【正文】 79 課堂練習(xí) 61．某一聲納（水聲測(cè)位儀）發(fā)出 105Hz的超聲波，每次共發(fā)出 80個(gè)全波，每秒發(fā)射 20次，則在 1min內(nèi)，發(fā)射超聲波的時(shí)間共有 s． 6下列關(guān)于超聲波的應(yīng)用的說(shuō)法中，正確的是 A、超聲波可以用來(lái)探測(cè)金屬零部件內(nèi)部的裂紋 B、超聲波可以用來(lái)探測(cè)水中物體的位置 C、用超聲波來(lái)?yè)羲槟I結(jié)石，主要是利用了超聲波具大的能量 D、用超聲波來(lái)清洗物品上的污垢，主要是利用了超聲波直線傳播的性質(zhì) （ ABC ） 80 。地震、臺(tái)風(fēng)、核爆炸、大氣湍流等都產(chǎn)生次聲波．探測(cè)次聲波，已成為研究地球、海洋、大氣等大規(guī)模運(yùn)動(dòng)的重要手段，故 A、 B都對(duì)。 超聲波的應(yīng)用 超聲波的應(yīng)用是根據(jù)它能量大和沿直線傳播的特點(diǎn) 78 例題分析 例 ： A．次聲波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，衰減小，衍射性能好，故能傳播很遠(yuǎn)的距離； B．建立次聲波監(jiān)測(cè)站，可探知幾千千米外的核爆炸和導(dǎo)彈發(fā)射，也可探知火山爆發(fā)、地震、隕石落地、大氣湍流、雷暴、磁暴等自然現(xiàn)象產(chǎn)生的次聲波； C．超聲波頻率高、波長(zhǎng)短，接近直線傳播，因此超聲波的方向性好，且容易得到方向集中的超聲波束； D．超聲波在水中的傳播距離比電磁波遠(yuǎn)，故用聲納可探知水下潛艇的位置；超聲波功率大，穿透能力強(qiáng)，故可用于超聲探傷。t= 5 60=629 (次 ) 76 課堂練習(xí) 62．在空房間里唱歌，歌聲會(huì)余音線繞，這是由于聲波的 A、干涉； B．衍射； C．反射； D．折射； 63． “ 聞其聲不見(jiàn)其人 ” 從聲學(xué)角度來(lái)看是聲波的衍射現(xiàn)象． “ 雷聲轟鳴 ” 是聲波的 現(xiàn)象． 64．兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的聲源 A和 B的頻率為 50 Hz，相距 10 m，聲音的傳播速度為 340 m／ s，則 AB間連線上距B m或 m處聽(tīng)不到聲音． （ C ） 反射 77 知識(shí)內(nèi)容 二、超聲波 人耳朵能夠感受到的聲波頻率范不越過(guò)20230Hz。 70 課堂練習(xí) 53．如圖所示，正中 O是水面上一波源．實(shí)、虛線分別表示該時(shí)刻的波峰、波谷， A是擋板， B是小孔．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，水面上的波形將分布于 A、整個(gè)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(duì) （ B ） 54．如圖是不同頻率的水波通過(guò)相同的小孔所能到達(dá)區(qū)域的示意圖， 情況中水波的頻率最大； 情況中水波的頻率最小 c a 71 課堂練習(xí) 55．空氣中兩列波長(zhǎng)相同的簡(jiǎn)諧波發(fā)生干涉現(xiàn)象，若在某一時(shí)刻 P點(diǎn)恰好是兩列波的波峰相遇， Q點(diǎn)恰好是兩列波的波谷相遇，則 A、 P點(diǎn)的振幅最大， Q點(diǎn)的振幅最小 B． P、 Q兩點(diǎn)的振幅均是原兩列波振幅之和 C． P、 Q兩點(diǎn)的振動(dòng)頻率相同 D． P、 Q兩點(diǎn)始終處于最大位移和最小位移處 56．如圖所示，在均勻介質(zhì)中， S1和 S2是兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的波源，在它們之間的連線上有 A、 B、 C三點(diǎn)，S1A= AB=BC=CS2=189。 67 例題分析 例 1 空氣中兩列波長(zhǎng)相同的聲波發(fā)生干涉現(xiàn)象，若在某一時(shí)刻， P點(diǎn)恰好是兩列波的波峰相遇， Q點(diǎn)是兩列波的波谷相遇，則 ( )． A． P點(diǎn)的振幅最大， Q點(diǎn)的振幅最??； B． P、 Q兩點(diǎn)的振幅均是原兩列波振幅的和； C． P、 Q兩點(diǎn)的振動(dòng)頻率相同； D． P、 Q兩點(diǎn)始終處于最大位移和最小位移處． 解析： 由題可知， P、 Q兩點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，兩點(diǎn)的振幅都最大，都等于兩列波振幅之和，所以 A錯(cuò) B對(duì)． 對(duì)于干涉現(xiàn)象，不論是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)還是振動(dòng)減弱區(qū)，各質(zhì)點(diǎn)都在以相同的頻率做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，位移是周期性變化的，而不是恒定不變的．減弱區(qū)的質(zhì)點(diǎn)振幅比加強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)振幅小，加強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)位移最大值比減弱區(qū)的位移最大值大，但也有位移為零的時(shí)刻，所以 C對(duì) D錯(cuò)． 答案： B、 C 68 例題分析 [例 2] 如圖所示是兩列相干波 (實(shí)線為波峰，虛線為波谷 )發(fā)生干涉時(shí)產(chǎn)生的圖樣．