人教版(浙江专用)高中物理选择性必修第一册第3章机械波3波的反射、折射和衍射同步训练含答案

3波的反射、折射和衍射
课后·训练提升
基础巩固
一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)
1.图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,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
1的频率相等,波速、波长均不等
,在同一种介质中运动,因此波长、波速和频率不变,故选项A、B错误;波,频率不变,波速变,波长变,故选项C错误,D正确。

2.声波能绕过某一建筑物传播而光却不能绕过该建筑物,这是因为()
A.声波是纵波,光是横波
B.声波振幅大,光振幅小
C.声波波长较长,光波长很短
,光速很大
,而可见光的波长很短,故声波可发生明显的衍射现象而光无法发生明显的衍射现象,故只有选项C正确。

3.已知空气中的声速为340 m/s。

现有几种声波:①周期为0.05 s,②频率为104 Hz,③波长为
10 m。

它们传播时若遇到宽约为13 m的障碍物,能产生明显的衍射现象的是()
A.①和②
B.②和③
③ D.都可以
v=λ
T
,得周期为0.05 s的声波的波长为λ1=vT=340×0.05 m=17 m,故①能产生明显
的衍射现象;由公式v=λf得频率为104 Hz的声波的波长为λ2=v
f =340
104
m=0.034 m,故②不能
产生明显的衍射现象;波长为10 m的声波,障碍物宽度与该声波波长相差不大,故③能产生明显的衍射现象。

故选项C正确,A、B、D错误。

4.音箱装饰布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部,但是它又有不利的一面,对于音箱发出的声音来说,布网就成了障碍物,它阻碍了声音的传播,造成了声音失真,有的生产厂家就把装饰布网安装了子母扣,这样听音乐时就可以把布网卸下来,从而获得高保真的听觉效果。

听同样的音乐不卸下布网和卸下布网相比较,你认为声音损失掉的主要是()
A.高频部分
B.低频部分
D.不能确定
v=λf知,波速一定时,频率越高、波长越小。

波长越小,越不易发生衍射现象,故不卸布
,所以选项A正确。

5.如图所示,图中O 点是水面上一波源,实线、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,AB 是挡板,CD 是小孔,经过一段时间,水面上的波形将分布于( )
A.整个区域
B.阴影Ⅰ以外区域
C.阴影Ⅱ以外区域
,因此波不会绕过挡板,而小孔的大小与波长,能发生明显的衍射现象,故选项B 正确。

二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的) 6.下列属于明显衍射现象的是( ) A.隔墙有耳
B.池中假山前有水波,假山后无水波
C.河中芦苇后面没有留下无波的区域 ,多次听到自己的声音
,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,选项B 不正,多次听到自己的声音是波的反射现象,选项D 不正确。

7.如图所示,S 是波源,M 、N 是两块挡板,其中M 板固定,N 板可左右自由移动,两板中间有一狭缝,此时测得A 点无明显振动,为使A 点能发生明显振动,下列采取的办法可行的是( )
A.增大波源振动频率
B.减小波源振动频率
C.将N 板向右移 板向左移
,波速一定,由λ=v
f
可知,要调整波长可改变波的频率,只有发生明显
处才能有明显的振动。

根据发生明显衍射的条件,可知选项B 、D 正确。

三、非选择题
8.甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼,两船相距24 m 。

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立的电线杆,是否会发生明显的衍射现象?
(3)若该波经过一跨度为30 m 的桥洞,桥墩直径为3 m,桥墩处能否看到明显衍射现象? 3 m 宽的涵洞,洞后能否发生明显衍射? (1)48
11 m 16
11 m/s (3)能
由题意知,周期T=60
20 s =3 s 设波长为λ,则5λ+λ
2=24 m,λ=48
11 m
由v=λT
得,v=4811×3 m/s =16
11 m/s 。

(2)由于λ=48
11
m,大于竖立电线杆的直径,所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。

