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 同步练习
一、单选题
1．2019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，其位移始终保持最大；振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小
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．当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率低
2．下列关于波的说法正确的是(　　)
A．当波长比孔的宽度小得越多时，波的衍射越明显
B．只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样
C．当波源与观察者相互接近时，观察到的频率变小，音调变低
D．一切种类的波都能产生干涉和衍射现象
3．如图所示，有一列沿x轴正向传播的简谐横波，在t=0时刻振源S从O点开始振动。当t=0.2s时，波刚好传到x=4m处的质点。下列对该简谐横波的分析中不正确的是（　　）
A．该简谐横波的周期是0.2s，波速是20m/s
B．0.4s时，该简谐横波上的M点通过的路程是4cm
C．该简谐横波遇到尺寸小于4m的障碍物时能够发生明显的衍射现象
D．若站在振源右侧的接收者以速度v匀速向振源靠近，那么接收者接收到的频率一定大于5Hz
4．以下关于波的认识，不正确的是（　　）
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利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．超声雷达的工作原理是波的折射
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
5．在下列四种情况中，声波在空气中传播，能够使声波发生明显衍射的情况是( )
A．声源频率为330 Hz，声速为340 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 m
B．声源频率为330 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 m
C．声源频率为300 Hz，声速为340 m/s，障碍物尺寸为1 m×1 m
D．声源频率为300 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为100 m×100 m
6．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是
A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率． B．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率．
C．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率． D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率．
7．图1是t=1.0s时沿x轴负方向传播的平面简谐波的图象，已知波速v=1.0m/s．对于x=1.0m处的质元的振动图象可能是下面图2、图3中①②③④中的
A．① B．② C．③ D．④
8．对于光的衍射现象的定性分析，下列说法错误的是（　　）
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
9．如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图样，从图样可知（ ）
A．B侧波是衍射波
B．A侧波速与B侧波速相等
C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小
D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显
10．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是指液体或气体分子所做的永不停息的无规则运动
B．一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射
C．当分子间的作用力表现为引力时，分子间的距离越小，分子势能越大
D．根据氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个氦气分子的体积
二、多选题
11．沿x轴正方向传播的一列横波t＝0时刻的波形如图所示，其波速为200m/s，下列说法正确的是
A．从t＝0时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置
B．从t＝0时刻开始，经0.01 s质点b通过的路程为0.4 m
C．从t＝0时刻开始，经0.01 s质点a沿x轴正方向传播了2m
D．若该波传播中遇到宽约3 m的障碍物，则能发生明显的衍射现象
E．t＝0.02 s时刻，x＝9m处的质点位于波峰位置
12．如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象．则由图可知
A．质点振动的周期T=0.2s
B．波速v=20m/s
C．因一个周期质点运动0.8m，所以波长λ=0.8m
D．从该时刻起经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3m
E．从该时刻起经过0.25s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度
13．一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为t=0.75s时的波形图，如图乙所示为x=1.5m处的质点P的振动图象，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲中质点N速度方向沿y轴正方向
B．图甲中质点M的速度与加速度均为零
C．再经过t=0.5s质点L与质点N位移相同
D．再经过t=1.75s质点P第一次到达波峰
E．该波在传播的过程中，遇到宽度为1m的障碍物能发生明显的衍射现象
14．下图所示为水波的衍射现象，S为波源，d为挡板上的小孔宽度，相邻弧线间距为一个波长，其中符合事实的是
A． B． C． D．
15．如图，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是t2=（t1+1）s时刻的波形图。已知该横波沿x轴负方向传播，质点M的平衡位置距O点5m。下列说法正确的是（　　）
A．该波的周期可能为
B．波速一定为3m/s
C．质点M在t1时刻沿y轴负方向运动
D．若波的周期为，质点M在t1到t2时间内运动的路程为3m
E．该波遇到尺度为0.1m的障碍物时，衍射现象很不明显
16．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衍射的是(　　)
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．减小障碍物的长度
E．波源远离障碍物运动