圖中， a、 b、 c、 d、 e各點(diǎn)的振動(dòng)情況如何，試分析之． [解答 ] 根據(jù)波的疊加原理可知， a點(diǎn)是波峰與波谷相遇，振動(dòng)最弱； b、 c點(diǎn)是波峰與波峰、波谷與波谷相遇，振動(dòng)最強(qiáng)； d處于振動(dòng) “ 加強(qiáng)帶 ” 上，因此也是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，只是在此時(shí)刻它恰好振動(dòng)到平衡位置上； e點(diǎn)既不在振動(dòng) “ 加強(qiáng)帶 ” 上，也不在振動(dòng) “ 減弱帶 ” 上，因此它的振幅不是最大也不是零． 例 在做水波通過(guò)小孔衍射的演示試驗(yàn)時(shí)，激發(fā)水波的振子振動(dòng)頻率為 5Hz，水波在水槽中傳播速度為 ／ s，為使實(shí)驗(yàn)效果明顯，使用小孔直徑 d應(yīng)為多少 ? 解析： 根據(jù) v=λf 得 λ=v/f=由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，小孔直徑 d應(yīng)跟波長(zhǎng) 不多，或比 。 2． 已知 波形，傳播方向，求 下一時(shí)刻，前一時(shí)刻的波形 61 課堂練習(xí) 45．一列沿 X軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，振幅為 A，波長(zhǎng)為人，某時(shí)刻的波形如圖，在該時(shí)刻坐標(biāo)為（ λ ， 0）的質(zhì)點(diǎn)，經(jīng)過(guò) T／ 4，質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)變?yōu)? A、 5λ/4 ， 0； B． λ 、－ A； C． λ 、 A； D． 5λ/4 、 A； （ B ） 46．如圖所示為一簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖．已知質(zhì)點(diǎn) a在此時(shí)刻的振動(dòng)方向如圖中箭頭所示，則以下說(shuō)法中正確的是 A、波向左傳播，質(zhì)點(diǎn) b向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn) C向上振動(dòng) B．波向右傳播，質(zhì)點(diǎn) b向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn) C向下振動(dòng) C．波向左傳播，質(zhì)點(diǎn) b向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn) C向上振動(dòng) D．波向右傳播，質(zhì)點(diǎn) b向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn) C向下振動(dòng) （ C ） 62 課堂練習(xí) 47．一列橫波相隔時(shí)間 t的波形圖線如圖中實(shí)線和虛線所示，已知彼速 V=10cm/s，則 t取值不可能的是 A、 ； B． 1s ； C． ； D． ； （ B ） 48．一列橫波的波形圖象如圖所示，其中實(shí)線是 t1=1s時(shí)的波形，虛線是 t2=，且（ t2－ t1）小于一個(gè)周期，由此可判斷 A、此波的振幅為 10 cm，波長(zhǎng)是 60 cm B．此波一定向 X軸正方向傳播的 C．此波的周期可能是 6s，也可能是 2s D．此波的波速可能是 ／ s，也可能是 m／ s （ ACD ） 63 知識(shí)內(nèi)容 2．波的圖象與振動(dòng)圖象的比較 如果波源的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)傳播的就是簡(jiǎn)諧波．簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)圖象與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象在形式上都是正弦曲線（或余弦曲線），但它們的物理意義不同，要注意區(qū)別這兩種形同而意異的圖象． 比較 振動(dòng)圖象 波動(dòng)圖象 物理意義 表示某一質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移 表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移 橫坐標(biāo) 表示振動(dòng)經(jīng)歷的各個(gè)時(shí)刻 表示介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 相鄰?fù)嘧畲笪灰崎g的距離 表示振動(dòng)的一個(gè)周期 表示波的一個(gè)波長(zhǎng) 64 課堂練習(xí) 51．某時(shí)刻做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈性繩 abcde形狀如圖所示，自此刻起，當(dāng) a點(diǎn)通過(guò) 30cm路程時(shí)， e點(diǎn)通過(guò)的路程是 A、 5 cm B． 10 cm C． 15 cm D． 20 cm 52．一列波沿繩子傳播時(shí)，繩上有相距 3m的 P和 Q兩點(diǎn)，P點(diǎn)和 Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示（實(shí)線為 P點(diǎn)的振動(dòng)圖象，虛線為 Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象） .