(3)、(4)由于λ=48
11
m >3 m,所以此波无论是通过直径为3 m 的桥墩,还是通过宽为3 m 的涵
洞,都能发生明显的衍射现象。

能力提升
一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)
1.如图所示,P 为桥墩,A 为靠近桥墩漂浮的叶片,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( )
A.提高波源频率
B.提高波源周期
C.减小波源距桥墩的距离
,需水波能发生明显衍射,即增加水波的波长,根据λ=vT=v
f 可知,,故选项B 正确。

2.右图是利用发波水槽观察到的水波衍射图像,从图像可知( )
A.B 侧波是衍射波
B.A 侧波速与B 侧波速相等
C.减小挡板间距,衍射波的波长将减小 ,衍射现象将更明显
,A 侧是衍射波,故选项A 错误;在同一种介质中,波速相等,故选项B v=λf ,由于波速和频率不变,故波长不变,故选项C 错误;波长越长越容易发生衍射现象,与波的频率和振幅没有关系,在波长无法改变的情况下减小挡板间距,衍射现象更明显,故选项D 错误。

3.在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN ,墙的一侧O 点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。

某人从图中A 点走到墙后的B 点,在此过程中,如果从声波的衍射来考虑,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 ,女声比男声更弱
,波长大,更易衍射。

Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)
4.下列关于波的衍射的说法正确的是()
A.衍射是一切波特有的现象
B.对同一列波,缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时,衍射现象明显
C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
,所以选项A正确,C错误;发生明显的衍射现象是有条件的,只
,才能观察到明显的衍射现象,所以选项B正确;声波的波长在1.7 cm到17 m之间,一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比,正是由于声波波长较大,声波容易发生衍射现象,所以选项D正确。

5.如图所示,一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m,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,下列说法正确的是()
A.假设波浪的波长约为10 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响
B.假设波浪的波长约为10 m,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50 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响
50 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
、B两处小船明显受到影响是因为水波发生明显的衍射,波浪能传播到A、B处的结
,会发生明显的衍射现象。

6.如图所示,沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形为一正弦曲线,其波速为200 m/s,下列说法正确的是()
A.从图示时刻开始,质点b比质点a先到平衡位置
B.从图示时刻开始,经过0.01 s质点a通过的路程为0.4 m
C.在x=2 000 m处接收到的波的频率将小于50 Hz
3 m的障碍物能发生明显的衍射现象
x轴正方向传播,此时a向下振动,b向下振动,a比b先到平衡位置,选项A错误;由
题图可知波长为4 m,周期为T=λ
v =0.02 s,0.01 s时间内质点a通过的路程为2A=40 cm,选项
B正确;该波的频率为50 Hz,在波的传播方向上各质点振动周期与波源相同,选项C错误;当障碍物的尺寸比波长小时能发生明显的衍射现象,选项D正确。

三、非选择题
7.已知某简谐横波频率为1.0×105 Hz,某时刻该波在介质中传播的波形如图所示。

(1)从该时刻开始计时,画出x=7.5×10-3
m 处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期)。

4 s,求波源与障碍物间的距离。

见解析 解析(1)如图所示。

(2)由波形读出波长λ=15×10-3 m,由波速公式得
v=f λ
波源与障碍物间的距离为x=1
2
vt
联立两式,代入数据得x=3 000 m 。

8.“B 超”可用于探测人体内脏的病变状况。

右图是超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。

超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为sin θ1sin θ2
=v
1v 2
(式中θ1是入射角,θ2是折射角,v 1、v 2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。

已知v 2=0.9v 1,入射点与出射点之间的距离是d ,入射角是i ,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行。

求肿瘤离肝表面的深度h 为多少?
,根据sini
sinθ=v
1v 2
,又因为v 2=0.9v 1,所以sin θ=0.9sin i 。

又因为在直角三角形中,sin θ=
d
2
√(d 2
)+ℎ2
所以h=
d √100-81sin 2i
18sini。