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.如图所示,在水槽中放两块挡板,挡板中间留一个狭缝,观察水波经过狭缝后的传播情况。已知水波的波长不变,但狭缝的宽度不同,甲图狭缝较宽,乙图狭缝较窄。下列说法正确的是( )
A.机械波经过狭缝后均沿直线传播
B.甲图狭缝宽度比波长大得较多,衍射现象比较明显
C.乙图狭缝宽度跟波长相差不大,衍射现象比较明显
D.甲、乙两图中波的衍射现象均不明显
2.下列关于机械波和机械振动说法正确的是( )
A.做简谐振动的物体每次经过同一位置时,位移可能不同
B.利用盛沙漏斗演示简谐振动,若漏斗里的沙子逐渐减少,则沙摆的频率先减小后增大
C.隔着很高很厚的墙听不到对面说话的声音是因为声波在这时没有发生衍射现象
D.介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起迁移,但波不能传递能量
3.如图所示,S为波源,M、N是两块挡板,其中M板固定,N板可左右移动,两板中间有一狭缝,此时观察不到A点振动,为了使A点能发生振动,可采用的方法是( )
A.增大波源的频率 B.增大波源的振幅
C.将波源S向左移 D.将N板向左移
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.声波能绕过建筑物传播而光波却不能,是因为( )
A.声波是纵波,光波是横波 B.声波振幅大,光波振幅小
C.声波波长较长,光波波长较短 D.声波波速较小,光波波速较大
6.“超”可用于探测人体内脏的病变状况。图是超声波从肝脏表面入射,经折射与反射,最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似,可表述为(式中是入射角,是折射角,分别是超声波在肝外和肝内的传播速度),超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同,已知,入射点与出射点之间的距离是,入射角为,肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行,则肿瘤离肝脏表面的深度为( )
A. B.
C. D.
7.湖面上的水波可以绕过障碍物是由于波在传播过程中发生了( )
A.反射 B.折射 C.干涉 D.衍射
8.某同学使用如图所示的实验装置观察水面波衍射,AC、BD是挡板,AB是一个孔,O是波源。图中曲线中,每两条相邻波纹之间距离是一个波长,波经过孔之后,下列描述正确的是( )
A.不能观察到明显的波的衍射现象
B.挡板前后波纹间距离不相等
C.如果将孔AB扩大,仍可能观察到明显的衍射现象
D.如果孔的大小不变,使波源频率减小,仍能观察到明显的衍射现象
9.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
10.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
11.如图所示,O是水面上一波源,实线和虚线分别表示该时刻的波峰和波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的波形将分布于( )
A.整个区域 B.阴影Ⅰ以外区域
C.阴影Ⅱ以外区域 D.没有阴影的区域
12.各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图),每两条相邻(图中曲线)之间距离表示一个波长,其中能发生明显衍射现象的有( )
A.③④ B.②④ C.①③ D.①②
二、填空题
13.机械波可以绕过_____继续传播的现象叫衍射.障碍物或孔的尺寸比波长小,或者和波长相差不多是波产生_________的条件.
14.波的衍射:波绕过_______继续传播的现象。
15.某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,波速为340 m/s,在海水中的波长为4.5 m。
(1)该波的频率为___________Hz,在海水中的波速为___________m/s。
(2)若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声,则海水深为多少___________?
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动,则经过多长时间听到回声___________?
16.如图所示,水槽内有一振源,振动时产生的水波通过一个小缝隙发生衍射现象,为了使衍射现象更明显,可采用的方法是使小缝隙的宽度__________;或者是使振源的振动频率__________.(选填“增大”或“减小”)
17.声波能产生许多物理现象,写出下列实例中所对应的物理现象的名称,隔着矮墙“闻其声,不见其人”属于_____________,绕着正在发声的音叉,能听到声音或强或弱属于_____________
三、解答题
18.对于“闻其声,不见其人”,其中的物理原理是什么?
19.天空有近似等高的浓云层.为了测量云层的高度,在水平地面上与观测者的距离为d =3.0 km处进行一次爆炸,观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt=6.0s.试估算云层下表面的高度.已知空气中的声速v =km/s.
20.一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。
21.正在报警的警钟每隔0.5 s响一声。一个人正坐在以60 km/h的速度向着警钟行驶的车中。已知声音在空气中的速度为330 m/s,则这个人在每分钟内能听到几声警钟?
