2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 機(jī)械波 第3、4節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用教學(xué)案 魯科版選修3-4

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1、 第3、4節(jié) 波的干涉和衍射__多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用 　　　　　　　　　　　　　　　1．兩列波相遇會發(fā)生疊加，當(dāng)兩列波頻率和振動方向相同時，會發(fā)生波的干涉。在干涉區(qū)域，振動加強(qiáng)的點(diǎn)總是加強(qiáng)的，振動減弱的點(diǎn)總是減弱的。 2．波的衍射是波繞過障礙物或通過孔隙繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象。當(dāng)障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多或比波長小時會發(fā)生明顯的衍射。 3．干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，不僅機(jī)械波能衍射和干涉，電磁波也能衍射和干涉。 4．當(dāng)波源與觀察者互相靠近或互相遠(yuǎn)離時，接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，這就是多普勒效應(yīng)。 波的干涉現(xiàn)象 [自讀教材·抓基礎(chǔ)] 1．波的疊

2、加原理 (1)波的獨(dú)立傳播特性：波在相遇時仍然能夠保持各自的運(yùn)動狀態(tài)繼續(xù)傳播，相遇的波一旦脫離接觸又會恢復(fù)原來的運(yùn)動狀態(tài)繼續(xù)傳播。 (2)波的疊加原理：波在相遇的區(qū)域里，介質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)存在時到達(dá)該處引起的位移的疊加(矢量和)。 2．波的干涉 (1)定義：振動頻率和振動方向相同的兩列波疊加后，振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域互相間隔、穩(wěn)定分布的現(xiàn)象。 (2)干涉圖樣：波的干涉中所形成的圖樣，如圖2-3-1所示。 圖2-3-1 (3)干涉條件：頻率和振動方向相同的波。 (4)一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象。 [跟隨名師·解

3、疑難] 1．干涉圖樣的特點(diǎn) (1)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。 (2)加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)。 (3)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。 2．振動加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷 (1)從振幅判斷：振幅為兩列波的振幅之和的點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，加強(qiáng)點(diǎn)連成的區(qū)域為加強(qiáng)區(qū)；振幅為兩列波的振幅之差的點(diǎn)為減弱點(diǎn)，減弱點(diǎn)連成的區(qū)域為減弱區(qū)。 (2)從條件上判斷：振動方向始終相同的兩波源產(chǎn)生的波疊加時，加強(qiáng)、減弱條件如下：設(shè)點(diǎn)到兩波源的距離之差為Δr，那么當(dāng)Δr＝kλ(k＝0,1,2…)時該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，當(dāng)Δr＝kλ＋(k＝0,1，2…)時為減弱點(diǎn)，若兩波源振動方向始終相反，則上述結(jié)論

4、正好相反。 (3)從現(xiàn)象上判斷：若某時刻某點(diǎn)是波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇，該點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)；若某時刻某點(diǎn)是波峰與波谷相遇，則該點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)。 [特別提醒]　　對“加強(qiáng)區(qū)”和“減弱區(qū)”的理解 在波的干涉現(xiàn)象中，加強(qiáng)區(qū)是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的振幅A最大；減弱區(qū)是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的振幅A最小。設(shè)兩個相干波源單獨(dú)引起的振幅分別為A1和A2，則在振動加強(qiáng)區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的振幅為A1＋A2，在振動減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的振幅為|A1－A2|。不論加強(qiáng)區(qū)還是減弱區(qū)中的質(zhì)點(diǎn)，都仍在其平衡位置附近振動，它們的振動位移仍隨時間發(fā)生周期性變化。因此，某一時刻，加強(qiáng)區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的位移可能小于減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動的位移。若A1＝

