3.3波的反射、折射和衍射综合训练-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15题）1．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz，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，小孔的直径d应为（）A．10cm B．50cm C．d>10cm D．d<1cm2．如图所示，在平静水面上，为波源，M、为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点的振动，为了能观察到A点的振动，可采用的办法是（）A．增大波源的频率 B．将波源S向左移动一些C．将N板向上移动一些 D．将N板向下移动一些3．如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动．现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示的图样，P点的水没有振动起来．为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用的办法有A．挡板M向上移动B．挡板N向下移动C．增大波的频率D．减小波的频率4．下列说法中正确的是（）A．振动方向与传播方向均为水平的波可能是横波，也可能是纵波B．波速表示了质点在平衡位置附近振动的快慢，且质点不会沿波的传播方向迁移C．惠更斯原理完美地解释了波传播过程中的所有现象D．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度一定相同5．如图所示，在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O，某人从A点走到墙后的B点，在此过程中，如从衍射的角度来考虑，则会听到A．声音变响，男声比女声更响B．声音变响，女声比男声更响C．声音变弱，男声比女声更弱D．声音变弱，女声比男声更弱6．在观察水波衍射实验的时候，在发波水槽盛有一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景，下列判断正确的是（）①已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显②已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显③已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显④已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显A．①③ B．①④ C．②③ D．②④7．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（）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8．关于波的反射与折射，下列说法正确的是（

）A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变9．在水波的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率是5Hz,水波在水槽中的传播速度是0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d，应为（

）A．10cm B．5m C．d＞1cm D．d≤1cm10．如图，（a）为一波源的共振曲线，（b）图中的a、b表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的简谐横波在先后两个时刻的波形曲线．则下列说法错误的是A．（a）图中，若驱动力频率f增大，则波源振动的振幅也增大B．（b）图中，波速一定为1.2m/sC．（b）图中，a、b波形时间间隔可能为2.5sD．（b）图中，遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍射现象11．两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则（）A．在两波相遇的区域中会产生干涉B．在两波相遇的区域中不会产生干涉C．点的振动始终加强D．点的振动始终减弱12．声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为A．声波是纵波，光波是横波 B．声波振幅大，光波振幅小C．声波波长较长，光波波长很短 D．声波波速较小，光波波速很大13．如图所示，S是振源，MN是带孔的挡板，其中M固定，N可以上下移动，为了使原来不振动的A点振动起来，可采用的办法是（

