3.3波的反射、折射和衍射 基础练习 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析）

3.3、波的反射、折射和衍射一、选择题（共16题）1．一列水波穿过小孔产生衍射，衍射后的水波（

）.A．波长增大 B．周期增大 C．频率减小 D．振幅减小2．振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动，频率为时刻向右传播的简谐横波如图所示，则以下说法错误的是（）A．该横波的波速大小为B．时，处的质点振动方向向下C．时，处的质点处在平衡位置且振动方向向下D．传播过程中该横波遇到小于1m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象3．以下关于波的认识，不正确的是（）A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利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．超声雷达的工作原理是波的折射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4．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的是（）A．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船完全不受波浪影响B．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响C．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响D．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船明显受到波浪影响5．在做水波通过小孔衍射的实验时，激发水波的振子的振动频率为，声波在水槽中的传播速度为.为了使实验效果更明显，使用小孔的直径d应为（

）.A．小于 B．小于 C．大于 D．越小越明显6．在教室外的走廊上虽看不见教师，却能听到教室里教师的讲话声，这一现象是声波的（）A．反射 B．折射 C．干涉 D．衍射7．如图甲所示，振动方向相同的两横波，横波1沿方向传播，B点的振动图象如图乙所示；横波2沿方向传播，C点的振动图象如图乙所示，P与B相距，P与C相距，波速都为。两横波在P处相遇，P点振幅为（）A． B． C． D．8．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，树叶A未发生明显振动。要使树叶A发生明显振动，可以采用的方法是（）A．提高拍打水面的频率B．降低拍打水面的频率C．提高拍打水面的力度D．无论怎样拍打，A都不会振动起来9．如图所示，甲为某一简谐波在t=1.0s时刻的图象，乙为甲图中C点的振动图象．则下列说法正确的是（）。A．甲图中B点的运动方向向左B．波速v=4m/sC．要使该波能够发生明显的衍射，则要求障碍物的尺寸远大于4mD．该波与另一列波发生稳定的干涉，则另一列波的频率为1Hz10．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯视如图所示。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A明显振动起来，可以采用的方法是（

）A．提高拍打水面的频率B．降低拍打水面的频率C．只要拍打，A就会振动起来D．无论怎样拍打，A都不会振动起来11．如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是（）A．经过0.05s时，质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离B．经过0.15s，P质点沿x轴的正方向移动了3mC．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物，能发生明显衍射现象12．已知声波在空气中传播速度为，在两悬崖、B之间距为处的点鸣枪，听到最初两声回音时间间隔，则两悬崖间距离为（）A． B． C． D．13．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯视如图所示。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A明显振动起来，可以采用的方法是（）A．以较低的频率拍打水面 B．以较高的频率拍打水面C．只要拍打，A就会明显振动 D．无论怎样拍打，A都不会明显振动14．简谐横波在均匀介质中沿直线传播，直线上有a、b两个点，相距4m，a、b的振动图像如图所示，其中实线为a的振动图像，虚线为b的振动图像，则下列说法正确的是________A．该简谐波的波长为8mB．该波的传播速度是1m/sC．该波在传播过程中，遇到一大小为1km的障碍物，因为障碍物的尺寸远远大于波长，故不会发生衍射D．从0时刻起，经过4s的时间，质点a将运动到b点E．当b开始振动以后的任何一个时刻，质点a、b的位移之和都为零15．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波源在x=0处，t=0时刻开始起振，在t=5s时x轴上0～5m区间内的质点首次出现如图所示的波形图。关于该简谐波，下列说法正确的是（）A．若波源的起振方向沿y轴正向，则该简谐波的频率为0.25HzB．若波源的起振方向沿y轴正向，则该简谐波x=1m处的质点在0～5s内通过的路程为10cmC．若波源的起振方向沿y轴负向，则该简谐波x=5m处的质点已经振动了2sD．若波源的起振方向沿y轴负向，则该简谐波传播的速度为1.4m/sE．该波遇到2m的障碍物能发生明显的衍射16．某时刻处质点沿轴向下开始简谐振动，形成沿轴正向传播的简谐横波，处质点开始振动后时，第一次形成的波形图象如图所示，点是轴上距坐标原点处的质点，下列说法正确的是

