人教版选择性必修一第三章衍射专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
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
如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图象,图中每两条实线间的距离表示一个波长,其中正确的图象是( )
A. B. C. D.
如图所示是观察水面波衍射的实验装置,和是两块挡板,是一个孔,是波源.图中已画出波源所在区域的传播情况,每两条相邻波纹图中曲线之间距离表示一个波长;关于波经过孔之后的传播情况,下列描述中不正确的是( )
A. 此时能明显观察到波的衍射现象
B. 水波通过挡板前后波纹间距离相等
C. 如果将孔扩大,有可能观察不到明显的衍射现象
D. 如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显观察到衍射现象
王维的鹿柴:“空山不见人,但闻人语响。”从物理学的角度分析,下列表述正确的是( )
A. 声波是机械波,自然光不是波 B. 自然光的频率比人声的频率要小
C. 人声的波长相对光长得多,容易发生衍射现象 D. 光只能沿直线传播,不能发生衍射现象
如下图所示,图中点是水面上一波源,实线、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,是挡板,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. 上述答案均不对
下列现象不属于波的明显衍射现象的是( )
A. “隔墙有耳” B. “空山不见人,但闻人语声”
C. 河中芦苇后面没有留下无波的区域 D. 池中假山前有水波,假山后无水波
在同一地点有两个静止的声源,发出声波和声波在同一空间的空气中沿同一方向传播,如图所示为某时刻这两列波的图象,则下列说法中正确的是( )
A. 相对于同一障碍物,波比波更容易发生衍射现象
B. 这两列波传播的方向上,不会产生稳定的干涉现象
C. 波速度比波速度大
D. 这两列波传播的方向上,同一个运动的观察者听到的这两列波的频率可以相同
我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑,米波雷达发射无线电波的波长在范围内,则对该无线电波的判断准确的是( )
A. 米波的频率比厘米波频率高 B. 和机械波一样需要靠介质传播
C. 同光波一样会发生发射现象 D. 不可能产生干涉和衍射现象
小河中有一个实心桥墩,为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,俯视如图所示,小河水面平静。现在处以某一频率拍打水面,使形成的水波能带动树叶振动起来,可以采用的方法是
A. 提高拍打水面的频率 B. 降低拍打水面的频率
C. 无需拍打,也会振动起来 D. 无论怎样拍打,都不会振动起来
如图是观察水面波衍射的实验装置,和是两块挡板,是一个孔,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,下列描述中错误的是( )
A. 能明显观察到波的衍射现象
B. 挡板前后波纹间距离相等
C. 如果将孔扩大,有可能观察不到明显的衍射现象
D. 如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到衍射现象
二、简答题(本大题共2小题,共26.0分)
操场上的喇叭正在播放音乐,有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面,听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些?为什么?
可见光的波长是微米数量级的,人眼的瞳孔直径是毫米数量级的。假想有一种眼睛的瞳孔直径是微米数量级的,视网膜非常灵敏,能感觉非常微弱的光线,这时所看到的外部世界将是一幅什么景象?
三、计算题(本大题共1小题,共14.0分)
某居住地位于某山脉的一边,山脉的另一边处建有一无线电波发射站,如图所示。该发射站可发送频率为的中波和频率为的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为,求:
该中波和微波的波长各是多少
发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地处
若两种波的接收效果不同,请说明哪一种波的接收效果更好为什么
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
波发生衍射的条件是: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就不能发生明显的衍射现象.
考查衍射与明显衍射的区别,掌握横波与纵波的不同,理解明显衍射条件.
【解答】
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。
2.【答案】
【解析】解:根据发生明显衍射的条件,即当波的波长与小孔或障碍物得尺寸相当,或大于小孔和障碍物的尺寸,会发生明显的衍射;
、波遇到小孔发生明显的衍射时,小孔处相当于新的波源,可知、的衍射图样都错误;故AB错误;
、波遇到与波长差不多的障碍物后,能“绕过”障碍物继续向前传播。故D图样正确,C错误。
故选:。
当波的波长与小孔或障碍物得尺寸相当,或大于小孔和障碍物的尺寸,会发生明显的衍射,即绕过障碍物继续传播.
解决本题的关键知道衍射是波特有的现象,掌握发生明显衍射的条件以及常见的衍射图样是关键.
