3.3波的反射、折射和衍射
一、选择题(共15题)
1.振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动,频率为时刻向右传播的简谐横波如图所示,则以下说法错误的是( )
A.该横波的波速大小为
B.时,处的质点振动方向向下
C.时,处的质点处在平衡位置且振动方向向下
D.传播过程中该横波遇到小于1m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象
2.人耳只能区分相差0.1 s以上的两个声音,人要听到自己讲话的回声,离障碍物的距离至少要大于( ).
A.34 m B.17 m C.100 m D.170 m
3.下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A.波要发生衍射现象必须满足一定的条件
B.与光波相比声波容易发生衍射是由于声波波长较大
C.对同一列波,缝、孔或障碍物越大衍射现象越明显
D.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
4.如图所示,沿x轴正方向传播的简谐横波传到A点时,沿x轴负方向传播的简谐横波传到B点,这时A、B两点的速度方向都是竖直向上.已知相距,这两列波的波长都是,各质点的振幅都是,且频率相同,继续传播后,两列波叠加,叠加后(P点距A点,Q点距A点)( ).
A.质点P的振幅为零 B.质点P的振幅为
C.质点Q的振幅为零 D.质点Q的振幅为
5.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
6.如图所示,当波源和障碍物都静止不动时,波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显射的是( )
A.增大波源的振动频率
B.减小波源的振动频率
C.增大障碍物的长度
D.波源远离障碍物运动
7.如图所示,沿x轴正方向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线,其波速为200 m/s,则
A.再经过0.01 s,图中质点a的速度方向与加速度方向相同
B.图中质点b此时动能正在减少,其加速度正在减小
C.若发生稳定干涉现象,该波所遇到的波的频率为50 Hz
D.若发生明显衍射现象,该波所遇到的障碍物的尺寸一定不大于2 m
8.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
9.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
10.如图所示是观察水面波衍射的实验装置。AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,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)之间的距离表示一个波长,则关于波经过孔之后的传播情况,下列描述中正确的是( )
A.此时能明显观察到波的衍射现象
B.频率不变,则AB孔越大,挡板后面的相邻波纹间距越大
C.频率不变,将孔扩大,可观察到更明显的衍射现象
D.孔的大小不变,使波源频率增大,可观察到更明显的衍射现象
11.如图所示,甲为某一简谐波在t=1.0s时刻的图象,乙为甲图中C点的振动图象.则下列说法正确的是
A.甲图中B点的运动方向向左
B.波速v=4 m/s
C.要使该波能够发生明显的衍射,则要求障碍物的尺寸远大于4 m
D.该波与另一列波发生稳定的干涉,则另一列波的频率为1 Hz
12.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
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两处有两艘小船进港躲避风浪。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60 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60 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
14.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20 m/s,则下列说法正确的是
A.图中质点b的正在做减速运动
B.从图示时刻开始,经0.05 s质点b通过的路程为20 cm
C.从图示时刻开始,经0.05 s质点a沿着传播方向移动1m
D.若该波在传播过程中遇到人,会发生明显的衍射现象
15.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,是波的衍射现象
二、填空题
16.判断下列说法的是否正确:
(1)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。( )
(2)孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象。( )
(3)超声波比普通声波的波长小。( )
17.波的衍射:波绕过_______继续传播的现象。
18.(1)波的衍射现象:波能______障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差_______或者______波长。
(2)一切波都能发生衍射,它是波特有的现象。
19.行星绕太阳转动的向心力由________________________充当;声波能绕过某一建筑物而传播,这是因为声波发生了______.
三、综合题
20.甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼,两船相距24 m,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,则此水波的波长为多少?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?
21.甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼,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20次,当甲船位于波峰时,乙船位于波谷,这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少?波速为多少?
(2)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?
(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞,桥墩直径为3m,桥墩处能否看到明显衍射?
(4)若该桥为一3m宽的涵洞,洞后能否发生明显衍射?
22.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位.已知某超声波频率为1.0×105Hz,某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示.
(1)从该时刻开始计时,画出x=7.5×10-3 m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期).
(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s,求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动).
23.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?
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
A.由图可知,该波的波长是λ=2m,则波速大小为
v=λ f=2×5=10m/s
故A正确;
B.y轴右侧的波向右传播,根据波形的平移法得知,t=0时,x=1m处的质点振动方向向上。故B错误;
C.该波的周期
T==0.2s
所以
t=0.5s=2T
x=3m处的介质点与t=0时,x=2m处的介质点振动方向相同,t=0时,x=2m处的质点振动方向向下,那么所以t=0.5s时,x=3m处的质点在平衡位置且振动方向向下。故C正确;
D.根据衍射的条件可知,传播过程中波只有遇到小于2m或与2m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象。故D正确。
故选B。
2.B
【详解】
声波在空气中传播的速度约为340 m/s,因此2x=vt,x==17 m,B正确.