A．质点经过开始振动B．该波的波速是C．该波遇到一个尺寸为的障碍物时可以发生明显衍射D．时刻质点第二次到达波谷E．若质点在时停止振动，那么质点在时也将停止振动二、填空题17．人耳只能区分相差0.1s以上的两个声音，人要听到自己讲话的回声，人离障碍物的距离至少要大于___________。（已知声音在空气中的传播速度为340m/s）18．在做水波通过小孔发生衍射的实验时，激发水波的振动器频率为，水波在水槽中的波速为。为使实验效果更明显，小孔直径d应为_________。19．如图，在发波水槽中产生一列水波，将一支圆珠笔插入水中，可以观察到圆珠笔对波的传播几乎没有影响，这种现象叫做波的_____现象，明显产生这种现象的条件是________。20．如右图所示，为水中两个振动情况完全相同的波源所形成的图样，这是水面波的____________现象；下图中的A、B、C是不同频率的水面波通过相同的小孔所能达到区域的示意图，则其中水波的频率最大的是_________图．综合题21．甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，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10次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波长为多少？波速为多少？若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？22．如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播。思考下列问题：（1）水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？（2）当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时，会观察到什么现象？23．如图所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大致画出波通过孔A和B以及遇到障碍物C和D之后的传播情况。参考答案：1．D【详解】由题意可知，水波发生衍射现象，由于频率不变，则周期也不变，因绕过阻碍物继续向前传播的现象叫波的衍射，由于波速不变，则波长也不变，因振动能量的减弱，导致振幅减小。A．波长增大与分析不符，故A错误。B．周期增大与分析不符，故B错误。C．频率减小与分析不符，故C错误。D．振幅减小与分析相符，故D正确。2．B【详解】A．由图可知，该波的波长是λ=2m，则波速大小为v=λ•f=2×5=10m/s故A正确；B．y轴右侧的波向右传播，根据波形的平移法得知，t=0时，x=1m处的质点振动方向向上。故B错误；C．该波的周期T==0.2s所以t=0.5s=2Tx=3m处的介质点与t=0时，x=2m处的介质点振动方向相同，t=0时，x=2m处的质点振动方向向下，那么所以t=0.5s时，x=3m处的质点在平衡位置且振动方向向下。故C正确；D．根据衍射的条件可知，传播过程中波只有遇到小于2m或与2m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象。故D正确。故选B。3．C【详解】A．声呐探测水中的暗礁、潜艇等，利用了波的反射原理，A正确，不符合题意；B．隐形飞机隐形的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现。可在隐形飞机机身表面涂高效吸收电磁波的物质，或使用吸收雷达电磁波的材料，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，隐形飞机很难被发现，B正确，不符合题意；C．超声雷达发射超声波，然后根据被障碍物反射回的波判断状况，即利用波的反射，C错误，符合题意；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，D正确，不符合题意。故选C。4．D【详解】AB．假设波浪的波长约为10m，而防波堤两端MN相距约60m，小于防波堤两端距离，不会有明显的衍射现象，受到影响较小，但并不是完全没有影响，故AB错误；CD．假设波浪的波长约为50m，而防波堤两端MN相距约60m，接近防波堤两端距离，会有明显的衍射现象，故小船受到明显的波浪影响，故C错误，D正确。故选D。5．A【详解】由发生明显衍射现象的条件知，当d≤λ时满足要求，由v=λf得因为d≤λ，所以d≤0.01mA．小于与分析相符，故A正确。B．小于与分析不符，故B错误。C．大于与分析不符，故C错误。D．越小越明显与分析不符，故D错误。6．D【详解】“闻其声不见其人”这一现象是声波的衍射现象。故选D。7．A【详解】周期T=1s，波速为v=0.2m/s，故波长λ=vT=0.2m/s×1s=0.2mPC-PB=50cm-40cm=10cm=0.1m=0.5λ而t=0时刻两波的振动方向相反，则P是振动加强的点，振幅等于两波振幅之和，即为70cm；故选A。