高二物理波的反射、波的折射北师大版知识精讲

高二物理波的反射、波的折射北师大版知识精讲

高二物理波的反射、波的折射北师大版 ‎ ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ ‎1. 波的反射：波遇到障碍物返回原介质继续传播的现象 ‎2. 波的折射：波由一种介质进入另一种介质时，在两种介质的界面上传播方向可以发生变化的现象。‎ ‎3. 波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播；在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时分别引起的位移的矢量和。‎ ‎4. 波的干涉：‎ ‎（1）波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和减弱的区域互相间隔，这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做波的干涉图样。‎ ‎（2）产生干涉的条件：两列波的频率（或波长）相同。‎ ‎（3）若两波源S1、S2振动完全相同，到P点的距离分别为r1、r2，则距离差 ‎5. 波的衍射 ‎（1）波的衍射现象：波绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射。‎ ‎（2）发生明显衍射现象的条件：障碍物或缝、孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。‎ ‎6. 一切波都能发生干涉和衍射，干涉和衍射是波特有的现象。‎ ‎7. 多普勒效应 ‎（1）多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。‎ ‎（2）当波源和观察者相对于介质都不动时，观察者接收到的频率等于波源的频率。‎ ‎（3）当波源与观察者有相对运动时，若波源的频率没有发生变化，观察者接收的频率却发生了变化。如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。‎ 二、机械波知识小结 机械波 形成：机械振动在介质中传播 ‎【典型例题】‎ 例1. 关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加 B. 两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点 C. 两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零 D. 两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点位移大 解析：根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，选项A错。‎ 发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，选项B错。‎ 因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以选项C正确，选项D错误。‎ 正确答案为C。‎ 例2. 两个振动情况完全相同的波源S1、S2产生的波叠加，某时刻形成的干涉图样如图所示，实线表示波峰、虚线表示波谷。在a、b、c三个点里，振动加强的点是_____________，振动减弱的点是_____________。从该时刻起，经过1/4周期，它们中振动减弱的点是_____________，振动加强的点是_____________。‎ 解析：b点是波峰与波峰相遇的点，振动加强；a点和c点是波峰与波谷相遇的点，振动减弱。再经过1/4周期，b点为平衡位置相遇的点，但两列波引起的振动方向相同，故振动仍为加强。此时位移为零，但振幅增大；a、c点也为平衡位置相遇点，其振动位移为零，但两列波引起的振动方向相反，故振动减弱。即：产生干涉时，加强点振动总加强，减弱点振动总减弱。‎ 例3. 如图所示，在广场的中心O和半径为45m的圆周上A点，各放置一个完全相同的声源，两声源同时发出频率、振幅都相同的声波，已知频率为34Hz，波速为340m/s，有一人从圆周上B点（A、O、B在一直线上）出发，逆时针沿圆弧走到A点，他从出发点到达A点前共有几次听不到声音？听不到声音的位置离A点多远？‎ 解析：‎ ‎20m，30m，40m，50m，60m，70m，80m，90m（即B点），共九次。‎ 例4. 已知一列简谐横波在t＝0时刻的波动图象如图所示，再经过1.1s时，P点第3次出现波峰。求：‎ ‎（1）波速v＝？‎ ‎（2）由图示时刻起，Q点再经过多长时间第一次出现波峰？‎ 解析：（1）由传播方向可以判断P点在t＝0时刻振动的方向向下，需经 ‎【模拟试题】‎ ‎1. 两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，以下说法不正确的是（ ）‎ A. 