17．关于波的反射与折射，下列说法正确的是（ ）
A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短
B．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变
C．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
D．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速均发生变化
三、解答题
18．某百货大楼一、二楼之间有一部正在向上运行的自动扶梯，某人以相对扶梯的速率v沿扶梯向上跑，数得扶梯有级，到二楼后他又返回以相同的相对扶梯的速率v沿扶梯向下跑，数得扶梯有级，那么该扶梯在一、二楼间实际有多少级？
19．一木匠在房顶上用铁锤钉钉子，有一位旁观者在观察，他看到锤子举到最高点时，也 恰好听到敲打声，他抬手看了看手表，木匠敲了8下用4 s，他便很快估计出他到木匠的最小距离不小于85 m。已知声速为340 m/s，木匠上举和向下放锤的时间相等，说说旁观者用的方法，写出他到木匠距离的表达式。
20．弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动。在t=0.5s时，绳上形成如图所示的波形。求：
(1)该波的波长、周期和波速；
(2)从图示时刻起，位于x2=45cm的质点N恰好第三次沿y轴正向通过平衡位置所需的时间。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A.只有两列频率相同，相位差恒定的波叠加才会出现稳定的干涉图样，故A错误；
B. 在干涉图样中，振动加强区域的质点，只是振幅变大，其位移随时间周期性的变化；振动减弱区域的质点，只是振幅变小，其位移随时间周期性的变化．故B错误；
C. 衍射是波的特有属性，在任何条件下都会发生衍射，只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才会发生明显的衍射，故C错误；
D. 根据多普勒效应，当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率低，故D正确．
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．当波长比孔的宽度大得越多时，波的衍射越明显，故A错误；
B．只要是两列频率相同的波叠加，都能产生稳定的干涉图样，故B错误；
C．当波源与观察者相互接近时，观察到的频率变大，音调变高，故C错误；
D．干涉和衍射是波特有的，一切种类的波都能产生干涉和衍射现象，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
A．根据题意可知，波速为
A正确；
B．点的具体位置不清楚，无法计算具体的路程大小，B错误；
C．该列波波长为，遇到小于的障碍物能发生明显的衍射，C正确；
D．若站在振源右侧的接收者以速度v匀速向振源靠近，根据多普勒效应可知接收者接收到的频率一定大于，D正确。
本题选择不正确的，故选B。
4．C
【解析】
【详解】
A．声呐探测水中的暗礁、潜艇等，利用了波的反射原理，A正确，不符合题意；
B．隐形飞机隐形的原理是：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。可在隐形飞机机身表面涂高效吸收电磁波的物质，或使用吸收雷达电磁波的材料，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，隐形飞机很难被发现，B正确，不符合题意；
C．超声雷达发射超声波，然后根据被障碍物反射回的波判断状况，即利用波的反射，C错误，符合题意；
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，D正确，不符合题意。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A项：由公式，波长比障碍物小得多，不产生明显衍射，故A错误；
B项：由公式，波长比障碍物小得多，不产生明显衍射，故B错误；
C项：由公式，波长与障碍物尺寸大且相差不多，所以能发生明显衍射，故C正确；
D项：由公式，波长比障碍物小得多，不产生明显衍射，故D错误．
6．D
【解析】
【详解】
波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v=λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D选项正确．故选D.
7．A
【解析】
【详解】
由波动图象可知，简谐波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，t=1.0s时刻x=1.0m处的质点位移为2cm，振动方向向上；根据质点振动图象可知：图①在t=1.0s时质点的位移为2cm，振动方向向上，所以图象①符合题意，故A正确，BCD错误．
8．C
【解析】
【详解】
A. 只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象，故A正确；
B. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹，这些条纹是由于来自障碍物上不同位置的光通过障碍物之后叠加时加强活削弱的结果，所以光的衍射现象是光波相互叠加的结果，故B正确；
C.我们所说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。因此衍射现象并没有否定光的直线传播的结论。
D. 光的衍射现象说明了光具有波动性，故D正确。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
A．观察可知，A侧波是衍射波，选项A错误．
B．波速决定于介质，介质不变，波速不变，选项B正确．
C．衍射波的波速不变，周期不变，则波长也不变，选项C错误．
D．增大挡板间距离，衍射现象将变弱，选项D错误．
10．B
【解析】
【详解】
A．布朗运动是指由于分子的无规则运动而引起的固体小颗粒的运动，不是指液体或气体分子的运动，故A错误；
B．理论和实验证明机械波也会发生折射，如一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射现象，故B正确；
C．当分子间的作用力表现为引力时，分子间的距离减小，分子力做正功，分子势能减小，故C错误；
D．根据氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个氦气分子所占据空间的体积，但气体分子的体积远小于其所占据空间的体积，故D错误；
故选B。
11．BDE
【解析】
【详解】
A．根据波的形状和传播方向知，t＝0时刻b点正向下振动，故a比b先回到平衡位置，A错误；
B．根据波的图象知波长λ＝4m，由波的周期为，经过0.01s恰好为半个周期，质点b运动的路程为振幅的2倍，即路程为0.4m，B正确；
C．波在传播过程中质点不随波迁移，C错误；
D．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸接近或小于波长，D正确；
E．t＝0.02 s时刻，波沿x轴正方向传播了一个波长，故x＝9m处的质点位于波峰位置，E正确.
