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    (选修模块3-4)
    (1)下列说法中正确的是______.
    A.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
    B.鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与波源相比减小
    C.高速飞离地球的飞船中宇航员认为地球上的时钟变快
    D.照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
    (2)一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在t=0s时的波形如图1所示,已知振源频率为10Hz,则该波的波速为______m/s,x=1m的质点在t=0.125s处于______位置(选填“波峰”、“波谷”或“平衡”).
    魔方格

    (3)某种材料的三棱镜截面如图2所示,∠A=90°,∠B=60°.一束竖直向下的光束从AB边入射,折射光经过三棱镜BC边反射后,从AC边垂直射出,已知真空中的光速c=3×108m/s.求:
    ①三棱镜的折射率;
    ②光在棱镜中传播的速度.
    本题信息:物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “(选修模块3-4)(1)下列说法中正确的是______.A.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理B.鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与波源相...” 主要考查您对

横波与纵波

波长、频率和波速

多普勒效应

超声波和次声波

光的折射定律

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  • 横波与纵波
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横波与纵波:

1、横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波,横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)。只有固体能传播横波。
2、纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波,纵波有密部和疏部。气体、液体、固体都能传播纵波。

波长:

1.定义:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用λ表示
另一种定义方式:两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长
2.意义:波长反映了波在空间的周期性
平衡位置相距的质点振动相同,平衡位置相距的质点振动相反(其中n=0,l,2…)
3.备注:①注意定义中两个要素:“总是”,“相邻”
②在横波中两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。在纵波中两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长。
③在一个周期内机械波传播的距离等于一个波长

周期与频率:

1.概念:在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率
2.关系:频率与周期的关系:
3.备注:①波源振动一个周期,被波源带动的质点刚好完成一个全振动,波在介质中传播一个波长
②波的频率等于单位时间内波形成完整波的个数;等于单位时间内通过介质中某点完整波形的个数;等于介质内已开始振动的任一质点在单位时间内完成全振动的次数;等于单位时间内沿波传播方向上传播距离与波长的比值,即传播距离内包含完整波形的个数
③每经历一个周期,波形图重复一次

波速:

1.定义:单位时间内振动向外传播的距离
2.定义式:
3.意义:波速是指振动在介质中传播的快慢程度
4.备注:波速与质点振动速度不同,且与其无关

三者关系:

1.定量关系:经过一个周期T,振动在介质中传播的距离等于一个波长λ,所以
2.决定因素:(1)周期T和频率f取决于波源,与v、λ无关,与介质无关。波从一种介质进人另一种介质时,周期和频率是不变的。
(2)波速v由介质本身性质决定,与f,λ无关。
(3)波长λ决定于v和f(或T),只要v和f其中一个改变,λ就改变



质点振动方向与波的传播方向的互判方法:

已知质点的振动方向可判断波的传播方向;相反,已知波的传播方向可判断质点的振动方向。
1.上下坡法
沿波的传播方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡下,下坡上”。如图所示。
逆着波的传播方向看,“上坡”的点向上振动,“下坡’’的点向下振动。

2.同侧法
在波的图像上的某一点,沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧。如图所示。

3.带动法(特殊点法)
如图所示为一沿x轴正方向传播的横波,根据波的形成,靠近波源的点能带动它邻近的离波源稍远的点,可判断质点的振动方向。在质点P附近靠近波源一方的图线上另找一点P',若P’在P上方,P '带动P向上运动,则P向上运动;若P’在P下方,P带动 P’向下运动,则P’向下运动。

4.微平移法
将波形沿波的传播方向做微小移动,如图中虚线所示,由于质点仅在y轴方向上振动,所以,即质点运动后的位置,故该时刻A、B沿y轴正方向运动,C、D沿y轴负方向运动。


多普勒效应:

1、定义: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。
2、特点:当波源与观察者有相对运动,两者相互接近时,观察者接收到的频率增大;两者相互远离时,观察者接收到的频率减小。
3、定性分析:当波源与观察者相对静止时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观察到的频率等于波源振动的频率;当波源与观察者相向运动时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观察到的频率增加;反之,当波源与观察者互相远离时,观察到的频率变小
4、备注:
(1)发生多普勒效应时,波源本身的频率并没有变化,只是观察者接收到的频率发生了变化
(2)多普勒效应是波特有的现象,一切波都可以发生多普勒效应

多普勒效应产生原因的定量分析:

设u表示波源相对介质的速度,v表示观察者相对介质的速度,V表示波的传播速度.f和f'分别表示波源频率和观察者接收到的频率。
(1)波源和观察者相对介质都不动,单位时间内波源振动f次,波传播距离在数值上等于V,即发出的波分布在长度V上,共有f个波长,观察者接收到的频率是单位时间内通过观察者的完全波数,故即接收到的频率等于波源的频率。如图甲所示。
(2)波源相对介质不动,而观察者向波源运动,则渡相对观察者的速度为,根据公式即接收到的频率增加为波源频率的倍一同理可知,观察者远离波源运动,观察者接收到的频率为如图乙所示。
(3)观察者静止,波源以速度u向观察者运动,波速V与波源的运动无关,但波长被压缩为故观察者接收到的频率即观察者接收到的频率增大,反之,若波源远离观察者时,观察者接收到的频率减小。如图丙所示。


超声波和次声波:

1、定义:声音在介质中的传播(属于纵波),能够引起人耳感觉的声波频率范围是20~20000Hz。频率低于20 Hz的声波叫次声波;频率高于20000 Hz的声波叫超声波。
2、应用:
①次声波波长比一般声波波长大,更易发生衍射,传播距离更远。利用次声波可以预报海啸、台风等。
②超声波波长短,不容易发生衍射,基本上能直线传播,因此可以使能量定向集中传播,穿透能力强。对超声波的利用:用声纳探测潜艇、鱼群,探察金属内部的缺陷;利用超声波碎石治疗胆结石、肾结石等;利用“B超”探察人体内病变。

光的折射定律:

1、光的折射现象:光由一种介质射入另一种介质时,在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射。
2、光的折射定律:折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居于法线两侧;入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
3、在折射现象中,光路是可逆的。


折射成像作图法:

 1.折射成像画法应用折射定律,确定物点发出的任意两条入射光线的折射光线,即可找到折射所成的像。如图所示。
 
2.四点提示
(1)光线实际是从哪个物体发出的;
(2)是从光密介质射向光疏介质还是从光疏介质射向光密介质;
(3)必要的时候还需要借助光的可逆性原理;
(4)注意作图时一定要规范,光线与法线、光线的反向延长线要用实线和虚线区分。


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