8．B【详解】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据可知波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显，故ACD错误，B正确。故选B。9．D【详解】A、简谐横波在x轴方向上传播，B点上下振动，不可能向右运动．故A错误．B、由图λ=4m，T=1s，则波速v==4m/s．故B错误．C、该波波长λ=4m，能够发生明显衍射的条件是，障碍物的尺寸和4m差不多或小于4m．故C错误．D、该波频率f==1Hz．故D正确．故选D10．B【详解】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显，故B正确。故选B。11．D【详解】A．根据乙图可知周期，此时P点在平衡位置向上振动，所以波沿x轴正方向传播，经过0.05s时，即经过，P达到波峰处，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，故A错误；B．该波的波速经过0.15s，波沿x轴的正方形传播了但是质点不会沿波的传播方向移动，只会在平衡位置附近振动，故B错误；C．经过0.1s时，即经过，质点Q到达波谷，故C错误；D．该波的波长，当障碍物的尺寸比波长小、或跟波长差不多时能够发生明显的衍射，所以若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D正确。故选D。12．C【详解】设两悬崖、B间距离为，点距为，声音由点经反射回到点所用时间声音由点经B反射回到所用时间而且有故则两悬崖间距离为故选C。13．A【详解】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，以较高的频率拍打水面，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，波速不变，频率增大，根据可知波长减小，衍射现象不明显；反之以较低的频率拍打水面，波长增大，衍射现象更明显。故以较低的频率拍打水面，可以使衍射现象明显，以带动树叶A明显振动起来，选项A正确，BCD错误。故选A。14．ABE【详解】由振动图像可知，a振动半个周期后b开始振动，可知ab间距为半个波长，即波长为λ=8m，选项A正确；周期T=8s，则波速，选项B正确；该波在传播过程中，遇到一大小为1km的障碍物，因为障碍物的尺寸远远大于波长，仍会发生衍射，这是不会发生明显的衍射，选项C错误；机械波在传播的过程中，质点不会随波迁移，选项D错误；因ab相差半个波长，则振动情况总相反，则当b开始振动以后的任何一个时刻，质点a、b的位移之和都为零，选项E正确；故选ABE.15．ADE【详解】A．若波源的起振方向沿y轴正向，在t=5s时该波刚传到x=5m处，则即T=4s则该简谐波的频率为0.25Hz，选项A正确；B．若波源的起振方向沿y轴正向，则该简谐波x=1m处的质点在0～5s内振动了一个周期，则通过的路程为4A=8cm，选项B错误；CD．若波源的起振方向沿y轴负向，则在t=5s时该波刚传到x=7m处，则即该简谐波x=5m处的质点已经振动了半个周期，即，该波的传播速度为选项C错误，D正确；E．因该波的波长为4m，则该波遇到2m的障碍物能发生明显的衍射，选项E正确。故选ADE。16．BDE【详解】B．波在t=0.8s内传播的距离是x=24cm=0.24m，所以该波的波速是故B正确。A．波从O点传到P点的时间则质点P经过3.2s开始振动，故A错误。C．由图读出该波的波长为λ=24cm，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10m的障碍物时，不能发生明显衍射现象，故C错误。D．该波的周期为：T=0.8s，当x=18cm处的波谷传到P点时P点第一次到达，用时再过一个周期质点P第二次到达波谷，所以在t=2.6+0.8+0.8=4.2s时刻质点P第二次到达波谷，故D正确。E．波从O点传到P点的时间是3.2s，则若质点O在t=2s时停止振动，那么质点P在5.2s时也将停止振动。故E正确。故选BDE。17．17m【详解】从人讲话到声音传到人耳的时间取0.1s时，人与障碍物间的距离最小，单程考虑，声音从人传到障碍物或从障碍物传到人耳时t=s=0.05s故人离障碍物的最小距离x=vt=340×0.05m=17m18．≤0.01m【详解】由题意可知水波的波长为当孔的直径根波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故d≤0.01m。19．

衍射

障碍物（或狭缝、小孔）的尺寸与波长相差不多或比波长小【详解】水波绕过圆珠笔继续传播的现象是波的衍射；若要发生明显的衍射，需要障碍物（或狭缝、小孔）的尺寸与波长相差不多或比波长小。20．