5、A2，則減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)的振幅為零，不振動。 [學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手) 關(guān)于兩波相遇時疊加的說法正確的是(　　) A．相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強(qiáng) B．相遇后，兩列波的振動情況與相遇前完全不同 C．在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移總是大于每一列波引起的位移 D．在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移可能大于每列波單獨(dú)傳播時的位移，也可能小于每列波單獨(dú)傳播時的位移 解析：選D　根據(jù)波的疊加原理可知，兩列波相遇時與其單獨(dú)存在時的振動是一樣的，所以A、B錯誤；又波疊加時，其位移為兩列波位移的矢量和，所以C錯誤，D正確。 波的衍射現(xiàn)象 [自讀教材·抓基

6、礎(chǔ)] 1．定義：波繞過障礙物或通過孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。 2．發(fā)生明顯衍射的條件 縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多，或者比波長小。 3．一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波的特有現(xiàn)象。 [跟隨名師·解疑難] 怎么理解波發(fā)生明顯衍射的條件？ (1)衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射。凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波。 (2)波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異。波長較長的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。 (3)波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛一個新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向。因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況。

7、 [特別提醒] (1)障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯衍射的條件，波長越大越易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。 (2)當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時，盡管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很難觀察到波的衍射。 [學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手) 水波通過小孔，發(fā)生一定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更不明顯，可以(　　) A．增大小孔尺寸，同時增大水波的頻率 B．增大小孔尺寸，同時減小水波的頻率 C．縮小小孔尺寸，同時增大水波的頻率 D．縮小小孔尺寸，同時減小水波的頻率 解析：選A　 發(fā)生明顯衍射的條件：小孔的尺寸與水波波長相差不多，或比水波波長小，為使衍射現(xiàn)象不明顯

8、，則應(yīng)增大小孔尺寸，同時減小水波的波長或增大水波的頻率。 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用 [自讀教材·抓基礎(chǔ)] 1．定義 由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 2．產(chǎn)生的原因 (1)波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)是一定的，觀察者觀測到的頻率等于波源振動的頻率。 (2)波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增加，觀察者觀測到的頻率大于波源的頻率，即觀察到的頻率變大。 (3)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察到的頻率變小。 3．應(yīng)用 (1)測量車輛速度； (2)測量天體運(yùn)動情況； (3)檢查病變； (4)跟

9、蹤目的物(如導(dǎo)彈、云層)等。 [跟隨名師·解疑難] 波源的頻率和觀察者接收到的頻率的關(guān)系 相對位置 圖示 結(jié)論 波源S和觀察者A相對介質(zhì)不動 f波源＝f觀察者，音調(diào)不變 波源S不動，觀察者A運(yùn)動，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，則f波源f觀察者，音調(diào)變低 觀察者A不動，波源S運(yùn)動，由S→S2 f波源

10、 A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率變化了 B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收的頻率發(fā)生了變化 C．多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運(yùn)動時產(chǎn)生的 D．多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的 解析：選A　當(dāng)波源和觀察者之間有相對運(yùn)動時，會發(fā)生多普勒效應(yīng)，但波源的頻率并沒有發(fā)生變化，C正確，A錯誤；多普勒效應(yīng)的本質(zhì)是觀察者接收的頻率不等于波源頻率，它由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)，B、D正確。 對波的干涉的考查 [典題例析] 1．圖2-3-2所示為兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇時產(chǎn)生的干涉圖樣。圖中實線表示某時刻的波峰，虛線表示波谷，下列說法正

11、確的是(　　) 圖2-3-2 ①a、c兩點(diǎn)的振動加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動減弱 ②e、f兩點(diǎn)的振動介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間 ③經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r間后，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換 ④經(jīng)半個周期后，原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將位于波峰 A．①③　　　　　　 　B．②③ C．①④ D．②④ [思路點(diǎn)撥] (1)波的干涉圖樣所示的僅是某一時刻兩列相干波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動著，其位移的大小和方向也在不停地變化著。 (2)對于穩(wěn)定的干涉，振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的。 解析：a點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn)，c是波峰和波峰相遇的點(diǎn)，都是振動加強(qiáng)

