人教版(2019)选择性必修一 3.3 波的反射、折射和衍射
一、单选题
1.一列波在第一种均匀介质中的波长为,在第二种均匀介质中的波长为,且,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( )
A.、 B.、
C.、 D.、
2.如图所示,S是波源,MN是带孔的挡板,其中M固定、N可以上下移动,为了使原来振动的A点停止振动,可采用的办法是( )
A.减小波源S的频率 B.波源S向右移动靠近小孔
C.减小波源S的波长 D.挡板N上移一点
3.小河中有一个实心桥墩P,A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,俯视图如图所示,小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面,要使形成的水波能带动树叶A振动起来,可以采用的方法是( )
A.无论怎样拍打,A都能振动起来 B.无论怎样拍打,A都不会振动起来
C.降低拍打水面的频率 D.提高拍打水面的频率
4.如图所示,S1、S2是两个步调完全相同的相干波源,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5cm不变,关于图中所标的a、b、c、d四点,下列说法中正确的是( )
A.b点振动始终加强,c点振动始终减弱
B.图示时刻质点c的位移为零
C.d点始终保持静止不动
D.a点振动介于加强点和减弱点之间
5.声波是一种机械波,在空气中传播速度约为340 m/s,人能听到的声波频率在20 Hz到20000 Hz之间,对于波长为34 m的声波,下列说法正确的是( )
A.在水中它比波长为20 m的声波传播得更快一些
B.不能产生衍射现象
C.它不能被人听到
D.不能产生反射现象
6.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
7.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,每两条相邻波紋(图中曲线)之间距离表示个波长。则( )
A.水面波经过孔后波速会改变 B.水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C.若波源频率增大,衍射现象更明显 D.如果将孔扩大,可能观察不到明显的衍射现象
8.下列关于机械波的说法正确的是( )
A.各质点都在各自的平衡位置附近振动,不随波迁移
B.波发生反射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
C.一列机械波通过不同介质时,波长和频率都会发生变化
D.发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多
9.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
10.下列现象或事实属于衍射现象的是( )
A.风从窗户吹进来
B.雪堆积在背风的屋后
C.水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块,小石块对波的传播没有影响
D.晚上看到水中月亮的倒影
11.下列现象属于波的衍射现象的是( )
A.在空旷的山谷里喊叫,可以听到回声
B.只闻其声,不见其人
C.余音绕梁,三日而不绝
D.夏日的雷声有时轰鸣不绝
12.渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿轴传播的超声波在时的波动图像如图甲所示,图乙为质点的振动图像,则( )
A.该波沿轴正方向传播
B.若遇到3m的障碍物,该波能发生明显的衍射现象
C.该波的传播速率为0.25m/s
D.经过0.5s,质点沿波的传播方向移动2m
二、填空题
13.如右图所示,为水中两个振动情况完全相同的波源所形成的图样,这是水面波的____________现象;下图中的A、B、C是不同频率的水面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.
14.波能够________________继续前进的现象,叫做波的衍射。能够发生明显的衍射现象的条件是:________________。
15.夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,这是声波的________现象;“闻其声而不见其人”这是声波的________现象。
16.波的衍射的普遍性:一切波都能发生_______,_______是波特有的现象。
17.只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长________,或者________时,才能观察到明显的衍射现象.
三、解答题
18.墙壁的传音性比空气好得多,但把门窗关闭后(如图),外面传入室内的声音却明显地减弱,这是为什么?
19.一列声波在空气中的波长为0.2 m,当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示,若空气中的声速是340 m/s。求:
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度;
(3)若声波垂直进入介质Ⅱ,经0.4 s返回空气,则介质Ⅱ的深度为多少。
20.为什么我们有时能听到墙后面的声音?
21.用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏,下列几种情况中,在小孔后面的光屏上各看到什么现象?
(1)小孔的直径为1cm;
(2)小孔的直径为1mm;
(3)小孔的直径为0.5μm.
