2019人教版选择性必修第一册第三章机械波第3节波的反射折射和（1）基础训练（word版含答案）

2019人教版选择性必修第一册 第三章 机械波 第3节 波的反射 折射和 （1） 基础训练
一、多选题
1．下列现象属于波的衍射现象的是（　　）
A．“隔墙有耳”
B．“空山不见人，但闻人语响”
C．“余音绕梁，三日不绝”
D．夏日雷声轰鸣不绝
2．a、b两种单色光形成细光束从水中射向水面，形成两束折射光和一束反射光，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．a光的折射率大
B．a光在水中的传播速度大
C．保持入射点不变，顺时针方向旋转入射光，则b光先消失
D．保持入射点不变，逆时针方向旋转入射光，则反射光旋转的角速度大于入射光旋转的角速度
E.在空气中，a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大
3．如图甲所示，B、C和P是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波I在介质中沿BP方向传播，P与B相距40cm，B点的振动图象如图乙所示；沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播，P与C相距50cm，C点的振动图象如图丙所示。在t=0时刻，两列波同时分别经过B、C两点，两列波的波速都为20cm/s，两列波在P点相遇，则以下说法正确的是（　　）
A．两列波的波长均为20cm
B．P点振动减弱点，振幅是为10cm
C．4.5s时P点在平衡位置且向下振动
D．波遇到40cm的障碍物将发生明显衍射现象
E.P点未加强点振幅为70cm
4．一列简谐横波沿x轴传播，甲图为t＝0时刻的波动图象，乙图为质点P的振动图象，则下列判断正确的是_____
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度为4m/s
C．经过0.5s，P沿波的传播方向前进2m
D．t＝0.5s时质点P速度最大
E.该波在传播过程中若遇到4m的障碍物，能发生明显衍射现象
5．一列简谐横波沿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
6．以下关于波的认识，正确的是（　　）
A．潜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．超声波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
二、单选题
7．一列横波沿ｘ轴正方向传播，波速50m/s，S为上下振动的振源，频率40Hz，在波上有一质点P，P与S在ｘ轴上的距离为为6.5ｍ，当S刚好通过平衡位置向上运动时（如图），质点P的运动情况是（ ）
A．刚好到达x轴上方最大位移处
B．刚好经过平衡位置
C．经过x轴上方某位置，运动方向向下
D．经过x轴下方某位置，运动方向向上
8．2019年4月10日人类第一次发布了世界上首张黑洞图像，利用了射电望远镜对电磁波的捕捉。下列关于波的说法，正确的是（　　）
A．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样
B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移一定大于振动减弱区域质点的位移
C．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低
D．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
9．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是
A．若增大入射角i，则b光最先消失
B．在该三棱镜中a光波速小于b光
C．若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽
D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高
10．一等腰直角三棱镜的截面如图所示，点是面上的一点，点是面上的一点，且。一单色细光束从面的点沿平行底面方向射入棱镜后，经面一次反射，恰从面的点射出。从面射出的光线，是图中的（　　）
A．① B．② C．③ D．④
11．下列说法中正确的是（　　）
A．波源与观察者互相远离时，接收到的波的频率会增大
B．受迫振动的频率与物体的固有频率有关
C．用惠更斯原理可以解释波的传播方向
D．波长越长的波，沿直线传播的特性越明显
12．下列关于机械波的描述正确的是（　　）
A．所有的机械波都必有波峰和波谷
B．波绕过障碍物继续传播的现象叫波的干涉
C．当波源和接收者间相互靠近时，接收者接收到的波的频率会逐渐降低
D．由惠更斯原理知道，波的折射是由于不同介质中波速不同
13．沿x轴从左向右有M、P、N三个质点（N点未出）在同一介质中，位于坐标原点O处的P质点在外力作用下在竖直方向做简谐运动，形成沿x轴双向传播的简谐波。t=0时刻波形如图所示，其中M点再经过1s时间（小于一个周期），位移仍与t=0时相同，但振动方向相反。N点与M点平衡位置距离为d（设波长为，），且振动方向总相反。下列说法正确的是（　　）
A．此时P点加速度为零 B．此时M点的振动方向竖直向下
C．N点平衡位置坐标为xN=10cm D．此简谐波在x轴上的传播速度为4cm/s
14．图1所示为一列简谐横波在t=0时的波动图象，图2所示为该波中x=4m处质点P的振动图象，下列说法正确的是（　　）
A．此波的波速为0.25m/s
B．此波沿x轴正方向传播
C．t=0.5s时质点P移动到x=2m处
D．t=0.5s时质点P偏离平衡位置的位移为0
15．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子的振动频率是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． B． C． D．
16．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3 m，已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，下列说法正确的是（ ）
A．波速为4m/s
B．质点P在1s内沿波的传播方向前进5m
C．这列波碰到3m宽的障碍物不能发生明显的衍射现象.
