3.3波的反射、折射和衍射 学科素养提升练(word版含答案)

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名称 3.3波的反射、折射和衍射 学科素养提升练(word版含答案)
格式 docx
文件大小 311.6KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-22 04:12:13

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文档简介

3.3波的反射、折射和衍射 学科素养提升练(解析版)
一、选择题
1.在水波槽的衍射实验中,打击水面的振子振动频率是10Hz,水波在水槽中的传播速度为0.5m/s。为能观察到显著的衍射现象,小孔的宽度可以为(  )
A.0.15m B.0.05m C.0.5m D.5m
2.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
3.关于波的衍射,下列说法正确的是(  )
A.衍射是机械波特有的现象
B.对同一列波,缝、孔或障碍物越大衍射现象越明显
C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
D.声波容易发生明显的衍射现象是由于声波的波长较长
4.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
5.“超”可用于探测人体内脏的病变状况。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(式中是入射角,是折射角,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,入射点与出射点之间的距离是,入射角为,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度为(  )
A. B.
C. D.
6.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
7.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
8.如图所示,圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰,下列说法正确的是(  )
A.水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射
B.水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射
C.水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射
D.水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射
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.如图所示,正中O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,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.阴影Ⅲ以外区域
11.如图所示,实线是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图,则下列说法正确的是(  )
A.这列波的波长为12m
B.在t=0.2s时,x=6cm处的质点速度沿y轴正方向
C.这列波的波速可能为0.4m/s
D.这列波遇到5m宽的物体,能发生明显的衍射现象
12.如图所示,甲为波源,M、N为两块挡板,其中M板固定,N板可移动,两板中间有一狭缝。此时测得乙处点没有振动。为了使乙处点能发生振动,可操作的办法是(  )
A.增大甲波源的频率
B.减小甲波源的频率
C.将N板竖直向下移动一些
D.将N板水平向右移动一些
13.一列简谐横波在x轴上传播,t时刻的波形图如图甲所示,质点A从t+0.3 s时刻开始计时,振动图像如图乙所示,若设+y方向为振动正方向,则下列说法中正确的是(  )
A.该简谐横波沿x轴负方向传播
B.该简谐横波波速为10 m/s
C.若该波发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4 m大得多
D.在t+0.5 s时刻,质点A的加速度比质点B的大
14.如图所示,图甲为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t=2s 时刻的波动图像,图乙为质点 P 的振动图像。下列说法正确的是(  )
A.波沿 x 轴正方向传播
B.再经过 1s 时间,质点 p 向左传播到 0m 位置
C.该波可以与另一列频率为 0.5Hz 的波发生稳定的干涉
D.波在传播过程中遇到 3m 大小的障碍物能发生明显的衍射
E.两列该波相向运动,加强点的振幅为 0.4m
15.一列简谐横波在t=0.6s时的波形图如图甲所示,此时P、Q两质点的位移相等,波上x=15m处的质点A的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是(  )
A.这列波沿x轴正方向传播
B.这列波的波速为0.06m/s
C.从t=0.6s时刻开始,质点P比质点Q早回到平衡位置
D.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为15m的障碍物,这列波不能发生明显衍射现象
二、解答题
16.为什么我们有时能听到墙后面的声音?
17.为了测出海底的深度,现用波长为3.4 cm的超声波向海底定向发射,经过0.8 s,探测仪器收到发射出去的超声波返回的讯号,超声波在海水中的波长为15.3 cm,超声波在空气中的波速为340 m/s,则海底有多深?
参考答案
1.B
【详解】
根据

且只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小时,才能够观察到明显的衍射现象,所以只有0.05m符合要求。
故选B。
2.D
【详解】
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。
3.D
【详解】
AC.衍射是一切波特有的现象,AC错误;
B.对同一列波,缝、孔或障碍物越大衍射现象越不明显,B错误;
D.声波的波长1.7 cm到17m之间,17m左右的障碍物或孔,声波都能发生明显衍射,所以声波容易发生明显的衍射现象是由于声波的波长较长,D正确。
故选D。
4.D
【详解】
(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。
5.D
【详解】
画出波的传播示意图如图所示
由题意

由几何知识有
解得
故D正确,ABC错误。
故选D。
6.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。
7.B
【详解】
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。
8.B
【详解】
根据衍射定义,水波进入阴影以外两侧的区域叫做波的衍射,不一定非得绕到障碍物后面的每一点。
故选B。
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】
ACD.由题图中可直观看出,半波长为实虚两圆半径之差,且可看出挡板A的尺寸比波长大得多,而小孔B与波长长度差不多。据波发生明显衍射的条件知道,该波在挡板A处的衍射现象很不明显,即可认为波沿直线传播,故Ⅰ区内水面无波形,故ACD错误;
B.该波的波长与小孔B差不多,能够产生明显的衍射,故在阴影区Ⅲ、Ⅱ之内,明显存在衍射波的波形,故B正确。
故选B。
11.C
【详解】
A.根据图中虚线可以看出波长为12cm,选项A正确
B.因为波沿x轴正方向传播,根据平移法,可以得到在t=0.2s时,x=6cm处的质点速度沿y轴负方向,选项B错误;
C.根据图像可知,波传播的距离
波的速度
选项C正确;
D.因为波长远小于5m,所以不会发生明显的衍射现象,选项D错误。
故选C。
12.B
【详解】
乙处点没有振动,说明波没有衍射过去,原因是MN间的缝太宽或波长太小,因此若使乙处质点振动,可采用N板上移减小间距或增大波的波长,波速恒定,根据
可知减小甲波源的频率即可,ACD错误,B正确。
故选B。
13.ABD
【详解】
A.由题图乙可知t+0.3 s时刻,质点A位于y轴正方向的最高点,质点振动周期为T=0.4 s,可知t时刻质点A位于平衡位置且速度方向沿y轴负方向,根据题图甲结合“同侧法”易知波沿x轴负方向传播,A正确;
B.由题图甲可知波长为λ=4 m,故波速
B正确;
C.根据能发生明显衍射现象的条件,障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象,C错误;
D.从t时刻到t+0.5 s时刻,经历时间
在t+0.5 s时刻,质点A到达波谷,质点B到达平衡位置,可知质点A的位移比质点B的大,则质点A的加速度比质点B的大,D正确。
故选ABD。
14.CDE
【详解】
A.从乙图可知, 时刻,P质点正在平衡位置向方向振动,波沿 x 轴负方向传播故A错;
B.质点不随波逐流,故质点P只是以所处的平衡位置做简谐振动,故B错;
C.波的周期是,频率为,与其发生干涉的波的频率也为,所以C对;
D.发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长短或相差不多,故D对;
E.当两列该波相向运动时,两列波形成稳定干涉,加强点的振幅为,E对。
故选CDE。
15.AC
【详解】
A.根据振动图像,质点A在t=0.6s时向下振动,所以在波动图像上质点A向下振动,得到波的传播方向沿x轴正方向传播,A正确;
B.从甲图可知波长为λ=20m,从乙图可知振动周期为T=1.2s,所以波速为
B错误;
C.波的传播方向沿x轴正方向传播,在t=0.6s时,质点P向上振动,质点Q向下振动,质点P比质点Q早回到平衡位置。C正确;
D.因为障碍物尺寸小于波长,所以能发生明显衍射,D错误。
故选AC。
16.见解析
【详解】
这是声波的衍射现象,因为声波的波长通常大于墙的尺寸,能发生明显的衍射现象,因此我们有时能听到墙后面的声音。
17.612 m
【详解】

超声波的频率不变可得
海底深度