12、的點(diǎn)；而b、d兩點(diǎn)是波峰和波谷相遇的點(diǎn)，都是振動減弱的點(diǎn)，選項①正確；e點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線上，仍為加強(qiáng)點(diǎn)，f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)的連線上，仍為減弱點(diǎn)，選項②錯誤；相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會隨時間變化，選項③錯誤；因形成干涉圖樣的質(zhì)點(diǎn)都在不停地做周期性振動，經(jīng)半個周期步調(diào)相反，選項④正確，故應(yīng)選C。 答案： C [探規(guī)尋律] 波的干涉中，振動的加強(qiáng)和減弱是指質(zhì)點(diǎn)的振幅，不是指質(zhì)點(diǎn)的位移，加強(qiáng)點(diǎn)的位移也做周期性變化。 [跟蹤演練] 如圖2-3-3所示是水平面上兩列頻率相同的波在某時刻的疊加情況，圖中實線為波峰，虛線為波谷。已知兩列波的振幅均為2 cm，波速均為2 m/s，波長均為 8

13、cm，E點(diǎn)是B、D和A、C連線的交點(diǎn)，下列說法中正確的有(　　) 圖2-3-3 A．A、C兩質(zhì)點(diǎn)是振動加強(qiáng)的點(diǎn) B．B、D兩質(zhì)點(diǎn)在該時刻的豎直高度差是4 cm C．E質(zhì)點(diǎn)是振動減弱的點(diǎn) D．經(jīng)0.02 s，B質(zhì)點(diǎn)通過的路程是8 cm 解析：選D　若某質(zhì)點(diǎn)是兩波峰或兩波谷相遇，則該點(diǎn)振動加強(qiáng)，且振幅為兩列波各自引起的振幅之和；若為兩列波的波峰與波谷相遇，則振動減弱。由圖可知，質(zhì)點(diǎn)A、C振動減弱，B、D振動加強(qiáng)，故A錯誤。此時D處的位移sD＝2A＝4 cm，B處的位移sB＝－2A＝－4 cm，所以豎直高度差為8 cm，故B錯誤。再經(jīng)過后，兩列波波峰同時到E點(diǎn)，即E點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)，故

14、C錯誤。由v＝λf得f＝＝ Hz＝25 Hz，因為這列波的頻率也是質(zhì)點(diǎn)B的振動頻率，故質(zhì)點(diǎn)B在t＝0.02 s內(nèi)通過的路程為sB＝4A′tf＝4×4×0.02×25 cm＝8 cm，故D正確。 對波發(fā)生明顯衍射條件的考查 [典題例析] 2.如圖2-3-4所示為觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長。對于波經(jīng)過孔后的傳播情況，下列描述中錯誤的是(　　) 圖2-3-4 A．能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．擋板前后波紋間距離相等 C．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能

15、觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D．如果孔的大小不變，波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象 [思路點(diǎn)撥]　解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面： (1)發(fā)生明顯衍射的條件； (2)由圖分析孔的大小和波長的關(guān)系。 解析：從題圖中看出，水波波長跟小孔尺寸相差不大，此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象，如果孔AB擴(kuò)大到比波長大得多，就不能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以A、C均正確；波繞過障礙物后發(fā)生衍射現(xiàn)象時，波的特征并未發(fā)生改變，即波的波長、頻率和波速不改變，故B選項正確；當(dāng)波的頻率增大，波速不變時，波長λ＝v/f變小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，故D選項錯誤。 答案：D [探規(guī)尋律] 分析波是否能夠產(chǎn)生明顯衍射，一

16、定要抓住波長與縫隙、孔或障礙物的尺寸關(guān)系。只有波長接近或大于縫隙、孔或障礙物的尺寸時，衍射現(xiàn)象才比較明顯。 [跟蹤演練] 如圖2-3-5所示，點(diǎn)O是水面上一波源，實、虛線分別表示該時該的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過一段時間，水面上的波形將分布于(　　) 圖2-3-5 A．整個區(qū)域 B．陰影Ⅰ以外區(qū)域 C．陰影Ⅱ以外區(qū)域 D．上述答案均不對 解析：選B　由題圖可以看出擋板A的尺寸比波長大得多，故衍射現(xiàn)象不明顯，Ⅰ區(qū)沒有水波；B孔與波長差不多，衍射現(xiàn)象明顯，故Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)都有水波，圖中空白區(qū)域水波可直接傳到，故B正確。 對多普勒效應(yīng)的考查 [典題例析] 3．公路