D．波的频率为1.25Hz
17．下列现象中利用波的反射的有（　　）
①手扶耳旁听远处的人说话
②医生给病人做超声波检查
③雷达的工作原理
④潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④
18．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心I区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断不正确的是（　　）
A．a、b光从I区域某点倾斜射出时，a光的折射角小
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．水对a光的折射率大于对b光的折射率
D．水下a、b光能射到图中I区域以外区域
三、实验题
19．如图所示，一简谐横波在某区域沿x轴传播，实线a为t=0时刻的波形图线，虚线b为t=时刻的波形图线，已知该简谐横波波源振动的频率为f=2.5Hz，虚线b与x轴交点P的坐标xp=1m．下列说法中正确的是
A．这列波的传播速度大小一定为20m/s
B．这列波一定沿x轴负向传播
C．可能有
D．
E.若该列波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象
四、解答题
20．一辆汽车做直线运动，前时间内平均速度为，后时间内平均速度为，则全程的平均速度为多少？
21．如图为由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，则观察者在这1 s内接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观察者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？
22．某波源由平衡位置开始振动，引起的一列简谐波沿x轴传播，波源振动一段时间后开始计时，如图甲所示为t=5s时的波形图，已知沿波的传播方向上依次有两个质点P、Q，并且两质点平衡位置间的距离小于30m，图乙为两个质点的振动图像，其中质点P的平衡位置坐标为x=9m。求：
(1)波的传播方向及波速的大小；
(2)波由P传到Q的过程中质点P比质点Q多走路程的可能值（取）。
五、填空题
23．借助运动传感器可用计算机测出物体运动的速度．如图所示，传感器系统由两个小盒子A、B组成，A盒装有红外线发射器和超声波发射器，它装在被测物体上，每隔0.3s可同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲；B盒装有红外线接收器和超声波接收器，B盒收到红外线脉冲时开始计时（红外线的传播时间可以忽略不计），收到超声波脉冲时计时停止．在某次测量中，B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s，由此可知，该物体A正________（选填“靠近”或“远离”）B盒运动，该物体运动的速度为________m/s．（超声波传播速度取340m/s）
24．地震发生时会产生两种主要的地震波--横波和纵波，这两种波的传播速度和破坏力如表格所示．2018年11月26日07时57分25秒，台湾海峡发生6.2级地震，福建地震局的观测系统首先捕捉到______波（选填“横”或“纵”），于07时57分52秒发布了地震预警信息；距离地震中心140km的厦门市民在手机上收到预警信息后再过______s才会有强烈的震感．
传播速度 破坏力
横波 4km/s 较强
纵波 7km/s 较弱
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AB
【详解】
“余音绕梁，三日不绝”和夏日雷声轰鸣不绝主要是声音的反射现象引起的，而“隔墙有耳”和“空山不见人，但闻人语响”均属于波的衍射现象。
故选AB。
2．BCE
【详解】
A．b光的偏折程度大于a光的偏折程度，由折射定律可知，b光的折射率大于a光的折射率， A错误；
B．根据
知，a光的折射率小，则a光在水中的传播速度大， B正确；
C．保持入射点不变，顺时针方向旋转入射光，入射角增大，折射角也随之增大，由于b光的折射角大于a光的折射角，b光先达到临界角，所以b光先发生全反射，先消失， C正确；
D．保持入射点不变，逆时针方向旋转入射光，入射角减小，反射角也减小，相同时间内，反射光与入射光转过的角度相同，所以它们的角速度相等， D错误；
E．a光的折射率小，波长长，而干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光的相邻亮条纹间距大， E正确。
故选BCE。
3．ACE
【详解】
A．由图知，两列波的周期都是
T=1s
可得波长
=0.2×1m=0.2m=20cm
故A正确；
BE．根据题意有：
PC-PB=50cm-40cm=10cm=0.1m=
而t=0时刻两波的振动方向相反，则P是振动加强的点，振幅等于两波振幅之和，即为70cm，故B错误，E正确；
C．波从C传到P的时间为
t=s=2.5s
波从B传到P的时间为
t=s=2s
在t=2.5s时刻，横波II与横波I两波叠加，质点P经过平衡向下运动，在t=4.5s时刻，经过了两个周期，质点经过平衡向下运动，故C正确；
D．因波长为20cm，则当波遇到40cm的障碍物将不会发生明显衍射现象，故D错误。
故选ACE。
4．BDE
【详解】
A．在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；
B．由甲读出该波的波长为λ=4m，由乙图读出周期为T=1s，则波速为v==4m/s，故B正确；