22.一声波在空气中的波长为25cm,速度为340m/s,当折射进入另一种介质时,波长变为80cm,求:
(1)声波在这种介质中的频率;
(2)声波在这种介质中的传播速度大小。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
A.机械波在传播过程中遇到狭缝后都会发生衍射现象,当发生衍射时,机械波就会传播到本该是“阴影”的区域,不再沿直线传播,A项错误;
BCD.观察两幅图可以发现,题图乙中机械波的波长跟狭缝的宽度相差不大,此时衍射现象明显,C项正确,B、D项错误。
故选C。
2.B
【详解】
A.做简谐振动的物体每次经过同一位置时,位移一定相同,选项A错误;
B.利用盛沙漏斗演示简谐振动,若漏斗里的沙子逐渐减少,则沙摆摆长先增加后减小,则根据可知,周期先增大后减小,则频率先减小后增大,选项B正确;
C.隔着很高很厚的墙听不到对面说话的声音是因为声波在这时没有发生明显的衍射现象,选项C错误;
D.介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起迁移,波能传递能量,选项D错误。
故选B。
3.D
【详解】
观察不到A点振动,说明衍射现象不明显,要使得衍射现象明显,狭缝的尺寸要和波长差不多或者比波长小些。因此可以减小波源的频率,增大波源的波长;或将N板向左移,减小狭缝的尺寸。故 ABC错误,D正确。
故选D。
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.C
【详解】
波发生明显的衍射现象的条件是孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短.由于声波的波长比较大(1.7cm~17m),和楼房的宽度相近,故可以发生明显的衍射现象,而可见光的波长很小,无法发生明显的衍射现象。
故选C。
6.D
【详解】
画出波的传播示意图如图所示
由题意
得
由几何知识有
解得
故D正确,ABC错误。
故选D。
7.D
【详解】
湖面上的水波可以绕过障碍物是由于波在传播过程中发生了衍射现象。
故选D。
8.D
【详解】
A.由题图可知,孔的尺寸与水波的波长差不多,故此时能观察到明显的波的衍射现象,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错误;
C.如果将孔AB扩大,若孔的尺寸远大于水波的波长,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,使波源频率减小,因为波速不变,根据
知波长增大,仍能观察到明显的衍射现象,故D正确。
故选D。
9.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。
10.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。
11.B
【详解】
从图中可以看出挡板A比水波的波长大得多,因此波不会绕过挡板A,在挡板A后面产生“阴影区”;而小孔B的大小与波长相差不多,能发生明显的衍射现象,故B正确,ACD错误。
故选B。
12.B
【详解】
一列水波在传播过程中遇到了小孔(①②图),相比而言②图的孔洞的尺寸比①图小,且②的波长与小孔的尺寸差不多,所以②图能比①更能发生明显的衍射;
一列水波在传播过程中遇到了障碍物(③④图),相比而言④图的障碍物的尺寸比③图小,且④的波长大于障碍物的尺寸,所以④图能发生明显的衍射;
故选B。
13. 障碍物 衍射
【详解】
[1]衍射的定义为:机械波绕过障碍物继续传播的现象,所以此空填:障碍物.
[2]波产生衍射的条件为:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者和波长相差不多,所以此空填:衍射
14.障碍物
【详解】
略
15. 340 1530 382.5 m 0.498 s
【详解】
(1)[1]波的频率为
[2]因波的频率不变,则在海水中的波速为
v海=λf=1530m/s
(2)[3] 若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声,则海水深为
(3)[4] 若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动,则听到回声的时间
16. 减小 减小
【详解】
[1][2] 发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小或相差不多,因此,为了使衍射现象更明显,可采用的方法是使小缝隙的宽度减小,或者是使振源的振动频率减小,增大了波长.
17. 衍射 干涉
【详解】
[1]声波能产生许多物理现象,隔着矮墙“闻其声,不见其人”属于衍射现象。
[2]绕着正在发声的音叉,能听到声音或强或弱属于声音的干涉现象。
18.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。
19.
【详解】
由题意画出其平面图如图所示.
设云层下表面的高度为h,则由云层反射来的爆炸声传播距离为s=2,声音反射传来的时间为t1=,声音直接传来的时间为t2=.则t1-t2=Δt,将数据代入以上各式得:h=2.0 km.
20.(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
21.126次
【详解】
先设空气中声速为v0,在时间T内传播的距离
s0=v0T(T为周期)
而声波在时间t内走的距离为
s1=v0t
因而人不动时听到钟声次数为
n0=
如果人以v的速度向声源运动,则声波在时间t内相对于人行进的距离为
s2=(v0+v)t
此时人听到的钟声次数为
n==126次
22.(1)1360Hz;(2)1088m/s
【详解】
(1)声波在空气中的频率为
进入另一种介质时频率不变,仍为1360Hz。
(2)声波在这种介质中的传播速度大小为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页