高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射完美版ppt课件

人教版新教材 物理选择性必修第一册 第三章《机械波》

3.3   波的反射、折射和衍射

精选练习

一、夯实基础

1．（2021·全国·高二课时练习）一列声波由空气传到水中（　　）

A．频率不变，波长变小 B．频率不变，波长变大

C．频率变小，波长变长 D．频率变大，波长变大

【答案】B

【解析】声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式

知声波的波长变大，故B正确。故选B。

2．（2022·湖北·南漳县第二中学高二阶段练习）一列水波穿过小孔发生了明显衍射现象，衍射后水波与衍射前水波相比（　　）

A．波长变短 B．频率变高 C．波速不变 D．振幅不变

【答案】C

【解析】ABC．发生衍射现象时波的波长和频率都不变，都等于波源的波长和频率，由于波速是由介质的性质决定，所以波速不变，选项A、B错误，选项C正确；

D．由于衍射使波的能量分布范围变大，从而导致单位面积上的能量变小，振幅变小，选项D错误。答案选C。

3．（2021·全国·高二课时练习）（多选）下列说法正确的是（　　）

A．波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象

B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长

C．波长越长的波，越容易发生明显的衍射现象

D．只有波才有衍射现象

【答案】CD

【解析】衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时，才会观察到明显的衍射现象。故选CD。

4．（2022·全国·高二专题练习）（多选）下列属于明显衍射现象的是（　　）

A．隔墙有耳

B．河中芦苇后面没有留下无波的区域

C．池中假山前有水波，假山后无水波

D．在大山前喊话，多次听到自己的声音

【答案】AB

【解析】波绕过障碍物继续传播的现象叫做衍射现象。

A．“隔墙有耳”是波绕过障碍物继续传播，是声音的衍射现象，A正确；

B．河中芦苇后面没有留下无波的区域，是水波的明显衍射现象，B正确；

C．池中假山后无水波说明衍射现象不明显，C错误；

D．在大山前喊话，听到回音是波的反射，故D错误。

故选AB。

5．（2021·全国·高二课时练习）声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340 m/s，人能听到的声波频率在20 Hz到20000 Hz之间，对于波长为34 m的声波，下列说法正确的是（　　）

A．在水中它比波长为20 m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

【答案】C

【解析】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。

6．（2021·江苏·苏州新草桥中学高二阶段练习）以下关于波的衍射的说法，正确的是（     ）

A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象

B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象

C．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象

D．通常讲话产生的声波，经过尺寸为1mm左右的障碍物时会发生明显的衍射现象

【答案】C

【解析】ABC．凡是波都能发生衍射现象，不过有时衍射现象明显，有时衍射现象不明显。只有当缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射现象，AB错误、C正确；

D．波速一般是340m/s，人耳听到的声音的频率是20Hz—20KHz，根据公式波长公式，得出人耳所能听到的声音的波长为0.017—17m，若讲话的声波为0.017mm而障碍物的尺寸为1mm，将不会发生明显的衍射现象，D错误。故选C。

7．（2021·全国·高二课时练习）（多选）以下关于波的认识，正确的是（　　）

A．潜水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．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

【答案】ABD

【解析】A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，故A正确；

B．隐形飞机的原理是：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，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；

C．雷达的工作原理是利用波的反射，故C错误；

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，故D正确。

故选ABD。

8．（2022·山东省滕州市第五中学高二阶段练习）（多选）如图所示，S为在水面上振动的波源，M、N为水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，可采用的方法是（　　）。

A．使波源的频率增大 B．使波源的频率减小

C．移动N使狭缝的距离增大 D．移动N使狭缝的距离减小

【答案】BD

【解析】AB．由题意可知，根据v=λf，当减小波源的频率，波长增大，可以使衍射现象更加明显，能使A处水发生振动；若增大波源的频率，波长减小，使衍射现象不明显，不能使A处水发生振动，故B正确，A错误；