17、巡警開車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的超聲波，結(jié)果該超聲波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低。 (1)此現(xiàn)象屬于(　　) A．波的衍射　　　　　　 　B．波的干涉 C．多普勒效應(yīng) D．波的反射 (2)若該路段限速為100 km/h，則該轎車是否超速？ (3)若該轎車以20 m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率應(yīng)是怎樣的？ [思路點(diǎn)撥]　解答本題需掌握以下兩點(diǎn)： (1)若觀察者與波源相互遠(yuǎn)離，則接收到的頻率低于波源的頻率； (2)若觀察者與波源相互靠近，則接收到的頻率高于波源的頻率。 解析：

18、(1)巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)，選項C正確。 (2)因巡警車接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而巡警車車速恒定且在后面，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故該轎車超速。 (3)若該轎車以20 m/s的速度行進(jìn)時，此時巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)偏高。 答案：(1)C　(2)超速　(3)偏高 [探規(guī)尋律] 波源與觀察者間距離變化的判斷方法 多普勒效應(yīng)中判斷波源或觀察者的運(yùn)動方向及速度時，只需比較波源頻率f波源和觀察者感受到的頻率f觀察者間的大小關(guān)系，當(dāng)f波源＞f觀察者時，二者間距在增大，f波源＜f觀察者時，二者間距

19、在減小。 [跟蹤演練] 如圖2-3-6所示，向左勻速運(yùn)動的小車發(fā)出頻率為f的聲波，車左側(cè)A處的人感受到的聲波的頻率為f1，車右側(cè)B處的人感覺到的聲波的頻率為f2，則(　　) 圖2-3-6 A．f1＜f，f2＜f　　　　　 　B．f1＜f，f2＞f C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f 解析：選D　由于波源相對A靠近，所以f1＞f；而波源相對B遠(yuǎn)離，所以f2＜f，所以選D。 [課堂雙基落實] 1．關(guān)于波的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．兩列波在相遇區(qū)域內(nèi)，一定能發(fā)生干涉現(xiàn)象 B．兩列波相互干涉是波疊加的結(jié)果 C．頻率相同的兩列波相遇時，形成干涉

20、圖樣隨時間變化 D．振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)，位移始終最大 解析：選B　兩列相干波(頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的兩列同種類波)在相遇區(qū)域才能發(fā)生干涉，A、C錯；波的疊加是波的干涉的成因，B正確；振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅為兩列波的振幅之和，位移隨時間做周期性變化，D錯。 2．如圖2-3-7中的各圖分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(A、B圖)或障礙物(C、D圖)，其中不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有(　　) 圖2-3-7 解析：選C　發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或小孔的尺寸比波長小，或與波長相差不多，由圖可知，A、B、D圖能明顯發(fā)生衍射現(xiàn)象，而C圖不能，故選C。 3．下面現(xiàn)象中沒有應(yīng)用多普勒

21、效應(yīng)的是(　　)。 A．利用地球上接收到的遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動速度 B．交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率來測定汽車的速度，以便進(jìn)行交通管理 C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)行情況 D．有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去 解析：選C　A項和B項是利用了光波和電磁波的多普勒效應(yīng)來進(jìn)行判斷的，C項是利用聲波在鐵軌中傳播快于在空氣中的傳播，D項也是利用聲波的多普勒效應(yīng)，所以C選項正確。 4．兩列相干波在同一水平面上傳播，某時刻它們的波峰、波谷位置如圖2-3-8所示。圖中M

