3.3波的反射、折射和衍射(Word版含答案)

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名称 3.3波的反射、折射和衍射(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 681.2KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-04-19 21:53:24

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文档简介

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,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
2.下列说法正确的是(  )
A.单摆做简谐运动的周期与摆长成正比
B.做单摆运动的小球摆到最高处时加速度不为零
C.在同一种物质中,不同波长的光波传播速度都一样
D.人讲话的声波经过生活中尺寸为1米左右的障碍物时,不会产生明显的衍射现象
3.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
4.两列简谐横波,波源的振动频率相同,如图为某时刻两列波在介质中相遇的情景,实线表示波峰,虚线表示波谷,则下面说法正确的是(a、b、c、e各点均在交点上) (  )
A.a、b点是振动加强的位置,c点振动最弱
B.a、b、c点是振动加强的位置,e点振动最弱
C.再过,a、b将变成振动减弱的位置,e点的振动将加强
D.当振源的振动频率同时增加时,干涉区域的干涉图样不发生任何改变
5.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
6.如图所示,S为水面上一波源,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,为了能观察到A点的振动,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
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.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
9.如图所示,圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰,下列说法正确的是(  )
A.水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射
B.水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射
C.水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射
D.水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射
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.下列说法不正确的是(  )
A.“会挽雕弓如满月,西北望,射天狼”反映了弹性势能与动能的转化
B.“绿树浓阴夏日长,楼台倒影入池塘。”反映了光的折射现象
C.“墙里秋千墙外道,墙外行人,墙里佳人笑。”反映了声音的衍射现象
D.“白毛浮绿水,红掌拨清波。”反映了与火箭点火起飞一样物理原理
12.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、孔或障碍物的尺寸比波长小时有明显衍射现象
C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
D.声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大,频率较高
二、填空题
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_________。
14.两列频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2,在同一介质中传播时,某时刻t形成如图所示的干涉图样,图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰,虚线表示波谷),在图中标有A、B、C三个点,则振动加强的点是________,振动减弱的点是________。
15.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.
16.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_____________
17.如图是不同频率的水波通过相同的水孔所能到达区域的示意图(图中波纹间距仅为示意,并不代表波长大小),________情况中水波的频率最大.
三、解答题
18.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?
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.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?
22.已知声波的速度为,有一辆汽车以的速度匀速行驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣笛后司机听到回声,则汽车鸣笛时距山崖的距离有多远?若该汽车以的速度匀速行驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣笛时并同时以的加速度加速,后司机听到回声,此时汽车距山崖的距离有多远?
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.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。
2.B
【详解】
A.单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正比,故A错误;
B.做单摆运动的小球摆到最高处时所受合力不为0,加速度不为零,故B正确;
C.在同一介质中,光的波长不同,频率不同,则折射率不同,所以传播速度不同,故C错误;
D.由于声在空气中的波速为340m/s,其波长为1m左右,所以人讲话时,该波绕过尺寸为1m左右的障碍物时会发生明显衍射现象,故D错误。
故选B。
3.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。
4.B
【详解】
ABC.a点是波峰与波峰相遇处,bc点是波谷与波谷相遇处,三个点以及它们的连线上均总是干涉加强的位置,e点是波峰与波谷相遇处,总是振动最弱点,A、C错误,B正确;
D.当振源的振动频率同时增加时,波长发生变化,则干涉区域的干涉图样将发生变化,D错误。
故选B。
5.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。
6.D
【详解】
观察不到A点振动,说明衍射现象不明显,要使衍射现象变得明显,可以减小波源的频率以增大波长,或将N板向左移减小狭缝的尺寸,故ABC错误,D正确。
故选D。
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】
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。
9.B
【详解】
根据衍射定义,水波进入阴影以外两侧的区域叫做波的衍射,不一定非得绕到障碍物后面的每一点。
故选B。
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.会挽雕弓如满月,则发生了弹性形变的弓具有一定的弹性势能,释放后,弓的弹性势能转化为箭的动能,故A正确;
B.倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故B错误;
C.“墙里秋千墙外道,墙外行人,墙里佳人笑”,说明声音可以绕过墙传播即为声音的衍射现象,故C正确;
D.红掌拨清波即掌划水时水对掌有力的作用使鹅前进,火箭点火起飞时,火箭向下喷气时气体对火箭有向上的作用力使火箭向上运动,即都用到作用力与反作用力的原理,故D正确。
本题选不正确的,故选B。
12.B
【详解】
AC.所有波都能发生衍射现象,故AC错误;
B.发生明显的衍射现象是有条件的,只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长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.人耳能听到的声波的波长在到之间,一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比,所以声波容易发生衍射现象,而声波的波长越大,频率越低,故D错误。
故选B。
13.≤0.01m
【详解】
[1]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. A、B C
【详解】
[1][2]由题图中可知,A点距波源S1、S2的距离均为1.5λ,即x1=1.5λ,x2=1.5λ,故A到S1、S2的距离差
Δx=x1-x2=0
B点距S1距离为x1=λ,距S2距离为x2距离为x2=2λ,故B到S1、S2的距离差
Δx=λ
C点距S1的距离为x1=2λ,距S2的距离为x2=1.5λ,故C到两波源S1、S2的距离差为
Δx=x1-x2=0.5λ
因为两波源的振动情况完全相同,所以A、B点均为振动加强点,C点为振动减弱点。
15. 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
16. 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。
17.C
【详解】
由图知A图衍射现象最明显,C图最不明显,则A中波长最长,则频率最小;C中波长最短,则频率最大.
【点睛】
本题考查了发生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多,并掌握c=λf公式的应用.
18.126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
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.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。
22.;
【详解】
画出汽车与声音运动过程示意图如图所示,
设汽车在点鸣笛,在点听到回声,汽车由 到的位移为,到山崖的距离为,汽车从鸣笛到司机听到回声的时间为,有.
根据汽车运动的时间与声波运动的时间相等.则
解得:,
即汽车鸣笛时距山崖的距离为

同理:
解得:,
即此时汽车距山崖的距离为
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