2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第一册
3.3波的反射、折射和衍射
课时练习(解析版)
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<1cm
2.如图所示,当波源和障碍物都静止不动时,波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显射的是( )
A.增大波源的振动频率
B.减小波源的振动频率
C.增大障碍物的长度
D.波源远离障碍物运动
3.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
4.甲、乙两人平行站在一堵又高又宽的墙前面,二人相距,距墙均为,当甲开了一枪后,乙在时间后听到第一声枪响,则乙听到第二声枪响的时间为(
)
A.甲开枪后
B.甲开枪后
C.甲开枪后
D.甲开枪后
5.下列现象或事实属于衍射现象的是(
)
A.风从窗户吹进来
B.雪堆积在背风的屋后
C.水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块,小石块对波的传播没有影响
D.晚上看到水中月亮的倒影
6.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,布网就成了声波衍射的障碍物,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
C.中频部分
D.不能确定
7.如图所示,正中心O点是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔。不考虑波的反射因素,经过一段时间后,水面上的波形将分布于( )
A.整个区域
B.阴影Ⅰ以外的区域
C.阴影Ⅱ以外的区域
D.阴影Ⅰ和Ⅱ以外的区域
8.如图,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
D.增加波源距桥墩的距离
9.如图所示,P和Q是两个相干波源,它们在水池中做同相位振动,使得水面产生波动.图中能正确地描绘由干涉加强点所连成的曲线是(
).
A.
B.
C.
D.
10.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
11.海浪从远海传向海岸.已知海浪的传播速度与海水的深度有关,海水越深,速度越大.一艘大船停泊在离岸较远处,振动的周期为8s.则
A.海浪拍打海岸的周期大于8s
B.海浪从远海传向海岸,相邻波峰之间的距离变大
C.悬挂在船上摆长为
l
m
的单摆振动周期为8s
D.让船停泊在离海岸更近处,海浪通过船体的衍射现象更明显
12.下列说法正确的是( )
A.简谐运动的周期与振幅无关
B.在弹簧振子做简谐运动的回复力表达式中,F为振动物体所受的合外力,k为弹簧的劲度系数
C.在波的传播方向上,某个质点的振动速度就是波的传播速度
D.在双缝干涉实验中,同种条件下用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更宽
E.在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象,狭缝宽度必须必波长小或者相差不多
13.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,从图中时刻开始,a点经过1秒钟运动路程为4m,下列说法中正确的是( )
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0.1s质点a通过的路程为0.4m
C.若该波波源从O点沿x轴正向运动,则在x=200m处接收到的波的频率将小于5Hz
D.若该波传播中遇到宽3m的障碍物能发生明显的衍射现象
14.将一根较长的弹性细绳沿x轴放置,左端记为坐标原点,将绳子拉平后,手握左端,以固定的频率和振幅上下抖动(简谐运动)。如图所示,从抖动开始计时,在t=0.3s时的波形如图所示,下列说法正确的是( )
A.手抖动绳的频率为2.5Hz
B.在t=0.75s时,A点的速度方向向上
C.在0~0.3s的时间内,质点B经过的路程为6cm
D.该列波遇到宽度为6m的障碍物时不能发生衍射
15.判断下列说法的正误。
(1)一切波都能发生折射和衍射现象。(____)
(2)水波的反射不遵从反射定律。(____)
(3)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时,才会发生衍射现象。(____)
(4)“闻其声不见其人”,是指声波的衍射现象。(____)
16.超声波比普通声波的波长小。(______)
17.蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索,蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此,你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征?尽可能用数量级来描述你的估算。
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?
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.B
【详解】
波发生明显衍射条件即为当波的波长大于障碍物尺寸或与障碍物尺寸相差不多
A.增大波源的振动频率,由公式可知,波长减小,则波不能发生明显衍射,故A错误;
B.减小波源的振动频率,由公式可知,波长增大,则波可能发生明显衍射,故B正确;
C.增大障碍物的长度,则波不能发生明显衍射,故C错误;
D.波能否发生明显衍射现象与波源和障碍物的相对运动无关,故D错误。
故选B。
3.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。
4.B
【详解】
设声速为,乙听到第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳朵中,故①
甲、乙两人与墙的位置如图所示,乙听到的第二声枪响必然是墙反射的枪声,由声波的反射定律和几何关系得:AC=
BC=AB=.
故乙听到第二声枪响的时间
②,
由①②得:.
A.
甲开枪后,与结论不相符,选项A不符合题意;
B.
甲开枪后,与结论相符,选项B符合题意;
C.
甲开枪后,与结论不相符,选项C不符合题意;
D.