C．简谐横波沿x轴传播，质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不随波的传播方向向前传播，故C错误；
D．t＝0.5s时质点P在平衡位置，速度最大，选项D正确；
E．由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到4m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故E正确．
【点睛】
根据波动图象能读出波长、由质点的振动方向判断波的传播方向，由振动图象读出周期和质点的振动方向等等，都学习振动和波部分应具备的基本能力，要加强训练，熟练应用．
5．ACE
【详解】
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。
6．ABD
【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不正确；
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ABD。
7．D
【详解】
由v=λf得，波长；因，即PS=5λ；则当质点S恰好通过平衡位置向上运动，结合波形可知，此时刻P质点正经过x轴下方某位置，运动方向向上，不在最大位移处，加速度方向向上，故D正确，ABC错误．
8．C
【详解】
A．两列波在同一空间相遇，需要波的频率相等，才能形成稳定的干涉图样，故A错误；
B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的振幅最大，振动减弱区域的质点的振幅最小，但所有的质点都在平衡位置附近振动，位移有大有小，两种质点的位移不能比较大小，则B错误；
C．根据多普勒效应可知，当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低，故C正确；
D．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生明显的衍射现象，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A、根据折射率定义公式，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb，若增大入射角i，在第二折射面上则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故A错误．B、光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb，根据分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，故B错误. C、a光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此a光条纹间距大于b光条纹间距，故C正确．D、光线a的折射率较小，频率较低；根据，则a光光子能量较小，则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能Ekm较小，根据qUc=Ekm，则a光的遏止电压低，故D错误．故选C．
【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系．
10．C
【详解】
根据几何关系，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，由折射定律，通过光的可逆性，可知出射光线仍然与AB平行。
故选C。
11．C
【详解】
A．根据多普勒效应，当波源与观察者互相远离时，接收到的波的频率会减小，选项A错误；
B．受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，选项B错误；
C．用惠更斯原理可以解释波的传播方向，选项C正确；
D．波长越短的波不容易发生衍射，沿直线传播的特性越明显，选项D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．只有横波才有波峰和波谷，故A项错误；
B．波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射，故B错误；
C．根据多普勒效应可以知道，波源与观察者相互靠近时，观察者接收的波的频率会变大，故C项错误；
D．用惠更斯原理知道，波的折射是由于不同介质中波速不同，故D项正确；
故选D。
13．C
【详解】
A．此时P点位于波峰，加速度达到负向最大值，故A错误；
B．y轴左侧的波沿负x轴方向传播，此时M点正位于波传播方向的下坡上，所以振动方向为竖直向上，故B错误；
C．由题图可知两列波的波长均为λ=12cm，设M点平衡位置的坐标为xM，根据三角函数知识可知
解得
根据对称性可知x=4m处的质点振动方向与M点振动方向始终相同，由题意可知N点的坐标与x=4m之间的距离应满足
又因为
解得
所以N点平衡位置坐标为
故C正确；
D．设波的周期为T，M点从初始位置第一次运动到平衡位置的时间为
由题意可知在0~1s时间内，质点M运动的时间为
解得
所以此简谐波在x轴上的传播速度为
故D错误。
故选C。
14．D
【详解】
A．由图可知，周期T=1.0s，波长λ=4m ，则波速
选项A错误；
B．x=4m处的质点在t =0时刻向下振动，根据上下坡法知，波沿x轴负方向传播，选项B错误；
C．机械波传播过程中，质点只能在自己平衡位置附近上下振动，而不随波迁移，选项C错误；
D．t=0.5s时，质点P 运动到平衡位置向上振动，偏离平衡位置的位移为零，选项D正确；
故选D。
15．D
【详解】
水波的频率与振子的频率一样，根据波速公式得
.