這列波的波長(zhǎng)和波速的可能值是 A、 6 m． 30 m／ s ； B、 6 m． 12 m／ s C． 2 m． 12 m／ s ； D、 2 m． 10 m／ s （ C ） （ AD ） 65 知識(shí)內(nèi)容 四、波特有的現(xiàn)象 —— 干涉與衍射 1．干涉現(xiàn)象與衍射現(xiàn)象 （ 1）波繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象，叫做波的衍射． （ 2）頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉． 2．波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔縫的尺寸比波長(zhǎng)小，或者跟波長(zhǎng)相差不多． 3．波的疊加原理 在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移，都等于兩列波分別引起的位移的矢量和． 4．波干涉的條件 兩個(gè)頻率相同的波源發(fā)出的波疊加，將出現(xiàn)穩(wěn)定的波干涉圖樣．在波峰與波峰、波谷與波谷相遇的地方，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是被加強(qiáng)，在波峰與波谷相遇的地方，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是被減弱 66 問(wèn)題討論 兩列相干波在發(fā)生干涉的區(qū)域中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況： 設(shè)兩相干波源單獨(dú)引起的振幅分別為 A1和 A2，若 A1≠A 2，則在振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅為 A1+ A2，在振動(dòng)減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)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)都仍然在其平衡位置附近做振動(dòng)，它們的振動(dòng)位移仍隨時(shí)間發(fā)生周期性變化．因此，某一時(shí)刻 ,加強(qiáng)區(qū)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移有可能小于減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移 .若A1=A2，則減弱區(qū)中質(zhì)點(diǎn)的振幅為零 ,不振動(dòng)。 iii。 ii。 已知 傳播方向， 確定 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向。 60 例題分析 解題類型小結(jié) 波形圖象，傳播方向，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，這三個(gè)物理量間的關(guān)系。 ②由虛線最簡(jiǎn)波形，寫出這種情況的通式為 3()4BAx x n ?? ? ?所以波長(zhǎng)的通式 4 7043n????其中 n=、 3…… 依次代入通式解得 1593 40 253 11m m m? ? 或 或… ，由已知 20mλ80m 的限制條件，波長(zhǎng)應(yīng)為 52511m或 40m，且向＋ X方向傳播． 說(shuō)明：本題是已知波中的兩個(gè)特殊質(zhì)點(diǎn)，求解波長(zhǎng)的一般方法． ①如果題目已知條件無(wú)任何限制，求出的波長(zhǎng)應(yīng)為兩組解． ②如果題目已知條件中對(duì)波長(zhǎng)加了限制 (本題加了 20m＜ λ＜ 80m)，從兩組解中分別求出有限個(gè)解．題目有時(shí)加 “波在 AB間的傳播時(shí)間 2T＜ Δt＜ 4T，則兩組波長(zhǎng) λ的通式中的只能取 2或 3，每組中各確定出兩解． ③如果題目已知條件加了波的傳播方向的限制 ——如波沿＋ X方向傳播，則本題只有一組 xA－ xB=（ n＋ 3/4） λ通解．如果在限制傳播方向的基礎(chǔ)上，如本題又加了 20m＜ λ＜ 80m的限制，則只能從這一組解中取出 λ= 和 λ=40m兩個(gè)解．由于波動(dòng)的時(shí)間周期性、空間周期性及傳播的雙向性，從而造成波動(dòng)問(wèn)題求解的多值性．解題時(shí)要先建立通式，再根據(jù)限制條件從中取出符合題意的解。 解析：根據(jù)題目中 A點(diǎn)和 B點(diǎn)的位置．作出 AB間的兩種最簡(jiǎn)波形圖 (如圖實(shí)虛兩種曲線波形 )． ①由實(shí)線最簡(jiǎn)波形圖寫出這種情況的通式為 1()4BAx x n ?? ? ?所以波長(zhǎng)通式為 4 7041n????,其中 n=0、 3…… ．依次代入解得 λ=280m 、 56m、 1319 m…… ，由已知 20mλ80m 的限制條件， 波長(zhǎng)應(yīng)為 1319 m或 56m，且該波向－ x方向傳播． 58 例題分析 20 40 60 80 x/m y F 57 例題分析 [例 1]如圖所示， A、 B是一列簡(jiǎn)諧橫波中的兩點(diǎn)．某時(shí)刻， A正處于正向最大位移處，另一點(diǎn) B恰好通過(guò)平衡位置向 y方向振動(dòng)．已知 A、 B的橫坐標(biāo)分別為 xA=0，xB=70cm，并且波長(zhǎng) λ 符合不等式： 20㎝ λ80 ㎝，求波