3.3 波的反射、折射和衍射
一、单选题
1.如图所示,O是水面上一波源,实线和虚线分别表示该时刻的波峰和波谷,A是挡板,B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 D.没有阴影的区域
2.如图,P为桥墩,A为靠近桥墩浮在水面的叶片,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.增大波源振幅 B.减小波源振幅 C.减小波源距桥墩的距离 D.降低波源频率
3.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.②④
4.对于波的折射现象,下列说法正确的是( )
A.当入射速度小于折射速度时,折射光线偏离法线
B.当波垂直界面入射时,传播方向不改变,波速和波长都不改变
C.在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变
D.波发生折射时一定不会发生反射现象
5.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
6.一只汽船以4 m/s的速度在无风的河面上航行,船上发出一声鸣笛,旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音,设声音在空气中的传播速度为340 m/s。则悬崖离汽船鸣笛的位置( )
A.504 m B.516 m C.1 008 m D.1 032 m
7.根据波的反射和折射原理,以下说法正确的是( )
A.声波从空气传到平静的湖面上,声波只在水面处发生反射
B.声波从空气传到平静的湖面上,声波只在水面处发生折射
C.声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射
D.声波从空气传到平静的湖面上时既不发生反射又不发生折射
8.关于机械波的衍射,下列说法错误的是( )
A.波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫波的衍射
B.一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象
C.波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时宽度越小衍射越明显
D.波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越小衍射越明显
9.下列说法正确的是( )
A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期与其摆长成正比
B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变
C.一列水波遇到障碍物发生衍射,衍射后的水波频率变化
D.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向
10.下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A.衍射是机械波特有的现象
B.对同一列波,缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显
C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
D.声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较小
二、多选题
11.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
12.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反射
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
13.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50 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50 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
三、填空题
14.如图所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图,_________情况中水波的频率最大;____________情况中水波的频率最小。
15.反射现象:波遇到介质界面(如水遇到挡板)时会返回____继续传播的现象。
16.夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,这是声波的________现象;“闻其声而不见其人”这是声波的________现象。
17.某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,波速为340 m/s,在海水中的波长为4.5 m。
(1)该波的频率为___________Hz,在海水中的波速为___________m/s。
(2)若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声,则海水深为多少___________?
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动,则经过多长时间听到回声___________?
18.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)
19.国庆期间,小明一家驾车去山区旅行,汽车以72km/h的速度在平直的公路上匀速行驶,公路前方有一座高山,汽车鸣笛4s后小明听到回声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s。
(1)人们利用声音的反射做成了回声测距系统,运用该系统______(填“能”或“不能”)测量地球和月球之间的距离,原因是__________________。
(2)小明听到回声时距离高山多远______?
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.B
【详解】
从图中可以看出挡板A比水波的波长大得多,因此波不会绕过挡板A,在挡板A后面产生“阴影区”;而小孔B的大小与波长相差不多,能发生明显的衍射现象,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.D
【详解】
水波波速不变,波源频率增大,波长减小,衍射现象不明显,反之波源降低频率,波长增大,衍射现象更明显,可以使水波能带动叶片振动,而与波源距桥墩的距离,波源振幅无关,故A BC错误,D正确。
故选D。
3.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。
4.C
【详解】
A.当入射速度小于折射速度时,折射光线不一定偏离法线,当入射角为零度时,折射光线与法线重合,故A错误;
B.当波垂直界面入射时,传播方向不改变,但波速和波长都发生改变,故B错误;
C.波的频率由波源决定,与介质无关,在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都改变,故C正确;
D.波发生折射时在同一个界面也可发生反射现象,故D错误。
故选C。
5.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。
6.B
【详解】
汽船向悬崖靠近,3 s行驶了
声波3 s内传播的距离
所以悬崖离汽船的鸣笛位置
故B正确。
故选B。
7.C
【详解】
根据波的反射和折射原理,声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射,故C正确,ABD错误。
故选C。
8.D
【详解】
A.波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫波的衍射,故A正确,不符合题意;
B.一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象,故B正确,不符合题意;
C.波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时宽度越小衍射越明显,故C正确,不符合题意;
D.波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越长衍射越明显,故D错误,符合题意。
故选D。
9.B
【详解】
A. 根据
可知在同一地点,单摆做简谐振动的周期与其摆长的平方根成正比,选项A错误;
B. 弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变,选项B正确;
C. 一列水波遇到障碍物发生衍射,衍射后的水波频率不变,选项C错误;
D. 已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,但是初始时刻的振动方向未知,则不可以确定振子在任意时刻运动速度的方向,选项D错误。
故选B。
10.B
【详解】
AC.衍射是波特有的现象,只要是波就能发生衍射现象,AC错误;
B.对同一列波,缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显,B正确;
D.声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较长,D错误。
故选B。
11.BD
【详解】
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。
12.ABCD
【详解】
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正确;
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ABCD。
13.AD
【详解】
A、B处小船受到波浪影响是因为水波发生明显的衍射,波浪能传播到A、B处的结果,由于当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候,会发生明显的衍射现象。假设波浪的波长约为,则不能发生明显衍射,而当波浪的波长约为,则能发生明显衍射。
故选AD。
14.c a
【详解】
由图知a图衍射现象最明显,c图最不明显,则a中波长最长,则频率最小;c中波长最短,则频率最大。
15.原介质
16.反射 衍射
【详解】
夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,是由于声音在云层间来回传播,这是声音的反射;
“闻其声而不见其人”,听到声音,却看不见人,这是声音的衍射。
17.340 1530 382.5 m 0.498 s
【详解】
(1)波的频率为
因波的频率不变,则在海水中的波速为
v海=λf=1530m/s
(2) 若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声,则海水深为
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动,则听到回声的时间
18.17m
【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=17m
19.不能 声音的传播需要介质,太空是真空,不能传播声音 640m
【详解】
(1)人们利用声音的反射做成了回声测距系统,声音的传播需要介质,太空是真空,不能传播声音,故不能用来测地球和月球之间的距离。
(2)汽车行驶速度
由可得,从鸣笛到听到回声时行驶的路程
声音传播的路程
,
设小明听到回声时汽车到高山的距离为,如图所示
则结合图示可得
则有
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