人教版高二上学期物理（选择性必修1）《3.3波的反射、折射和衍射》同步练习题及答案

第页人教版高二上学期物理（选择性必修1）《3.3波的反射、折射和衍射》同步练习题及答案一、必备知识基础题组一波的反射和折射1.下列说法正确的是()A.波发生反射时,波的频率不变,波速变小,波长变短B.波发生反射时,频率、波长、波速均发生变化C.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化2.声波属于机械波,下列有关声波的描述正确的是()A.同一列声波在各种介质中的频率是相同的B.同一列声波在各种介质中的波长是相同的C.普通声波可以绕过障碍物传播,超声波只能沿直线传播D.声波的频率越高,它在空气中的传播速度就越大题组二波的衍射3.(2024常州期中)某同学在实验室利用发波水槽演示了波的衍射现象,调整缝的宽度为PQ=5cm,M、N为挡板后放置的两个浮球,实验时发现两浮球始终静止不动,则下列说法正确的是()A.适当增大振源的振幅,两球一定能上下浮动B.适当增大振源的频率,两浮球一定能上下浮动C.将缝的宽度适当调小,则两浮球可能上下浮动D.无论如何调节振源的频率,两浮球始终静止4.如图所示,小鸭A(视为质点)在平静的河内戏水,在水面上形成一列稳定的水波,B为岸边飘落的树叶,已知水波的传播速度与水的深度成正比,下列说法正确的是()A.树叶B会被水波推向岸边B.小鸭A的振动周期大于树叶B的振动周期C.在深水区,水波的频率变大D.在深水区,水波更容易发生衍射现象5.波源O传出的一列水波如图所示,相邻实线间的距离等于一个波长。下列说法正确的是()A.波通过孔A,不发生明显的衍射现象B.波通过孔B,不发生衍射现象C.波遇到障碍物C,发生明显的衍射现象D.波遇到障碍物D,发生明显的衍射现象二、关键能力提升6.甲、乙两人站在一堵墙前面,两人相距2a,距墙均为3a。当甲开了一枪后,乙在t时间后听到第一声枪响,则乙在什么时候能听到第二声枪响()A.听不到B.甲开枪后3t时间C.甲开枪后2t时间D.甲开枪后3+77.在水波的衍射实验中,若打击水面的振子的振动图像如图所示,水波在水槽中的传播速度为0.05m/s。为观察到明显的衍射现象,小孔直径d应为()A.10cm B.7cmC.5cm D.小于或等于1cm8.周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的波动图像如图所示,此时质点P正沿y轴正方向运动。则该波()A.该波在介质中遇到1m宽的障碍物能发生明显衍射B.波速v=2m/sC.沿x轴正方向传播D.质点P在1s时间里沿波的传播方向前进1m9.(2024扬州期中)一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波动图像如图甲所示,图乙为x=4m处的质点A振动图像,则()甲乙A.该波沿x轴负方向传播B.若遇到3m的障碍物,该波能发生明显的衍射现象C.该波的传播速率可能为1m/sD.经过0.5s,质点A沿波的传播方向移动2m10.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。已知某超声波频率为1.0×105Hz,某时刻该超声波在水中传播的波的图像如图所示。(1)从该时刻开始计时,画出x=7.5×10-3m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期)。(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s,求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)。11.一列声波在空气中的波长为0.2m。当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6m,如图所示,若空气中的声速是340m/s。(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率。(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度。(3)若声波垂直进入介质Ⅱ,经0.4s返回空气,则介质Ⅱ的深度为多少?三、核心素养拔高12.如图所示,实线a是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线b是这列波在t=0.7s时刻的波形图。已知该波的波速是v=10m/s,根据图形,则下列说法正确的是()A.t=0时刻x=-3m处的质点向y轴正方向振动B.该横波若遇到4m的障碍物时不能发生明显的衍射现象C.t=1s时刻,x=1m处的质点速度最大,方向沿y轴正方向D.t=2.75s时刻x=4m处的质点离开平衡位置位移为2313.B超检查是医学上常用的诊断方法,其基本原理是探头向人体内发射超声波,超声波遇到人体不同的组织会产生不同程度的反射,它不会对人体产生电离作用,利用超声的回声原理进行定位,通过计算机分析产生的二维图像(如图甲所示)。