3.3 波的反射、折射和衍射 同步练习（word版含答案）

3.3 波的反射、折射和衍射
一、单选题
1．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
2．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
3．如图，在观察水面波的衍射的实验装置中，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离等于一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列表述中正确的是（　　）
A．不能观察到波的衍射现象
B．挡板前后波纹间距离相等
C．如果将孔AB扩大，能观察到更明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
4．一列水波穿过小孔发生了明显衍射现象，衍射后水波与衍射前水波相比（　　）
A．波长变短 B．频率变高 C．波速不变 D．振幅不变
5．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
二、多选题
6．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，缝或孔、障碍物尺寸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．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长
7．如图所示，为在水面上振动的波源，、为水面上的两块挡板，其中板可以移动，两板中间有一狭缝，此时测得处水没有振动．为使处水也能发生振动，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．移动使狭缝的距离增大 D．移动使狭缝的距离减小
8．关于波的衍射，下列说法中正确的是（　　）
A．衍射是一切波的特性
B．波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越不明显
C．发生波的衍射时必须有两个波源
D．波的衍射也是由于波的叠加产生的
9．如图所示，有一人在河边钓鱼，浮标位于A点，S为在水面上沿竖直方向振动的波源，M、N是水面上的两块固定挡板，两板中间有一狭缝。波源S的振动引起其浮标上下振动，下列说法正确的是（　　）
A．减小波源的振幅，可以减小波源S的振动对浮标的影响
B．增大波源的振幅，可以减小波源S的振动对浮标的影响
C．减小波源的振动频率，衍射现象更明显
D．增大波源的振动频率，衍射现象更明显
10．一列简谐横波在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
三、填空题
11．“只闻其声，不见其人”，这是声波的________现象；如图是不同频率的水波通过相同的小孔所能达到区域的示意图，则其中水波的频率最大的是________图．
12．如图所示，是一演示波的衍射的装置，S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板中有一狭缝，此时测得图中A处水没有振动，为了使A处的水也能发生振动，则可以使M、N两板的间距_____（填“变大”或“变小”）。

13．在做水波通过小孔发生衍射的实验时，激发水波的振动器频率为，水波在水槽中的波速为。为使实验效果更明显，小孔直径d应为_________。
四、解答题
14．观察水波衍射的实验装置示意图如图所示。AC和BD是两块挡板，两板间有一狭缝AB，O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长如何使衍射现象更明显？为什么？
15．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？
16．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？
17．一只汽船以的速度在无风河面上航行，船上发出声鸣笛，旅客在后听到前方悬崖反射回来的声音，已知声音在空气中的传播速度为。则悬崖离汽船鸣笛时的位置有多远。
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参考答案：
1．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。
2．D
【详解】
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。
3．B
【详解】
A．因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，故A错误；
B．波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故B正确；
C．如果将孔AB扩大，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C错误；
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据
可知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
ABC．发生衍射现象时波的波长和频率都不变，都等于波源的波长和频率，由于波速是由介质的性质决定，所以波速不变，选项A、B错误，选项C正确；
D．由于衍射使波的能量分布范围变大，从而导致单位面积上的能量变小，振幅变小，选项D错误。
答案选C。
5．B
【解析】
【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。
6．BD
【解析】
【详解】
AC．不是只有机械波（包括横波和纵波）能发生衍射现象，其他类型的波也能发生衍射现象，衍射是一切波特有的现象，故AC错误；
B．发生明显的衍射是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故B正确；
D．声波的波长在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较长，声波容易发生衍射现象，故D正确。
故选BD。
7．BD
【解析】
【详解】
要使处水发生振动，应使波的衍射现象更明显，而波能发生明显衍射的条件是狭缝的宽度跟波长相差不多或者比波长更小．因此可将狭缝变小，或将波长变大，而减小波源的频率可以使波长变大。
故选BD。
8．AD
【解析】
【详解】
A．干涉和衍射现象是波所特有的现象，A正确；
B．波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越明显，B错误；
C．发生波的干涉时必须有两个波源，C错误；
D．由于狭缝或小孔有一定的宽度或大小，波通过后出现明暗相间的条纹就是波叠加的结果，因此波的衍射也是由于波的叠加产生的，D正确。
故选AD。
9．AC
【解析】
【详解】
AB．减小波源的振幅，位于A点的浮标做受迫振动的振幅相应减小，故可以减小波源S的振动对浮标的影响，A正确，B错误；
CD．减小波源的振动频率，由
可知，波长变大，衍射现象更明显，C正确，D错误。
故选AC。
10．AC
【解析】
【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。
11． 衍射 C
【解析】
【详解】
“只闻其声，不见其人”，这是声波的衍射现象；如图是不同频率的水波通过相同的小孔所能达到区域的示意图，可知C的衍射现象最不明显，则C波长最小，频率最大．
12．减小
【解析】
【详解】
当狭缝越窄时，越容易产生明显的衍射现象，显然由于档板存在，波不能直接传到A点，只有当M、N两板的间距变小时，水波才能产生明显的衍射现象，传播到A点，使A处的水发生振动。
13．≤0.01m
【解析】
【详解】
由题意可知水波的波长为
当孔的直径根波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故d≤0.01m。
14．减小峡缝AB之间的距离，使波源频率减小，见解析
【解析】
【详解】
当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，当减小峡缝AB之间的距离时，衍射现象更明显，或者是使波源频率减小，因为波速不变，根据
波长会增大，衍射现象更明显。
15．m/s，会发生
【解析】
【详解】
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。
16．612 m
【解析】
【详解】
由
超声波的频率不变可得
海底深度
17．
【解析】
【详解】
如图所示，汽船于B处发出鸣笛声，旅客听到回声的位置在A处，即内汽船前进了距离，则声波走过的距离。所以
所以
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