两列波的频率一定相等 B. 振动加强区与减弱区总是互相间隔的 C. 振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱 D. 振动加强区与减弱区交替变化 ‎2. 是两个相同波源，这两个波源发出的波发生干涉，在干涉区域内有a、b、c三点，某时刻a点有波峰和波谷相遇，b点有两列波的波谷相遇，c点有两列波的波峰相遇，问再经过半个周期时振动加强的是（ ）‎ A. 只有a点 B. 只有c点 C. b点和c点 D. a点和b点 ‎3. 两列波长相同的水波发生干涉现象，若在某时刻P点处恰好是两列波的波峰相遇，Q点处恰好是两列波的波谷相遇，则（ ）‎ ‎①P点振动加强，Q点振动减弱 ‎②P、Q两点振动周期相同 ‎③P、Q两点振动都加强 ‎④P、Q两点始终处于最大或最小位移处 A. ①② B. ②③‎ C. ②④ D. ③④‎ ‎4. 如图1为两列水波发生干涉的部分区域，实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速为1m/s，波长为0.5cm，C点是BE连线的中点，下列说法正确的是（ ）‎ 图1‎ ‎①C、E两点静止不动 ‎②图示时刻，A、B两质点的竖直高度差为20cm ‎③图示时刻，C点正处在平衡位置 ‎④从图示时刻起到0.25s，B质点通过的路程为20cm A. ①②③ B. ①②④‎ C. ①③④ D. ②③④‎ ‎5. 一列波在传播的过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况能使衍射现象更加明显（ ）‎ A. 增大障碍物尺寸，同时增大波的频率 B. 增大障碍物尺寸，同时减小波的频率 C. 缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率 D. 缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率 ‎6. 有A、B、C、D四波源，A的频率是100Hz，B的波长是1m，C的频率比A、B都小，D的波长比B、C都长，这四个波源发出的波在同一介质中以100m/s的速度传播时经过同一障碍物，则衍射现象最明显的是____________波源发出的波；衍射现象最不明显的是____________波源发出的波。‎ ‎7. 如图2所示为不同波长的水波通过相同的小孔所能到达的区域几种情况的示意图，在____________情况中水波波长最大，在____________情况中水波波长最小。‎ 图2‎ ‎8. 关于多普勒效应，下列说法正确的是（ ）‎ A. 多普勒效应说明波源的频率可以发生改变 B. 多普勒效应是由于波的干涉引起的 C. 发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化，但是观察者接收到的频率发生了变化 D. 多普勒效应是由于波的衍射引起的 ‎9. 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断炮弹的飞行方向，他所利用的应是（ ）‎ A. 声波的干涉现象 B. 声波的衍射现象 C. 声波的多普勒效应 D. 声波的反射现象 ‎10. 一列声波在第一种均匀媒质中的波长为1，在第二种均匀媒质中的波长为，且，则声音在这两种媒质中的频率之比和波速之比分别为（ ）‎ A. 3：1，1：1‎ B. 1：3，1：4‎ C. 1：1，3：1‎ D. 1：1，1：3‎ ‎11. 有人站在火车轨道旁，一列迎面高速驶来的火车正在鸣笛，则他听到的鸣笛声的频率将（ ）‎ A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不能确定 ‎12. 某渔船为了探测鱼群，某时刻向某特定的方向发射一束频率为Hz的超声波，经0.88s接收到鱼群反射回来的回波。已知的超声波在海水中的传播速度为。求该鱼群与渔船间的距离。‎ ‎13. 蝙蝠若每秒发射50次超声波，每次发出100个频率为的波，那么空气中形成一系列断续的波列，已知空气中声速为340m/s ‎，求每个波列的长度及两波列间隔的长度。‎ ‎14. 两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度大小相等，其中一列沿正x轴方向传播（图3中实线所示）。一列沿负x轴方向传播（图3中虚线所示）。两列波频率相等，振动方向均沿y轴，则图3中x＝1，2，3，4，5，6，7，8各点中振幅最大的是x＝____________的点，振幅最小的是x＝____________的点。‎ 图3‎ ‎【试题答案】‎ ‎1. D 2. C 3. B 4. D 5. D ‎6. D；AB 7. A；C 8. C 9. C 10. C ‎11. A ‎12. 638m ‎13. 0.34m；6.59m 提示：波的周期s，波长 每列波的长度 每秒发出50个波列，波列间隔49个，总长340m，所以每个波列的间隔 ‎。‎ ‎14. 4、8 2、6‎