3.3波的反射、折射和衍射
自主提升过关练(含解析)
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A.在摆角很小时,单摆的周期与振幅有关
B.只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力的频率
C.只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多,波才能发生衍射
D.受迫振动系统在非共振状态时,同一振幅对应的驱动力频率一定有两个
2.我们生活中的物理现象随处可见,下列物理现象分别属于波的( )
(1)“闻其声而不见其人”;
(2)在春天里一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;
(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;
(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。
A.反射、衍射、干涉、多普勒效应
B.折射、衍射、多普勒效应、干涉
C.反射、折射、干涉、多普勒效应
D.衍射、反射、干涉、多普勒效应
3.如图所示,图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像,从该时刻起,下列说法正确的是( )
A.经过0.05s时,质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离
B.经过0.15s,P质点沿x轴的正方向移动了3m
C.经过0.1s时,质点Q的运动方向沿y轴负方向
D.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物,能发生明显衍射现象
4.如图为时刻的波形图,波速为1.2m/s,下述错误的是( )
A.振源振动的频率为2.5Hz
B.若质点a比质点b先回到平衡位置,则波沿x轴负方向传播
C.波源O点在时刻位移为7.5cm
D.该波遇到1m的障碍物将不会发生衍射
5.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
6.如图所示是水波遇到小孔后的图像,图中每两条实线间的距离表示一个波长,其中正确的图像是( )
A.B.C. D.
7.如图所示,S是波源,MN是带孔的挡板,其中M固定、N可以上下移动,为了使原来振动的A点停止振动,可采用的办法是( )
A.减小波源S的频率 B.波源S向右移动靠近小孔
C.减小波源S的波长 D.挡板N上移一点
8.如图所示,一小型渔港的防波堤两端MN相距约60m,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,下列说法中正确的是( )
A.假设波浪的波长约为10m,则A、B两处小船完全不受波浪影响
B.假设波浪的波长约为10m,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50m,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50m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
9.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
10.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
11.如图所示,S为波源,M、N是两块挡板,其中M板固定,N板可左右移动,两板中间有一狭缝,此时观察不到A点振动,为了使A点能发生振动,可采用的方法是( )
A.增大波源的频率 B.增大波源的振幅
C.将波源S向左移 D.将N板向左移
12.下列关于机械波的说法正确的是( )
A.各质点都在各自的平衡位置附近振动,不随波迁移
B.波发生反射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
C.一列机械波通过不同介质时,波长和频率都会发生变化
D.发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多
13.一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t与(t+0.2s)两个时刻,x轴上(-3m,3m)区间的波形完全相同,如图所示。图中M、N两质点在t时刻的位移均为(a为质点的振幅),下列说法中正确的是( )
A.该波的最小波速为20m/s
B.(t+0.1s)时刻,x=2m处的质点位移一定为a
C.从t时刻起,x=2m处的质点比x=2.5m的质点先回到平衡位置
D.从t时刻起,在质点M第一次到达平衡位置时,质点N恰好到达波峰
E.该列波在传播过程中遇到宽度为1m的狭缝时会发生明显的衍射现象
14.图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图乙为媒质中平衡位置在x=0.5m处的质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A.波速为0.5m/s
B.该波沿x轴负方向传播
C.当t=6s时,x=2m的质点恰好回到平衡位置
D.该波在传播过程中,若遇到宽度为2m的障碍物,会发生明显衍射现象
15.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0.4m
C.这列波的频率为50Hz
D.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
二、解答题
16.某测量员是这样利用回声测距离的:他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪,经过 1.00s 第一次听到回声,又经过 0.50s 再次听到回声。已知声速为 340 m/s,则两峭壁间的距离为多少?
17.甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼,两船相距24m,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?
