人教版选择性必修第一册高二物理同步易混易错3.3波的反射、折射和衍射(原卷版+解析)

第三章机械波第3节波的反射、折射和衍射重点+难点核心素养解读1.理解波的衍射现象．2．波发生明显衍射现象的条件3.能够对比衍射的特点，解决有关问题．1．知道波传播到两种介质的界面时会发生反射、折射现象．2．知道波的衍射现象及波发生明显衍射现象的条件．3．知道衍射是波特有的现象．知识点一波的反射1．反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象．2．反射规律：反射线、法线与入射线在内，反射线与入射线分居两侧，反射角入射角.知识点二波的折射1．波的折射：光从一种介质时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生.2．水波的折射：一列水波在不同的水域传播时，在交界面处将发生.知识点三波的衍射1．波的衍射：波继续传播的现象.2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长，或者比波长时，才能观察到明显的衍射现象.3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生，是波特有的现象.易错易混点一波的反射和折射易错易混点1.1对波的反射和折射认识不清。例1．图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，则()A．2与1的波长、频率相等，波速不等B．2与1的波速、频率相等，波长不等C．3与1的波速、频率、波长均相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等易错易混点1.1剖析1．波的反射遵从反射规律，即入射线、反射线及法线位于同一平面内，入射线、反射线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角．2．波的反射和折射中各物理量的变化(1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的．(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变．(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝eq\f(v,f)可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝eq\f(v,f)可知波长变长，反之变短．易错易混点1.2对回声测距方法认识不清。例2．某测量员利用回声测距，他站在两平行竖直墙壁间某一位置(不是中间位置)鸣枪，经过1s第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，已知声速为340m/s，则两墙壁间的距离为多少？易错易混点1.2剖析回声测距的三种情况1．当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等，设经时间t听到回声，则声源到障碍物的距离为s＝v声·eq\f(t,2).2．当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)·eq\f(t,2).3．当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)·eq\f(t,2).易错易混点二波的衍射易错易混点2.1对发生明显衍射现象的条件认识不清例3．(多选)如图所示是观察水波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()A．此时能观察到波明显的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象易错易混点2.1剖析1．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小，是产生明显衍射的条件．2．声波波长较长，一般为1.7cm～17m.3．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．针对训练1．观察水面波衍射的实验装置如图所示，O是波源，AC和BD是两块挡板，AB是两块挡板间的空隙，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，关于波经过空隙之后的传播情况，下列说法正确的是（）A．挡板前相邻波纹间距大于挡板后相邻波纹间距B．此时能观察到明显的衍射现象C．两挡板AB间空隙增大10倍，衍射现象会更明显D．波源振动频率增大10倍，衍射现象会更明显2．下列现象或事实属于衍射现象的是（

）A．风从窗户吹进来B．雪堆积在背风的屋后C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响D．晚上看到水中月亮的倒影3．如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是（）A．水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射B．水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射C．水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射D．水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射4．下列说法中正确的是(

)A．水波是球面波B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波5．一列水波由深水区进入浅水区，入射波与界面夹角为45°，折射波与界面夹角为60°，则下列说法正确的是（）A．波在深水区与浅水区的波速相同，频率不同，波长不同B．波在浅水区与深水区中传播时，波速、频率、波长都相同C．深水区中的波速、波长比浅水区中小D．深水区中的波速、波长比浅水区中大6．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是（

）A．此时能明显观察到波的衍射现象B．如果将孔AB缩小，经过孔以后的波纹间的距离会变小C．如果将孔AB缩小，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象7．观察水面波衍射的实验装置如图所示，CA、BD是挡板，它们之间有一个缝，S是波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长。则波穿过缝之后A．波纹间距变大 B．波的振幅变大C．观察不到衍射现象 D．偏离直线传播路径8．如图所示，甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图像，乙图为参与波动质点P的振动图像，则下列判断正确的是（）A．该波的传播速率为8m/sB．该波的传播方向沿x轴正方向C．该波在传播过程中若遇到3m的障碍物，能发生明显衍射现象D．经过0.5s时间，质点P沿波的传播方向向前传播2m9．（多选）如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，t时刻的波形图如图甲所示，质点A从t＋0.3s时刻开始计时，振动图像如图乙所示，若设＋y方向为振动正方向，则下列说法中正确的是（

