【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修1：3.3 波的反射折射和衍射提能作业习题

第三章3.eq\f(基础巩固练,25分钟·满分60分)一、选择题(本题共5小题，每题7分，共35分)1．下列现象不属于波的明显衍射现象的是(D)A．“隔墙有耳”B．“空山不见人，但闻人语声”C．河中芦苇后面没有留下无波的区域D．池中假山前有水波，假山后无水波解析：假山前有波，假山后无波，说明波没有绕过障碍物，因此不属于明显衍射现象，故选D。2．如图所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于(B)A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域 D．阴影Ⅲ以外区域解析：由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B与波长长度差不多。据波发生明显衍射的条件知道，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，故A、C、D选项不正确；该波的波长与小孔B差不多，能够产生明显的衍射，故在阴影区Ⅲ、Ⅱ之内，明显存在衍射波的波形，故B选项正确。3．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340m/s，则这个山谷的宽度约为(C)A．170m B．340mC．425m D．680m解析：d＝eq\f(vt1＋vt1＋t2,2)＝425m。4．(2023·河北省南宫中学等四校高二下学期检测)声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340m/s，人能听到的声波频率在20Hz到20000Hz之间，对于波长为34m的声波，下列说法正确的是(C)A．在水中它比波长为20m的声波传播得更快一些B．不能产生衍射现象C．它不能被人听到D．不能产生反射现象解析：波速由介质决定，在同一介质中波速相同，故A错误；声波具有波的特性，能发生波的反射、衍射和折射，故B、D错误；据v＝λf可知，f＝eq\f(340,34)Hz＝10Hz，所以该波为次声波，人不能听见，故C正确。5．(多选)一列水波通过某孔的实际情况如图(1)所示，现把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，水波通过孔后的假想情况如图(2)四幅图所示，其假想错误的图示有(BD)解析：从图(1)可知，衍射现象不明显，则说明孔的尺寸比水波的波长更大。把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，水波通过孔后发生的衍射现象会更明显。故A、C选项正确，B、D错误。二、非选择题(共25分)6．(8分)用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的_1.5__倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时_不容易__(选填“容易”或“不容易”)发生衍射。解析：根据λ＝eq\f(v,f)，在传播过程中，频率保持不变，所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(v1,v2)＝1.5；因为波长越长越容易发生衍射，所以超声波遇到结石时，不容易发生衍射。7．(8分)如图所示，甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a，距离墙均为eq\r(3)a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为多少？答案：2t解析：乙听到第一声枪响是甲放枪的声音直接传到乙的耳朵中，设枪声的传播速度为v，故t＝eq\f(2a,v)。乙听到第二声枪响是墙反射的枪声，由反射定律可知，波传播路线如题图中AC和CB。由几何关系可得：AC＝CB＝2a，故第二声枪响传到乙的耳朵中的时间为t′＝eq\f(AC＋CB,v)＝eq\f(4a,v)＝2t。8．(9分)甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。(1)此水波的波长为多少？波速为多少？(2)若此波在传播过程中遇到一根竖直的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射现象？(4)若该桥有一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射现象？答案：(1)eq\f(16,11)m/s(2)发生明显的衍射现象(3)(4)能发生明显的衍射现象解析：(1)由题意知，此水波的周期T＝eq\f(60,20)s＝3s，设波长为λ，则5λ＋eq\f(λ,2)＝24m，λ＝eq\f(48,11)m，由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(48,11×3)m/s＝eq\f(16,11)m/s。(2)由于λ＝eq\f(48,11)m，明显大于竖直电线杆的直径，所以此波通过竖直的电线杆时会发生明显的衍射现象。(3)(4)由于λ＝eq\f(48,11)m>3m，所以此波无论是通过直径为3m的桥墩，还是通过宽为3m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。eq\f(素能等级练,15分钟·满分40分)一、选择题(本题共3小题，每题7分，共21分)1．(多选)在下列四种情况中，能够使声波发生明显衍射的是(CD)A．声源频率为300Hz，声速为340m/s，障碍物尺寸为60m×60mB．声源频率为300Hz，声速为1500m/s，障碍物尺寸为60m×60mC．声源频率为300Hz，在空气中传播，障碍物尺寸为1m×1mD．声源频率为300Hz，声速为1500m/s，障碍物尺寸为1dm×1dm解析：A中声波波长λA＝eq\f(vA,fA)≈1.1m<60m，不发生明显衍射；B中声波波长λB＝eq\f(vB,fB)＝5m<60m，不发生明显衍射；C中声波波长λC＝eq\f(vC,fC)≈1.1m，与1m相当，发生明显衍射；D中声波波长λD＝eq\f(vD,fD)＝5m>1dm，发生明显衍射。故选C、D。2．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200μs后收到反射波；隔0.8s后再发出一个脉冲，经198μs收到反射波。已知无线电波传播的速度为c＝3×108m/s，远大于飞机的飞行速度v，则v应为(C)A．1500m/s B．750m/sC．375m/s D．以上数据都不对解析：由于c≫v，所以可不考虑无线电脉冲传播过程中飞机的位移；设雷达两次发射无线电脉冲时飞机分别位于x1、x2处，则第一次：2x1＝ct1，第二次：2x2＝ct2，飞机的飞行速度v＝eq\f(x1－x2,Δt)，且Δt＝0.8s，代入数据解得：v＝375m/s。3．如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是(B)A．提高波源频率B．降低波源频率C．增大波源距桥墩的距离D．减小波源距桥墩的距离解析：波的频率与振动的频率相等，波速不变，根据λ＝eq\f(v,f)，频率增大时波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象明显，故B正确。二、非选择题(共19分)4．(8分)墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后(如图)，外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么？答案：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好，所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了。5．(11分)一架飞机水平匀速地从某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60°角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍？答案：eq\f(\r(