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参考答案:
1.D
【解析】
A.由单摆周期公式
可知,单摆的周期与振幅无关,故A错误;
B.受迫振动的频率总等于驱动率的频率,当驱动力的频率接近物体的固有频率时,振动显著增强,当驱动力的频率等于物体的固有频率时即共振,故B错误;
C.波发生明显衍射的条件是:障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多;但如果障碍物或孔的尺寸比波长大,就不能发生明显的衍射现象,故C错误;
D.根据共振图像可知,一个受迫振动系统在非共振状态时,同一振幅对应的驱动力频率一定有两个,故D正确。
故选D。
2.D
【解析】
(1)“闻其声而不见其人”,听到声音,却看不见人,这是声音的衍射;
(2)春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;
(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,音叉发出两个频率相同的声波相互叠加,从而出现加强区与减弱区。这是声音的干涉;
(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。音调变高就是频率变高,因此这是多普勒效应现象。
故选D。
3.D
【解析】
A.根据乙图可知周期,此时P点在平衡位置向上振动,所以波沿x轴正方向传播,经过0.05s时,即经过,P达到波峰处,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离,故A错误;
B.该波的波速
经过0.15s,波沿x轴的正方形传播了
但是质点不会沿波的传播方向移动,只会在平衡位置附近振动,故B错误;
C.经过0.1s时,即经过,质点Q到达波谷,故C错误;
D.该波的波长,当障碍物的尺寸比波长小、或跟波长差不多时能够发生明显的衍射,所以若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物,能发生明显衍射现象,故D正确。
故选D。
4.D
【解析】
A.由题图可知
又
所以振源振动的频率为
A正确,不符合题意;
B.若质点a比质点b先回到平衡位置,则可知a质点正在向下运动,b质点正在向下运动,根据同侧法可知,该波沿x轴负方向传播,B正确,不符合题意;
C.根据题意可得该波源O点的振动方程为
当
时
C正确,不符合题意;
D.衍射现象时波特有的一种现象,任何情况下都会发生衍射,所以当该波遇到1m的障碍物还会发生衍射,D错误,符合题意。
故选D。
5.A
【解析】
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.
6.D
【解析】
根据发生明显衍射的条件,即当波长与小孔、障碍物尺寸相当或大于小孔、障碍物的尺寸会发生明显的衍射现象,波遇到小孔发生明显的衍射现象时,小孔处相当于新的波源;
故选D。
7.C
【解析】
为了使原来振动的A点停止振动,即让衍射现象不明显,可以减小波长的大小,或增大缝的宽度。因为波长 ,增大波源的频率,可以减小波长。故C正确,A、B、D错误。
故选C。
8.D
【解析】
AB.假设波浪的波长约为10m,而防波堤两端MN相距约60m,小于防波堤两端距离,不会有明显的衍射现象,受到影响较小,但并不是完全没有影响,故AB错误;
CD.假设波浪的波长约为50m,而防波堤两端MN相距约60m,接近防波堤两端距离,会有明显的衍射现象,故小船受到明显的波浪影响,故C错误,D正确。
故选D。
9.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.C
【解析】
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。
11.D
【解析】
观察不到A点振动,说明衍射现象不明显,要使得衍射现象明显,狭缝的尺寸要和波长差不多或者比波长小些。因此可以减小波源的频率,增大波源的波长;或将N板向左移,减小狭缝的尺寸。故 ABC错误,D正确。
故选D。
12.A
【解析】
A.机械波在介质中传播时,由于各质点间相互作用,前一质点带动相邻的后一质点在其平衡位置附近振动,但各质点并不随波迁移,A正确;
B.波发生反射时在同一介质中,频率、波长和波速均不变,B错误;
C.频率由波源决定,波通过不同介质时,频率不变,波长、波速改变,C错误;
D.发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多,D错误。
故选A。
13.ACE
【解析】
A.由图知波长,由于与两个时刻的波形相同,经过了整数倍周期的时间,则
可得到最大的周期为,由会得最小波速为
故A正确;
B.由于周期不确定,时间不一定等于半个周期,则时刻,处的质点不一定到达波峰。位移不一定是,故B错误;
C.简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻处的质点向下运动,返回平衡位置的时间大于,而处的质点到达平衡位置时间等于,所以处的质点比的质点先回到平衡位置,故C正确;
D.根据数学知识可知质点M和N之间的距离等于,由波形可知,质点M第一次到达平衡位置时,质点N不在波峰,故D错误;
E.当障碍物的尺寸与波长相同或比波长小时,能发生明显衍射,该波波长为4m,则该列波在传播过程中遇到宽度为1m的狭缝时会发生明显的衍射现象,故E正确。
故选ACE。
14.AD
【解析】
A.从图中可得波长
周期
由公式得
故A正确;
B.t=2s时x=0.5m处的质点向上运动,故波的传播方向沿x轴正方向传播,故B错误;
C.t=2s时,x=2m处的质点位于波谷,从t=2s到t=6s经过时间是一个周期,质点恰好回到波谷,故C错误;
D.由于该波的波长为4m,所以该波在传播过程中若遇到2m的障碍物,能发生明显的衍射现象,故D正确。
故选AD。
15.BCD
【解析】
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。
16.425m
【解析】
声波从测量员处发出后经距离较近的峭壁1反射回测量员处共用时为
t1=1.00s
则峭壁1到测量员的距离为
声波从测量员处发出后经距离较远的峭壁2反射回测量员处共用时为
t2=1.00s+0.50s=1.50s
则峭壁2到测量员的距离为
故两峭壁间的距离为
17.m/s,会发生
【解析】
由题意可知
设此波的波长为,则有
得
所以
由于
大于竖立电线杆的尺寸,所以当波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。
试卷第页,共页