,v5

此时N点正好在波峰位置,即坐标为(-5 m,20 cm);此波的频率为f=λ=Hz=2.5 Hz,所

2以能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5 Hz;波的频率等于波源的振动频率。选项为AB。

5.如图所示,表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况,图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布,为了使静止的频率传感器能接收到波的频率最高,则应该把传感器放在( )

A.A点 C.C点

B.B点 D.D点

解析:选D 由题图可知,波源上边的波长变大,下边的波长变小,而波速不变,说明上边接收到的频率变小,下边接收到的频率变大,所以在D点接收到的频率最高,故选D。

6.[多选]如图所示是两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生干涉的示意图,实线表示波峰,虚线表示波谷,则以下说法正确的是( )

A.A点为振动加强点,经过半个周期,这一点振动减弱 B.B点为振动减弱点,经过半个周期,这一点振动减弱 C.C点为振动加强点,经过半个周期,这一点振动仍加强 D.D点为振动减弱点,经过半个周期,这一点振动加强

E.若这两列波遇到尺寸为该波波长的障碍物,这两列波都能发生明显衍射现象 解析:选BCE AC连线所在区域为振动加强区域,经过任意时间,该区域振幅总是两振幅之和,总为振动加强区域,故选项A错误,C正确;BD连线所在区域为振动减弱区域,经过任意时间,该区域仍然是减弱区域,选项B正确,D错误;由于发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多,选项E正确。

7.如图是两个波源振动频率相同、振动方向相同的两列波在空间传播的情

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