22.对于“闻其声,不见其人”,其中的物理原理是什么?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.C
【详解】
同一列波频率不变,由知
故选C。
2.C
【详解】
为了使原来振动的A点停止振动,即让衍射现象不明显,可以减小波长的大小,或增大缝的宽度。因为波长 ,增大波源的频率,可以减小波长。故C正确,A、B、D错误。
故选C。
3.C
【详解】
要使树叶振动起来,需要波衍射到树叶处,因为障碍物的尺寸较大,所以要增加水面波的波长才能较好发生衍射,故可降低拍打水面的频率,故选C。
4.C
【详解】
A.b点和c点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,因此始终是振动加强点,A错误;
B.图示时刻质点c是波谷与波谷相遇,位移为-10cm,B错误;
C.d点是波峰与波谷相遇的点,因此始终保持静止不动,C正确;
D.a点该时刻虽然不是在最大位移处,而下一时刻是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇的点,因此是振动加强点,D错误。
故选C。
5.C
【详解】
A.波速由介质决定,在同一介质中波速相同,故A错误;
BD.声波具有波的特性,能发生波的反射、衍射和折射,故BD错误;
C.根据
v=λf
代入数据解得
f=10Hz
所以该波为次声波,人不能听见,故C正确。
故选C。
6.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。
7.D
【详解】
A.波的传播速度取决于介质,由于经过孔之后仍在水中传播,则水面波经过孔后波速不变,故A错误;
B.由于同一列波的频率不变,而衍射前后波速相同,故衍射前后波长相同,波纹间距离不变,故B错误;
C.由于介质不变,故水波的波速不变,而波的频率增大后,则波的波长变短,而孔缝的宽度不变时,波长越小,衍射越不明显,故C错误;
D.如果将孔扩大,有可能造成孔的宽度大于波的波长,而只有当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时,能够发生明显的衍射现象,故D正确。
故选D。
8.A
【详解】
A.机械波在介质中传播时,由于各质点间相互作用,前一质点带动相邻的后一质点在其平衡位置附近振动,但各质点并不随波迁移,A正确;
B.波发生反射时在同一介质中,频率、波长和波速均不变,B错误;
C.频率由波源决定,波通过不同介质时,频率不变,波长、波速改变,C错误;
D.发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多,D错误。
故选A。
9.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。
10.C
【详解】
波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。故C与衍射现象相符,而看到水中月亮的倒影是光的反射现象,故C正确,ABD错误。
故选C。
11.B
【详解】
A.空旷的山谷里叫喊,可以听到回声,这是声波的反射现象,故A错误;
B.波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象叫做波的衍射,“只闻其声,不见其人”是声波的衍射现象。故B正确;
C.“余音绕梁,三日而不绝”,是声波的反射,故C错误;
D.雷声有时轰鸣不绝,也是声波的反射,故D错误。
故选B。
12.B
【详解】
A.由图乙知t=0时,质点P经平衡位置沿y轴负方向运动,根据图甲结合“逆向波形法”可判断知该列波沿x轴负方向传播,故A错误;
B.由图甲知,该列波波长为,而3m的障碍物尺寸比波长小,故该波能发生明显的衍射现象,故B正确;
C.由图乙知,该波周期为,则波的传播速率为
故C错误;
D.质点P只在平衡位置附近振动,不会随波迁移,故D错误。
故选B。
13. 干涉 C
【详解】
[1]右图中有两个波源故形成两列波,在两列波相遇时发生叠加从而使有的地方振动加强,有的地方振动减弱,故出现干涉现象;
[2]而A、B、C三种不同频率的水面波传播速度相同,但A发生明显的衍射现象,C的衍射现象最不明显,由于当孔缝的宽度相同,波长越大时越容易发生衍射现象,故A的波长最大,C的波长最短,故C的频率最大.
14. 绕过障碍物 孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大
【详解】
[1]遇到障碍物或小孔后能够绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射.
[2]发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大.
15. 反射 衍射
【详解】
[1]夏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;
[2]“闻其声而不见其人”,听到声音,却看不见人,这是声音的衍射。
16. 衍射 干涉
【详解】
略
17. 相差不多; 比波长更小
【详解】
只有当缝、孔的宽度或障碍物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.
18.见解析
【详解】
声波原来在空气中传播,如果没有障碍物,能直接传到室内,当把门窗关闭后,声波遇到墙壁和门窗,在界面上发生反射和折射现象,只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内,虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好,所以大部分声波被反射回去,室内的声音就显著地减弱了。
19.(1)1700 Hz;(2)1020 m/s;(3)204 m
【详解】
(1)声波在空气中传播时,由
v=λf
可得声波在空气中传播时的频率
f=Hz=1700 Hz
由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时,频率为1700 Hz。
(2)由
v=λf
得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1700 m/s=1020 m/s
(3)声波经
=0.2s
传至介质Ⅱ底部,故介质Ⅱ的深度
h=v2·=1020×0.2 m=204 m
20.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。
21.(1)在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑 (2)在光屏上能看到单色光源倒立的像 (3)在光屏上能看到衍射条纹
【详解】
小孔的直径大小决定屏上的现象.当孔的直径较大,比光的波长大得多时,光的衍射极不明显,光沿直线传播;当孔的直径很小,可以与光波的波长相比时,光的衍射现象明显.
(1)当圆孔的直径为1cm时,在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑.这是光沿直线传播的结果.
(2)当圆孔的直径为1mm时,在光屏上能看到单色光源倒立的像.这是小孔成像,也是光沿直线传播的结果.
(3)当圆孔的直径为0.5 μm时,在光屏上能看到衍射条纹.这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多,光发生明显衍射的结果.
【点睛】
掌握光的直进规律和衍射现象是顺利解决此类题目的关键,知道产生衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小,或与波长差不多.
22.见解析
【详解】
“闻其声,不见其人”是声波发生了明显的衍射现象,声波的波长比光波的波长长得多,更容易发生明显的衍射现象,所以声音能绕过一般的障碍物而被另一侧的人听到;但光波的波长较短,不能绕过障碍物发生明显的衍射现象,所以出现了“闻其声,不见其人”的现象。
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