）A．该简谐横波沿x轴正方向传播B．该简谐横波波速为10m/sC．若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸定比4m大得多D．在t＋0.5s时刻，质点A的加速度比质点B的大10．（多选）下列说法正确的是()A．入射波面与法线的夹角为入射角 B．入射波面与界面的夹角为入射角C．入射波线与法线的夹角为入射角 D．入射角跟反射角相等11．（多选）以下关于波的认识，正确的是（）A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．超声波雷达的工作原理是利用波的折射D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象第三章机械波第3节波的反射、折射和衍射重点+难点核心素养解读1.理解波的衍射现象．2．波发生明显衍射现象的条件3.能够对比衍射的特点，解决有关问题．1．知道波传播到两种介质的界面时会发生反射、折射现象．2．知道波的衍射现象及波发生明显衍射现象的条件．3．知道衍射是波特有的现象．知识点一波的反射1．反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象．2．反射规律：反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角.知识点二波的折射1．波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生折射.2．水波的折射：一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射.知识点三波的衍射1．波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象.2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象.3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象.易错易混点一波的反射和折射易错易混点1.1对波的反射和折射认识不清。例1．图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，则()A．2与1的波长、频率相等，波速不等B．2与1的波速、频率相等，波长不等C．3与1的波速、频率、波长均相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等【答案】D【解析】波线1、2都在介质a中，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波线1、3是在两种不同介质中，波速不同，但波源没变，因而频率相等，波速改变，由λ＝eq\f(v,f)得波长改变，故C错，D对．易错易混点1.1剖析1．波的反射遵从反射规律，即入射线、反射线及法线位于同一平面内，入射线、反射线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角．2．波的反射和折射中各物理量的变化(1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的．(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变．(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝eq\f(v,f)可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝eq\f(v,f)可知波长变长，反之变短．易错易混点1.2对回声测距方法认识不清。例2．某测量员利用回声测距，他站在两平行竖直墙壁间某一位置(不是中间位置)鸣枪，经过1s第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，已知声速为340m/s，则两墙壁间的距离为多少？【答案】425m【解析】设两墙壁间的距离为s，测量员离较近的墙壁的距离为x，则他离较远的墙壁的距离为s－x，第一次听到回声时，2x＝vt1第二次听到回声时，2(s－x)＝v(t1＋Δt)其中Δt＝0.5s，t1＝1s，代入数据解得：s＝425m.易错易混点1.2剖析回声测距的三种情况1．当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等，设经时间t听到回声，则声源到障碍物的距离为s＝v声·eq\f(t,2).2．当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)·eq\f(t,2).3．当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)·eq\f(t,2).易错易混点二波的衍射易错易混点2.1对发生明显衍射现象的条件认识不清例3．(多选)如图所示是观察水波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()A．此时能观察到波明显的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象【答案】ABC【解析】观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离相等，故B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故C对；若f增大，由λ＝eq\f(v,f)，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故D错．易错易混点2.1剖析1．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小，是产生明显衍射的条件．2．声波波长较长，一般为1.7cm～17m.3．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．针对训练1．观察水面波衍射的实验装置如图所示，O是波源，AC和BD是两块挡板，AB是两块挡板间的空隙，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，关于波经过空隙之后的传播情况，下列说法正确的是（）A．挡板前相邻波纹间距大于挡板后相邻波纹间距B．此时能观察到明显的衍射现象C．两挡板AB间空隙增大10倍，衍射现象会更明显D．波源振动频率增大10倍，衍射现象会更明显【答案】B【解析】A．波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等。故A错误；B．因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象。故B正确；C．如果将孔AB增大，孔的尺寸会大于波的波长，不能观察到明显的衍射现象。故C错误；D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据可知波长减小，可能观察不到明显的衍射现象。故D错误。故选B。2．下列现象或事实属于衍射现象的是（