22、是波峰與波峰相遇點(diǎn)，是凸起最高的位置之一?；卮鹣铝袉栴}： 圖2-3-8 (1)由圖中時刻經(jīng)T/4，質(zhì)點(diǎn)M相對平衡位置的位移是________。 (2)在圖中標(biāo)出的M、N、O、P、Q幾點(diǎn)中，振動加強(qiáng)的點(diǎn)是____________；振動減弱的點(diǎn)是______________。 解析：(1)由圖中時刻經(jīng)，兩列波的平衡位置傳到M點(diǎn)。疊加后質(zhì)點(diǎn)M相對平衡位置的位移是零。 (2)O點(diǎn)是兩列波的波谷與波谷相遇的點(diǎn)，故是振動加強(qiáng)點(diǎn)，M點(diǎn)是波峰與波峰相遇的點(diǎn)，故是振動加強(qiáng)點(diǎn)。P、Q兩點(diǎn)則位于振動加強(qiáng)線上，故也是振動加強(qiáng)點(diǎn)；N點(diǎn)是波峰與波谷相遇的點(diǎn)，故是振動減弱點(diǎn)。 答案：(1)0　(2)M、O、

23、P、Q　N [課下綜合檢測] (時間：30分鐘　滿分：50分) 一、選擇題(共6小題，每小題5分，共30分，每小題只有一個選項正確。) 1．“聞其聲而不見其人”是因為一般障礙物的尺寸(　　) A．跟聲波波長相差不多，聲波發(fā)生明顯衍射 B．比聲波波長大得多，聲波不能發(fā)生衍射 C．跟光波波長相差不多，光波也發(fā)生明顯衍射 D．比光波波長大得多，光波不能發(fā)生衍射 解析：選A　發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件為障礙物或孔的尺寸比波長小，或與波長相差不多，故C錯誤；任何波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象，與障礙物大小無關(guān)，故B、D錯誤。 2．利用水波發(fā)生儀得到的水面波形如圖1中a、b所示，則(　

24、　) 圖1 A．圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象 B．圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象 C．圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象 D．圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象 解析：選D　由波的干涉和衍射概念知，圖a是一列波的傳播，顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b是兩列波的傳播，顯示了波的干涉現(xiàn)象。 3．有一障礙物的尺寸為10 m，下列哪些波在遇到它時衍射現(xiàn)象最明顯(　　) A．波長為4 m的機(jī)械波 B．波長為10 m的機(jī)械波 C．頻率為40 Hz的聲波 D．頻率為5 000 MHz的電磁波(波速為3×108 m/s) 解析：選B　空氣中聲波波速大約為340 m/s

25、，由λ＝v/f可算出聲波的波長為8.5 m；頻率為5 000 MHz的電磁波的波長為0.06 m。所以選項B中波長與障礙物尺寸接近，衍射現(xiàn)象最明顯。 4．如圖2所示，MN是足夠長的水池邊，S1和S2是池中水面上兩個振動情況完全相同的波源，它們激起的水波的波長均為2 m，S1、S2連線垂直MN于O，O處與S1、S2分別相距8 m和5 m，則O處的振動情況是(　　) 圖2 A．振動始終加強(qiáng)　　　　　 　B．振動始終減弱 C．振動時強(qiáng)時弱 D．無法判斷 解析：選B　O點(diǎn)距兩個波源S1、S2的距離差Δr＝(8－5) m＝3 m，由于水波的波長為2 m，故Δr＝λ，由此可知O點(diǎn)是振動減

26、弱點(diǎn)，且始終振動減弱，故選項B正確。 5．如圖3所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷，設(shè)兩列波的振幅均為5 cm，且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m。C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法錯誤的是(　　) 圖3 A．C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動 B．圖示時刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20 cm C．圖示時刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向上運(yùn)動 D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s后，B點(diǎn)通過的路程為20 cm 解析：選A　加強(qiáng)區(qū)是質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處，減弱區(qū)是過D、F的連線處和過P、Q的連線處，C、E為振動加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動。圖示時刻