甲开枪后,与结论不相符,选项D不符合题意;
5.C
【详解】
波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。故C与衍射现象相符,而看到水中月亮的倒影是光的反射现象,故C正确,ABD错误。
故选C。
6.A
【详解】
波发生明显衍射的条件是波长比缝、孔的宽度或障碍物的尺寸相差不多,或者更大时.高频部分的波波长知,可见损失的是高频部分,A正确.
7.B
【详解】
小孔的宽度与水面波波长差不多,而挡板的长度却比波长大得多,故经过一段时间,区域Ⅱ会因为衍射而弥漫水面波,区域Ⅰ却不能发生明显衍射现象。
故选B。
8.B
【详解】
为使水波能带动叶片振动,则只需水波能发生明显衍射,即增加水波的波长,根据可知,在波速不变的情况下可增加水波的周期,或者减小频率;
A.提高波源频率,与结论不相符,选项A错误;
B.提高波源周期,与结论相符,选项B正确;
C.减小波源距桥墩的距离,与结论不相符,选项C错误;
D.增加波源距桥墩的距离,与结论不相符,选项D错误;
故选B.
9.B
【详解】
相干结果相同点振动步调一致,与波源的路程差为0或半波长的偶数倍,P、Q的中垂线到P、Q的路程差为0,为振动加强点,与波源的路程差为半波长的偶数倍点的轨迹是中垂线上下两条曲线。
A.
图像与分析不符,故A错误。
B.
图像与分析相符,故B正确。
C.
图像与分析不符,故C错误。
D.
图像与分析不符,故D错误。
10.C
【详解】
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。
11.C
【详解】
A.海浪的机械振动频率不变,即海浪拍打海岸的周期与振动周期相同为8s,A错误;
B.根据
得,海浪的波长
离海岸越近,波长越小,即相邻波峰之间的距离变小,B错误;
C.悬挂在船上的单摆振动属于受迫振动,其振动频率决定于驱动力频率,与固有频率无关,
C正确;
D.机械波发生明显衍射的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多,离海岸更近时,海浪波长变小,故衍射现象不如较远处明显,D错误。
故选C。
12.ABE
【详解】
A.简谐运动的周期由振动系统内部因素决定,与振动幅度无关,故A正确;
B.在简谐运动的回复力表达式中,对于弹簧振子,F为振动物体受到的合外力,k为弹簧的劲度系数,故B正确;
C.对于机械波,某个质点的振动速度与波的传播速度不同,横波两者垂直,纵波两者平行,故C错误;
D.在双缝干涉实验中,根据干涉条纹间距公式,同种条件下,因紫光波长小于红光,则用紫光做实验比红光做实验得到的条纹更窄,故D错误;
E.在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象,根据明显衍射的条件可知,狭缝宽度必须比波长小或者相差不太多,故E正确.
故选ABE。
【点睛】
单摆小角度摆动是简谐运动,重力的切线分力提供回复力;波的传播方向与质点的振动方向垂直的波是横波,波的传播方向与质点的振动方向平行的波是纵波;明显衍射的条件是狭缝宽度必须比波长小或者相差不太多。
13.BD
【详解】
由波形图可知,该波的波长为4m,由从图中时刻开始,a点经过1秒钟运动路程为4m,而振动质点在一个周期内走过的路程为4A,可知,其波的周期和频率分别为
,
A.由于波向x轴的正方向传播,从图示时刻开始,a质点向下运动,b质点也向下运动,可知,质点a先到平衡位置,质点b后到平衡位置,故A错误;
B.由于周期是0.2s,从图示时刻开始,经过0.1s质点a刚好到最低点,即质点a通过的路程为0.4m,故B正确;
C.机械波在传播过程中,根据多普勒效应可知,在x=200m处接收到的波的频率大于5Hz,故C错误;
D.由于波长等于4m,大于障碍物的尺寸3m,故能发生明显的衍射现象,故D正确。
故选BD。
14.ABC
【详解】
A.由图可知波传播个波长用时0.3s,则该波的周期T=0.4s,频率
故A正确;
B.0.3s时,A点由平衡位置向上振动,在t=0.75s时,即再经过0.45s,A点的速度方向向上,故B正确;
C.0.2s时,B开始振动,经0.1s到达波谷位置,在0~0.3s的时间内,质点B经过的路程为一个振幅,即6cm,故C正确;
D.由图知,波长λ=2m,发生明显衍射的条件是波长跟障碍物尺寸差不多,所以该列波遇到宽度为6m的障碍物时不能发生明显衍射,故D错误。
故选ABC。
15.正确
错误
错误
正确
【详解】
略
16.正确
【详解】
人耳最高感觉到的频率是20000Hz,频率高于20000Hz的声波,称为超声波,根据
则频率高,波长小。
17.见解析
【详解】
我们人耳能听见的声音频率范围在到之间,蝙蝠发出的是超声波,频率大于。
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。