）A．增大S的振动频率 B．减小S的振动频率C．N上移 D．N下移14．如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，关于这列波有以下说法，其中正确的是（）A．图示时刻，质点b正在向平衡位置移动B．从图示时刻开始，经过0.01s质点a通过的路程为0.4mC．这列波的频率为50HzD．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象E．此时刻质点b的振幅正在增大15．一列简谐横波，在时的图像如图甲所示，波上质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A．这列波沿轴负方向传播B．这列波的波速是C．从开始，在时间内，质点经过的路程为D．该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物时不能发生明显的衍射现象二、综合题16．一列简谐横波在均匀介质中沿轴正向传播，已知波速，在和时刻，其波形图分别如图中的实线和虚线所示，是此波的传播方向的一点，则质点的振动周期___________s；在时间内质点运动的路程是___________；如果此波在传播过程中遇到线度为2m的障碍物，___________（填“能”或“不能”）发生明显的衍射现象。17．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时胆汁中的______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_______（选填“容易”或者“不容易”）发生衍射．18．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？19．一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。求：（1）该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；（2）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。20．一声波在空气中的波长为25cm，速度为340m/s，当折射进入另一种介质时，波长变为80cm，求：（1）声波在这种介质中的频率；（2）声波在这种介质中的传播速度大小。21．已知声波的速度为，有一辆汽车以的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛后司机听到回声，则汽车鸣笛时距山崖的距离有多远？若该汽车以的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛时并同时以的加速度加速，后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？参考答案：1．D【详解】水波的波长为要发生明显的衍射现象，障碍物或空的尺寸应与波长相差不多或比波长小，D正确。故选D。2．C【详解】当缝的尺寸跟波长相差不多，或比波长更小时，会发生明显的衍射，所以为了使A点能发生振动，一个方法是增大波长，即减小波源的频率（因为波速不变，频率减小，波长变大）。一个方法是减小狭缝的宽度，即将N板向上移动一些。故选C。3．D【详解】P处质点没有振动，说明P点波没有明显衍射过去，原因是MN间的缝太宽或波长太小，因此若使P处质点振动，可采用N板上移或M下移减小小孔的间距或增大波的波长，即减小频率，D正确．4．C【详解】A．振动方向与传播方向垂直的波是横波，振动方向与传播方向平行的波是纵波，故A错误；B．波速是单位时间内波形传播的距离，表示了波形传播的快慢，且质点不会沿波的传播方向迁移，故B错误；C．惠更斯原理是以波动理论解释光的传播规律的基本原理，完美地解释了波传播过程中的所有现象，故C正确；D．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度方向有两种情况，故D错误。故选C。5．D【详解】由题意可知，某人从图中A点走到墙后的B点，能听到声音，是由于波的衍射现象，但强度变弱；由于男声的频率低于女声，在同一介质中，传播速度相同，则其波长长于女声的波长，更容易发生衍射，故D正确，ABC错误；故选D．6．B【详解】①已知甲、乙中水波波长相同，由图可知图乙的衍射现象更明显，可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，则①正确，②错误；③已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知图丙的衍射现象更明显，可知波长越长的水波衍射现象越明显，则④正确，③错误。故选B。7．C【详解】A．波速由介质决定，在同一介质中波速相同，故A错误；BD．声波具有波的特性，能发生波的反射、衍射和折射，故BD错误；C．根据v＝λf代入数据解得f=10Hz所以该波为次声波，人不能听见，故C正确。故选C。8．A【详解】AB.入射波与反射波在同种介质中波速相同，频率由波源决定，频率相同，由知波长相同，选项A符合题意，B不符合题意．CD.因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项CD不符合题意．9．D【详解】由题知水波的波长即孔直径d应与1cm（波长）差不多或比它还小．故选D。10．A【详解】A．根据图a可知，该波的固有频率为，若驱动力频率f增大，则波源振动的振幅将减小，故A错误；B．从b图中可得，所以B正确；C．从b图中可得：a、b波形时间间隔可能为：或者，将n=1代入可得，故C正确；D．如果波向左传播还可能是2m的狭缝小于波长，故遇到宽度为2m左右的狭缝能发生明显的衍射现象；D正确．11．B【详解】试题分析：要判断能否发生稳定的干涉图样，主要是判定两列波的频率是否相同，根据在同一介质中不同的机械波的波速相等，而从图中看出，两列波的波长不同，从而判定频率不同故不能发生稳定的干涉图样．从图中看出，两列波的波长不同，而在同一介质中不同的机械波的波速相等，根据，所以两列水波的频率不同，而只有两列波的频率相同时才能发生干涉现象，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉，因为不能发生稳定的干涉现象，a点不能始终加强，当然也不能始终减弱，故B正确．12．C【详解】波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短．由于声波的波长比较大（1.7cm～17m）和楼房的高度相近，故可以发生明显的衍射现象，而可见光的波长很小，无法发生明显的衍射现象．故只有C正确．13．BC【详解】为了使A点振动，即让衍射现象明显，可以增大波长的大小，或减小缝的宽度．因为波长λ，减小波源的频率，可以增大波长．故BC正确，AD错误．14．BCD【详解】AE．根据“同侧法”可知，图示时刻，质点b正在向远离平衡位置移动，位移正在增大，振幅是不变的，AE错误；BC．波的周期为频率为从图示时刻开始，经过0.01s质点a通过的路程为2A=0.4m，BC正确；D．因该波的波长为4m，则若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象，D正确。故选BCD。15．BC【详解】A．由乙图读出t=0.6s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴正方向，故A错误；B．由甲图读出该波的波长为λ=20m，由乙图周期为T=1.2s，则波速为故B正确；C．△t=0.6s=0.5T，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过△t=0.6s时间，A质点通过的路程是S=2A=2×2m=4m故C正确；D．该波的波长为20m，根据发生明显衍射现象是障碍物的尺寸小于波长，或与波长差不多，知该波在传播过程中遇到一个尺寸为10m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误；故选BC。16．

0.2

0.34

能【详解】由波形图可知根据代入数据得因为在一个周期内质点的运动路程为所以在时间内质点运动的路程是，即；因障碍物比波长小，能产生明显的衍射现象。17．

1.5

不容易【详解】根据，在传播过程中，频率保持不变，所以；根据波长越长越容易发生衍射，所以用超声波遇到结石时，不容易发生衍射．18．(1)水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显；(2)当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能继续向前传播【详解】(1)水波遇到小孔时，发生衍射现象，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，衍射现象越明显，即水波到达“阴影区”的现象更加明显。(2)当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能绕过障碍物继续向前传播。19．（1）1700Hz；（2）1020m/s；（3）204m【详解】(1)声波在空气中传播时，由v＝λf可得声波在空气中传播时的频率f＝Hz＝1700Hz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中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1