图乙、图丙是仪器检测到的探头发送和接收的超声波图像(图乙为某时刻沿x轴正方向发送的超声波,图丙为一段时间后沿x轴负方向返回的超声波)。已知超声波在人体内传播的速度约为1500m/s,下列说法正确的是()A.图丙中质点b正沿y轴正方向运动B.图乙和图丙中,质点a和质点b加速度相同C.图乙中质点a的振动周期为T=8.0×10-5sD.超声波在人体内传播会发生反射现象,但不会发生衍射现象参考答案1.C解析波发生反射时,在同一种介质中传播,因此波长、波速和频率都不发生变化,故A、B错误;波发生折射时,频率不变,波长和波速均发生变化,故C正确,D错误。2.A解析声波的频率由波源决定,则同一列声波在各种介质中的频率是相同的,故A正确;同一列声波在各种介质中的波速不同,则波长也是不相同的,故B错误;衍射是波特有的现象,普通声波可以绕过障碍物传播,超声波也能绕过障碍物发生衍射,故C错误;声波在空气中传播的速度只与介质有关,与频率无关,故D错误。3.C解析当缝的宽度为PQ=5cm时,两浮球始终静止不动,可知此时波的衍射现象不明显,即波的波长远小于此时缝宽,若将缝的宽度适当调小,当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象,即此时两浮球可以上下浮动,但是适当增大振源的振幅,对衍射现象无关,两球一定不能上下浮动,选项A错误,C正确;根据公式可知,由于波在介质中的传播速度不变,故当增大振源的频率时波长变短,若波长仍远小于缝宽,不会有明显的衍射现象,两浮球不可能上下浮动;当减小振源的频率时,波长变大,当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象,此时两浮球会上下浮动,选项B、D错误。4.D解析水面上的树叶只会上下振动,不能随波迁移,不会被水波推向岸边,选项A错误;水波传播过程中,各个质点与波源的振动频率和周期均相等,选项B、C错误;根据波速公式λ=vf,结合波的传播速度与水的深度成正比的条件可知,深水区的水波速度更大,波长更长,更容易发生衍射现象,选项D5.D解析孔B和障碍物C尺寸明显大于波长,不会发生明显衍射现象,但仍会发生衍射现象,只是不明显,不易观察,故B、C错误;孔A和障碍物D尺寸分别小于和接近波长,会发生明显衍射现象,故A错误,D正确。6.C解析乙听到的第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳中,故t=2av。甲、乙二人及墙的位置如图所示,乙听到的第二声枪响必然是经墙反射传来的枪声,由反射定律可知,波线如图中AC和CB,由几何关系可得AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙耳中的时间为t'=AC+CB7.D解析水波槽中激发的水波波长为λ=vT=0.05×0.2m=0.01m=1cm。要发生明显的衍射现象,应使孔的尺寸比波长小或者跟波长差不多。故D正确。8.A解析根据图像可知,该横波的波长为2m,又因为当障碍物或小孔的尺寸接近,或远小于波长时,会发生明显的衍射现象,所以当该波在介质中遇到1m宽的障碍物能发生明显衍射,选项A正确;根据波长、波速与周期的关系可知,v=λT=22m/s=1m/s,选项B错误;根据上下坡法,质点P沿正方向运动,可知该波沿x轴负方向传播,选项C错误;在传播过程中,质点不会随波逐流,所以质点P在1s时间里不会沿波的传播方向前进9.B解析在乙图上读出t=0时刻A质点的振动方向沿y轴负方向,在甲图上根据同侧法判断出该波的传播方向沿x轴正方向,选项A错误;由于该波的波长为4m,所以该波在传播过程中若遇到3m的障碍物,能发生明显的衍射现象,选项B正确;由甲读出该波的波长为4m,由乙图读出周期为1s,则波速为v=λT=41m/s=4m/s,选项C错误;质点只在自己的平衡位置附近上下振动,并不沿波的传播方向向前传播10.解析(1)如图所示(2)由波形图读出波长λ=15×10-3m,由波速公式得v=λf,鱼群与渔船的距离为x=12vt,联立以上两式,代入数据得x=3000答案(1)见解析(2)3000m11.解析(1)声波在空气中传播时,由v=λf得f=v1λ1=3400.2由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时,频率为1700Hz(2)由v=λf得,声波在介质Ⅱ中的传播速度v2=λ2f=0.6×1700m/s=1020m/s(3)声波经t2=0.2s传至介质Ⅱ底部,故介质Ⅱ的深度h=v2·t2=1020×0.2m=204答案(1)1700Hz(2)1020m/s(3)204m12.C解析由图像可知,简谐波的波长为λ=4m,根据波形平移位移公式x=vt,可得x=vt=10×0.7m=7m=74λ,由此可知,该横波向x轴的负方向传播,因此可判断t=0时刻x=-3m处的质点向y轴负方向振动,选项A错误;由于此波的波长为4m,所以该波若遇到4m的障碍物能发生明显衍射,选项B错误;该波的周期为T=λv=0.4s,经过t=1s,即52个周期后,x=1m处的质点速度最大,方向沿y轴正方