12．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由振动图像可知，质点振动的周期T=0.2s，选项A正确；
BC．波长为λ=4m，则波速
选项B正确，C错误；
D．由P点的振动图像可知，波沿x轴正向传播，从该时刻起经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了
x=vt=20m/s×0.15s=3m
选项D正确；
E．从该时刻起经过0.25s=时，质点P到达最低点，而质点Q还未到达最高点，则质点Q的加速度小于质点P的加速度，选项E错误；
故选ABD。
13．ADE
【解析】
【分析】
【详解】
A．由振动图象可知质点P在t=0.75s时沿y轴负方向运动，结合上下坡法可得该波沿x轴负方向运动，故图甲中N点速度方向沿y轴正方向，故A正确；
B．图甲中质点M的速度为零，加速度最大，故B错误；
C．再经过t=0.5s质点L与质点N分别位于波谷与波峰，故C错误；
D．P点距离最近的波峰
Δx=3.5m
波速
v==2m/s
传播到P点的时间为
Δt==1.75s
故D正确；
E．波长大于障碍物的线度时可发生明显的衍射现象，故E正确。
故选ADE。
14．BC
【解析】
【详解】
水波发生衍射现象，由于频率不变，则周期也不变，因绕过阻碍物继续向前传播的现象叫波的衍射，由于波速不变，则波长也不变，因振动能量的减弱，导致振幅减小，故BC正确，AD错误．
15．ACD
【解析】
【详解】
A B. 波沿x轴负方向传播，则
（0、1、2、3……）
从而得到周期
（0、1、2、3……）
波速可能为，周期可能为，A正确，B错误；
C. 波沿负方向传播，根据上下坡法可知质点M在t1时刻沿y轴负方向运动，C正确；
D. 若波的周期为，从t1到t2时间内，质点M运动的路程为
D正确；
E. 因该波的波长为，则该波遇到尺度为0.1m的障碍物时将会发生明显衍射现象，E错误；
故选ACD。
16．BDE
【解析】
【详解】
ABCD．不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长可满足题目要求．由λ＝知，v不变，减小f，λ增大，故A、C错误，B、D正确；
E．波源远离障碍物将产生多普勒效应，等效于增大波长，衍射明显，故E正确．
17．BD
【解析】
【详解】
AB．波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，A错误B正确；
CD．波发生折射时，在不同种介质中运动，波速发生变化，但频率由振源决定，波的频率不变，由可知波长也发生变化，C错误D正确．
18．
【解析】
【分析】
【详解】
设扶梯实际的级数为n，每阶的长度为d，扶梯相对于地面的速度为,
上楼时人相对地面的速度为 ，有
下楼时人相对地面的速度为 有
解方程组得出
19．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
木匠敲了8下用4 s，每敲击一次用的时间
木匠的动作和声音同时发生，由于光速比声速大得多，所以旁观者看到动作时，声音还没有传过来，造成声音和动作不同步；由于旁观者恰好在看到木匠把锤子到最高处，听到敲打声音，则前一次的敲打声在发声处传到旁观者的耳朵里的时间为从前一次的敲打发声后到把锤子数次举到最高处所经历的时间，即
旁观者到木匠距离
（n=0，1，2，…）
20．(1) 0.2m， 2s， 0.1m/s；(2) 9s。
【解析】
【分析】
【详解】
(1)图中看出，t=0至t=0.5s波向前传播了0.05m，则根据波形图有
可得
λ=0.2m
根据
可得
T=2s
根据波长、频率和波速的关系
联立解得
v=0.1m/s
(2)x2=45cm的质点N距离图中波的最前端为40cm即
s=0.4m
因此从图中波形至N刚开始振动需要时间为
点N从起振至恰好第三次沿y轴正向的时间为
需要总时间为
t=t1+t2
联立解得
t=9s
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页