3.B
【详解】
A.波发生明显衍射的条件是:孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小,但如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸,比波长大得多时,就不能发生明显的衍射现象,而发生衍射现象不需要条件限制,A错误;
B.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长,B正确;
C.对同一列波,缝、孔的宽度越小,障碍物越小衍射现象越明显,C错误;
D.衍射是一切波的特有的现象,不论是横波,还是纵波,D错误。
故选B。
4.C
【详解】
AB.质点P到A、B的路程差为
△xP=2.5m-0.5m=2m=λ
所以质点P的振动加强,振幅为
A=2×2m=4m
故AB错误。
CD. 质点Q到A、B的路程差为
△xQ=2m-1m=1m=0.5λ
所以质点Q的振动减弱,振幅为
A=2m-2m=0
故C正确D错误。
5.D
【详解】
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。
6.B
【详解】
波发生明显衍射条件即为当波的波长大于障碍物尺寸或与障碍物尺寸相差不多
A.增大波源的振动频率,由公式可知,波长减小,则波不能发生明显衍射,故A错误;
B.减小波源的振动频率,由公式可知,波长增大,则波可能发生明显衍射,故B正确;
C.增大障碍物的长度,则波不能发生明显衍射,故C错误;
D.波能否发生明显衍射现象与波源和障碍物的相对运动无关,故D错误。
故选B。
7.C
【详解】
试题分析:由于波沿x轴正方向传播,根据“上下坡”法,可知a质点正向上振动,加速度指向平衡位置向下,且正在增大,A错误;b质点正向下振动,远离平衡位置,故动能减小,加速度增大,B错误;由得:该波的频率为:,则这列波遇到频率为50Hz的波会发生稳定的干涉现象,C正确;当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时,就会发生明显的衍射.由图知该波的波长为,所以这列波遇到尺寸小于4m或相差不多的障碍物就会会发生明显的衍射现象,D错误;故选C.
8.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。
9.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。
10.A
【详解】
A.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,A正确;
B.由于同一列波的频率不变,而衍射前后波速相同,因此衍射前后波长相同,即挡板前后的相邻波纹之间距离相等,B错误;
C.频率不变,波速不变,波长不变,如果将孔扩大,有可能使孔的宽度大于波的波长,这样可能观察不到明显的衍射现象,只有当孔、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,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,由可知,波长减小,有可能使孔的宽度大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,D错误。
故选A。
11.D
【详解】
A、简谐横波在x轴方向上传播,B点上下振动,不可能向右运动.故A错误.
B、由图λ=4m,T=1s,则波速v==4m/s.故B错误.
C、该波波长λ=4m,能够发生明显衍射的条件是,障碍物的尺寸和4m差不多或小于4m.故C错误.
D、该波频率f==1Hz.故D正确.
故选D
12.A
【详解】
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.
13.AD
【详解】
AB.当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多时才能发生明显的衍射现象,波浪的波长约为10m时,不能发生明显的衍射现象,则A、B两处小船基本上不受波浪影响,A正确,B错误;
CD.波浪的波长约为60m时,能发生明显的衍射现象,则A、B两处小船明显受到波浪影响,C错误,D正确。
故选AD。
14.AD
【详解】
A.简谐横波沿x轴正方向传播,由波形平移法知图示时刻b点的振动方向沿y轴负方向,正远离平衡位置,其速度正在减小.故A正确.
B.由图可知波长为:,周期为:
从图示时刻开始,经0.05 s,即,由图可知经0.05 s质点b通过的路程小于20 cm.故B错误.
C.质点a在平衡位置附近做周期性振动,并不随随波迁移.故C错误.
D.该波的波长为4m,若该波发生明显的衍射,知波遇到的障碍物或孔的尺寸比4m小,或与4m相当.故D正确.
15.ABC
【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错误。
故选ABC。
16. 错误 正确 正确
【详解】
(1)孔的尺寸比波长大得多时也会发生衍射现象,只不过不很明显。
(2)依据波的明显衍射条件:孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小。
(3)人耳最高感觉到的频率是20000Hz,频率高于20000Hz的声波,称为超声波,根据则频率高,波长小。
17.障碍物
18. 绕过 不大 小于
【详解】
波的衍射现象:波能绕过障碍物继续传播的现象。
产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。
19. 太阳对行星的万有引力 衍射现象
【详解】
行星绕太阳转动的向心力由太阳对行星的万有引力充当;
声波能绕过某一建筑物而传播,这是因为声波发生了衍射现象。
20.λ=16m,v=,会发生明显的衍射现象
【详解】
水波的振动周期为
由题意可知,甲、乙两船间距为
解得水波的波长为
波速为
由于竖立的电线杆宽度比波长小得多,会发生明显的衍射现象。
21.(1)m; m/s;(2)会;(3)能;(4)能
【详解】
(1)由题意知,周期
T=s=3s
设波长为λ,则
5λ+=24m
得
λ==m
由得
v=m/s=m/s
(2)由于λ=m,大于竖立电线杆的直径,所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象;
(3)(4)由于λ=m>3m,所以此波无论是通过直径为3m的桥墩,还是通过宽为3m的涵洞,都能发生明显的衍射现象。
22.(1) ; (2) 3000m
【详解】
(1)该波的周期为
T==1×10-5s
由波动图像知,此时
x=7.5×10-3 m
处的质点位于负的最大位移处,所以,从该时刻开始计时,该质点的振动图像如图所示
(2)由波形图读出波长
λ=15×10-3 m
由波速公式得
v=λf
鱼群与渔船的距离为
x=vt
联立代入数据得
x=3000m
23.m/s,会发生
【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。
答案第1页,共2页