27、，A在波峰，B在波谷，它們的振動是加強(qiáng)的，故振幅均為兩列波振幅之和，此時兩點(diǎn)的高度差為20 cm。波是由E向A處傳播的，在圖示時刻，A、B、C、E等質(zhì)點(diǎn)的波形圖如圖所示，由圖可知，C點(diǎn)向上運(yùn)動，波的周期T＝＝0.5 s，t＝0.25 s＝，B點(diǎn)通過的路程為s＝2A＝2×10 cm＝20 cm，故B、C、D正確。A錯誤。 6.在同一地點(diǎn)有兩個靜止的聲源，發(fā)出的聲波1和聲波2在同一空間的空氣中沿同一方向傳播，如圖4所示為某時刻這兩列波的圖像，則下列說法中正確的是(　　) 圖4 A．聲波1的速度比聲波2的速度大 B．相對于同一障礙物，聲波1比聲波2更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 C．在這兩

28、列波傳播的方向上，會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 D．在這兩列波傳播方向上運(yùn)動的觀察者，聽到這兩列波的頻率可以相同 解析：選B　不同頻率的聲波在同種介質(zhì)中傳播速率相同，A錯；由于聲波1的波長長，相對同一障礙物，聲波1比聲波2更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，B對；由f＝可知，聲波 1 的頻率小，所以在這兩列波的傳播方向上，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，C錯；由于兩列波頻率不同且沿同一方向傳播，據(jù)多普勒效應(yīng)可知沿波傳播方向上運(yùn)動的觀察者，聽到這兩列波的頻率不同，D錯。 二、非選擇題(共2小題，共20分) 7．(8分)如圖5所示，兩列簡諧橫波均沿x軸傳播，傳播速度的大小相等。其中一列沿x軸正方向傳播(如圖中實線所示)，另一列

29、沿x軸負(fù)方向傳播(如圖中虛線所示)。這兩列波的頻率相等，振動方向均沿y軸方向。則圖中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各點(diǎn)中振幅最大的是x＝________處的點(diǎn)，振幅最小的是x＝________處的點(diǎn)。 圖5 解析：由波的疊加原理可知，x軸上任一質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩列波單獨(dú)引起的位移的矢量和。 對于x＝4,8兩點(diǎn)，兩列波單獨(dú)引起的兩個分振動相差為0，故這兩點(diǎn)振動加強(qiáng)。 對于x＝2,6兩點(diǎn)，兩列波單獨(dú)引起的兩個分振動相差為π，故這兩點(diǎn)振動減弱。 答案：4,8　2,6 8．(12分)如圖6所示，S是水面波的波源，x、y是擋板，S1、S2是兩個狹縫，且SS1＝SS2，狹縫的尺寸比波長小

30、得多，試回答以下問題： 圖6 (1)若閉上S1，只打開S2會看到什么現(xiàn)象？ (2)若S1、S2都打開，會發(fā)生什么現(xiàn)象？ (3)若實線和虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點(diǎn)中，哪些點(diǎn)向上振動最強(qiáng)，哪些點(diǎn)向下振動最強(qiáng)，哪些點(diǎn)振動最弱？ 解析：(1)只打開S2時，波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時，由于狹縫的尺寸比波長小得多，于是水面波在狹縫S2處發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，水面波以狹縫S2為波源向擋板另一側(cè)傳播開來。 (2)由于SS1＝SS2，所以從波源發(fā)出的水面波傳播到S1、S2處時，它們的振動情況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開時產(chǎn)生相干波，它們在空間相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，一些地方振動加強(qiáng)，一些地方振動減弱，加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互間隔開，發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象。 (3)質(zhì)點(diǎn)D是波峰與波峰相遇處，是振動最強(qiáng)點(diǎn)；質(zhì)點(diǎn)B是波谷與波谷相遇處，也是振動最強(qiáng)點(diǎn)；質(zhì)點(diǎn)A、C是波峰與波谷相遇的地方，這兩點(diǎn)振動最弱。 答案：(1)水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側(cè)傳播開來。 (2)發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象。 (3)見解析 13