当小孔与障碍物的尺寸比波长小或差不多时，能发生明显的衍射现象。故选D。
16．D
【详解】
A．由题图知，任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为，则周期为，由图可知，该波的波长是，所以波速
故A错误；
B．简谐横波沿x轴正方向传播，质点P只平衡位置附近振动，不沿波传播方向移动，故B错误；
C．波长为，大于宽约的障碍物尺寸，能发生明显的衍射现象，故C错误；
D．根据公式
故选项D正确。
故选D。
【点睛】
解决本题的关键能够从波动图象中获取信息，知道波动与振动的关系，知道发生明显衍射的条件。
17．D
【详解】
①手扶耳旁听远处的人说话，利用声波的反射使能量集中，听得更清楚，①正确；
②超声波检查身体利用了波的反射，②正确；
③雷达则是利用了电磁波的反射，③正确；
④潜艇声呐探测都利用了超声波的反射；④正确；
故选D。
18．C
【详解】
AC．由题分析可知，b光在I区域边缘发生了全反射，a光Ⅱ区域边缘发生了全反射，则知a光的临界角比b光的临界角大，由知，水对a光的折射率小于对b光的折射率，由折射定律知：a、b光从I区域某点倾斜射出时，a光折射角小，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意；
B．水对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，由c=λf知，在真空中，因光速c不变，则有a光的波长大于b光的波长。故B正确，不符合题意；
D．水下a、b光经水面反射后均能射到图中I区域以外区域，故D正确，不符合题意。
故选C。
19．ADE
【详解】
波的周期为，由图读出波长λ=8m，则波速，选项A正确；根据题中条件不能确定传播的方向，故选项B错误；若波向右传播，则 t=nT+=0.4n+0.05(s) (n=0,1,2,3,……) ，当n=2时， t =0.85s，选项D正确；若波向做传播，则 t=nT+=0.4n+0.35(s) (n=0,1,2,3,……) ，当 t =1.45s，n不能取整数，故选项C错误；因波长为8m，则若该列波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象，选项E正确；故选ADE.
点睛：在求解机械波的问题中，关键是首先从波形图中获取信息，知道波传播一个波长对应于质点振动一个周期，当波的传播方向不确定时要考虑多解问题.
20．50km/h
【详解】
根据平均速度的定义，全程的平均速度应是全程的位移和全程的时间之比，因为
所以
21．19个，340m
【详解】
[1]观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，就等于观察者接收到的波的频率。如果观察者不动，则1s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，然而当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波。
[2]要想让观察者完全接收不到波，他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源。由s＝vt得
s＝340×1m＝340 m
即观察者每秒要远离波源340m。
22．(1)沿x轴正方向传播，1m/s；(2)6.5cm，26.5cm，46.5cm，66.5cm
【详解】
(1)5s时质点P位于平衡位置，所以图乙中实线为P的振动图线，虚线为Q的振动图线，5s时质点P位于平衡位置向上振动，故波沿x轴正方向传播。由图像可知，振动周期为8s，波长为8m，则波速为
(2)由题意可知，Q在P右侧，即波由P传到Q，由P、Q两质点的振动图像可知，P比Q多振动
Q到P的距离为
由于
则
k=0，1，2，3
设振幅为A，四分之一周期P的路程为A，再八分之一周期P的路程为，所以P比Q多走的路程为
当k=0时
s=6.5cm
当k=1时
s=26.5cm
当k=2时
s=46.5cm
当k=3时
s=66.5cm
所以波由P传到Q的过程中质点P比质点Q多走路程的可能值为：6.5cm，26.5cm，46.5cm，66.5cm。
23．远离； 5.7
【解析】
【详解】
根据题意得：B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s，时间变长，由s=vt知，s变大，故A盒运动方向是远离B盒；
由运动学公式s=vt，得s1=vt1=340×0.15=51m，s2=vt2=340×0155=52.7m
由
得v==5.7m/s
【点睛】
本题综合考查速度和声波的计算，确定声音传播的时间是本题的重点，注意紧扣公式然后找出相关物理量才是解答本题的关键．
24．纵 8
【分析】
因纵波的传播速度大于横波，可知福建地震局的观测系统首先捕捉到纵波；根据t=s/v计算横波传到厦门的时间，然后计算市民感到震感的时间.
【详解】
因纵波的传播速度大于横波，可知福建地震局的观测系统首先捕捉到纵波；根据，即从地震发生到横波传到距离地震中心140km的厦门市需要时间为35s，市民在手机上于07时57分52秒收到预警信息，此时地震已经发生了27s，则再过8s才会有强烈的震感．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页