）A．风从窗户吹进来B．雪堆积在背风的屋后C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响D．晚上看到水中月亮的倒影【答案】C【解析】波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。故C与衍射现象相符，而看到水中月亮的倒影是光的反射现象，故C正确，ABD错误。故选C。3．如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是（）A．水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射B．水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射C．水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射D．水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射【答案】B【解析】根据衍射定义，水波进入阴影以外两侧的区域叫做波的衍射，不一定非得绕到障碍物后面的每一点。故选B。4．下列说法中正确的是(

)A．水波是球面波B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波【答案】B【解析】该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与横波、纵波无关，由此可知B正确．由于水波不能在空间中传播，所以它不是球面波，A不正确。故选B。5．一列水波由深水区进入浅水区，入射波与界面夹角为45°，折射波与界面夹角为60°，则下列说法正确的是（）A．波在深水区与浅水区的波速相同，频率不同，波长不同B．波在浅水区与深水区中传播时，波速、频率、波长都相同C．深水区中的波速、波长比浅水区中小D．深水区中的波速、波长比浅水区中大【答案】D【解析】波由深水区进入浅水区，频率不变，而波与界面的夹角由45°变为60°，如图所示。当波线a到达界面A点，设b波线刚好到达B点，此时AB与波线垂直，刚好在同一波面上，设经Δt，b光线也刚到达界面上B′点，此时a波已在浅水区传到A′处，B′A′刚好也是波面，且与波线垂直，由波线与界面的夹角知BB′>AA′，设该波在深水区的波速为v1，在浅水区波速为v2，则BB′=v1·Δt，AA′=v2·Δt所以有v1>v2由v=λf知λ1>λ2故选D。6．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是（

）A．此时能明显观察到波的衍射现象B．如果将孔AB缩小，经过孔以后的波纹间的距离会变小C．如果将孔AB缩小，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象【答案】A【解析】A.因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象．故A正确；B.如果将孔AB缩小，经过孔以后的波纹间的距离不变，距离与小孔大小无关．故B错误；C.如果将孔AB缩小，孔的尺寸小于波的波长，能观察到明显的衍射现象．故C错误；;D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象．故D错误；7．观察水面波衍射的实验装置如图所示，CA、BD是挡板，它们之间有一个缝，S是波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长。则波穿过缝之后A．波纹间距变大 B．波的振幅变大C．观察不到衍射现象 D．偏离直线传播路径【答案】D【解析】AB．波穿过AB缝之后发生衍射；但是波的周期不变，因波速不变，可知波长不变，即波纹间距不变，波的振幅不变，选项AB错误；C．因波长不变，则波能绕过缝之后仍能观察到衍射现象，选项C错误；D．波发生衍射后将偏离直线传播路径，选项

D正确；故选D.8．如图所示，甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图像，乙图为参与波动质点P的振动图像，则下列判断正确的是（）A．该波的传播速率为8m/sB．该波的传播方向沿x轴正方向C．该波在传播过程中若遇到3m的障碍物，能发生明显衍射现象D．经过0.5s时间，质点P沿波的传播方向向前传播2m【答案】C【解析】A．该波的传播速率为选项A错误；B．在t=0时刻质点P向下振动，结合波形图可知，该波的传播方向沿x轴负方向，选项B错误；C．因该波的波长为4m，则该波在传播过程中若遇到3m的障碍物，能发生明显衍射现象，选项C正确；D．机械波传播的过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项D错误。故选C。9．（多选）如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，t时刻的波形图如图甲所示，质点A从t＋0.3s时刻开始计时，振动图像如图乙所示，若设＋y方向为振动正方向，则下列说法中正确的是（

）A．该简谐横波沿x轴正方向传播B．该简谐横波波速为10m