CD．移动N使狭缝的距离减小可以使衍射现象更加明显，而增大狭缝的距离会使得衍射现象更不明显，则不能使A处水也能发生振动，故C错误，D正确。

故选BD。

9．（2021·全国·高二课时练习）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<1cm

【答案】D

【解析】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。

10．（2020·浙江绍兴·高二期末）假期里，小明在家里利用手机上的影视APP观看电影，但觉得电影情节过于冗长，所以他开启了倍速播放模式。与原速播放相比，开启倍速播放后，手机发出的声音（　　）

A．频率降低

B．波长变短

C．传播速度增大

D．更容易发生衍射

【答案】B

【解析】与原速播放相比，开启倍速播放后，因播放速度变大，则手机发出的声音频率升高，波长变短，更不容易发生衍射，但是传播速度不变。故选B。

二、提升训练

11．（2022·广东中山·高二期末）（多选）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两处有两艘小船进港躲避风浪。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，下列说法中正确的有(　　)

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60 m，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60 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响

【答案】AD

【解析】AB．当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多时才能发生明显的衍射现象，波浪的波长约为10m时，不能发生明显的衍射现象，则A、B两处小船基本上不受波浪影响，A正确，B错误；

CD．波浪的波长约为60m时，能发生明显的衍射现象，则A、B两处小船明显受到波浪影响，C错误，D正确。故选AD。

12．（2021·辽宁·沈阳二中高二阶段练习）（多选）如图为放大的水波照片，两图比例不同，但水波波长相同，则下列说法正确的是（　　）

A．甲图有明显衍射、乙图没有衍射 B．甲图有明显衍射、乙图也有衍射

C．实际孔的尺寸较大的是甲图 D．实际孔的尺寸较大的是乙图

【答案】BD

【解析】AB．根据图片可知，甲图有明显衍射、乙图也有衍射，故A错误B正确；

CD．实际孔的尺寸越大，衍射现象越不明显，故实际孔的尺寸较大的是乙图，故C错误D正确。故选BD。

13．（2022·河南·南阳中学高二阶段练习）如图，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是t2=（t1+1）s时刻的波形图。已知该横波沿x轴负方向传播，质点M的平衡位置距O点5m。下列说法不正确的是（　　）

A．该波的周期可能为

B．该波遇到尺度为10m的障碍物时，无衍射现象发生

C．质点M在t1时刻沿y轴负方向运动

D．若波的周期为s，质点M在t1到t2时间内运动的路程为3m

【答案】B

【解析】A．波沿x轴负方向传播，则（0、1、2、3……）

从而得到周期（0、1、2、3……）

周期可能为，A正确；

B．因该波的波长为4m，则该波遇到尺度为10m的障碍物时无明显衍射现象，但衍射依然存在，B错误；

C．波沿负方向传播，根据上下坡法可知质点M在时刻沿y轴负方向运动，C正确；

D．若波的周期为，从到时间内，质点M运动的路程为，D正确；此题选择不正确的选项，故选B。

14．（2022·浙江·云和县云和中学高二开学考试）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处的质点向上振动

B．该横波若遇到4m在障碍物不能发生明显衍射，但能发生明显反射

C．经过t＝1s，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2cm

【答案】C

【解析】A．分析图像可知，简谐波的波长为

根据波形平移位移公式

可得

由此可知，该横波向轴的负方向传播，因此可判断t＝0时刻x＝-3m处的质点向下振动，A错误；

B．根据

该横波若遇到4m在障碍物能发生明显衍射，B错误；

C．根据

可得，该波的频率为

则该波的周期为

经过

即个周期后

处的质点速度最大，方向沿y轴正方向，C正确；

D．根据质点的振动方程：

t＝2.75s时刻x＝4m处的质点离开平衡位置位移为

D错误。

故选C。

15．（2021·全国·高二课时练习）甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，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？

【答案】λ=16m，v=，会发生明显的衍射现象

【解析】水波的振动周期为

由题意可知，甲、乙两船间距为

解得水波的波长为

波速为

由于竖立的电线杆宽度比波长小得多，会发生明显的衍射现象。