3.【答案】
【解析】
【分析】
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,这是发生明显衍射的条件。
解决本题的关键掌握产生明显衍射的条件,知道波速、频率、波长的关系。
【解答】
A.因为波长与孔的尺寸差不多,所以能够观察到明显的衍射现象,故A正确;
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正确;
C.如果将孔扩大,孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,故C正确;
D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据知,波长减小,可能观察不到明显的衍射现象,故D错误。
本题选不正确的,故选D。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查波的衍射及发生明显的衍射现象的条件。解决问题的关键是清楚声波和光波都属于波。知道衍射现象是波所特有的现象;知道发生明显的衍射现象的条件。
【解答】
A.声是波,光也是波,故 A错误
声波的波长比光波波长要长得多,容易发生衍射现象,所以它能绕过一般的障碍物而被另一侧的人听到,光波波长较短,难发生衍射现象,不能绕过障碍物,也就产生了空山不见人,但闻人语响的现象,自然光的频率比人声的频率要大的多,故 B错误、C正确
D.光一般情况沿直线传播,但光的波长与障碍物尺寸相当时,可发生衍射现象,故 D错误。
5.【答案】
【解析】
【试题解析】
【分析】
本题考查波的衍射现象相关知识,平时多思考理解即可解答。
解答关键是理解发生明显的衍射现象的条件:必须障碍物或小孔的尺寸比水波的波长要小得多或相差不大,需要知道在本题中发生明显的衍射的条件是相比而言的。
【解答】
一列水波在传播过程中遇到了小孔,相比水波的波长而言的孔洞的尺寸比较小,所以能发生明显的衍射,但挡板的尺寸较大,所以不能发生衍射现象;所以水面上波分布于除阴影Ⅰ以外区域,故B正确,ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】衍射是波绕过障碍物继续传播,发生了明显衍射现象的条件是缝、孔和障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长还要短。“隔墙有耳”,“空山不见人,但闻人语声”,河中芦苇后面没有留下无波的区域,都是波发生明显衍射的现象;选项,池中假山前有水波,假山后无水波,波没有发生明显衍射现象,故选D。
分析:衍射是波绕过障碍物继续传播的现象,一切波都能发生衍射。而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,如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸不满足这个条件也会发生衍射现象,只是不明显.
考查衍射与明显衍射的区别,理解明显衍射条件.
7.【答案】
【解析】解:、由图读出声波和声波波长之比为::波长越长,波动性越强,所以相对于同一障碍物,波比波更容易发生衍射现象。故A错误。
、两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播,波速相同。因::,由得到两波频率之比为::则两列波发生干涉的必要条件是频率相同,所以在这两列波传播的方向上,不会产生稳定的干涉现象。故B正确,C错误。
D、由于波的频率大于波的频率,在这两列波传播的方向上运动的观察者,听到的这两列波的频率不会相同。故D错误。
故选:。
波速是由介质决定的,两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播,波速相同.由图读出波长关系,由研究频率关系.根据干涉和衍射产生的条件分析能否产生稳定的干涉现象和衍射现象.
本题考查基本的读图能力.对于波的三个物理量抓住:波速是由介质决定的,频率是由波源决定的.波长由介质和波源共同决定.
8.【答案】
【解析】
【分析】
电磁波能在真空中传播,机械波不能在真空中传播,干涉和衍射是波特有的现象,光可以发生反射现象。
本题要注意机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象,但是机械波不能在真空中传播,电磁波能在真空中传播。
【解答】
A.根据可知,波长越长,频率越低,故米波的频率比厘米频率低,故A错误;
B.无线电波不需要介质传播,故B错误;
C.无线电波同光波一样会发生反射现象,故C正确;
D.干涉和衍射是波特有的现象,所以无线电波能产生干涉和衍射现象,故D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
发生明显的衍射现象的条件:孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或更小.当衍射现象明显时,形成的水波能带动树叶振动起来.
【解答】
拍打水面时,水波中的质点上下振动,形成的波向前传播,提高拍打水面的频率,则质点振动的频率增加,波的频率与振动的频率相等,根据,波速不变,频率增大,波长减小,衍射现象不明显,反之降低频率,波长增大,衍射现象更明显.故ACD错误,B正确。
故选B。
10.【答案】
【解析】
【分析】
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,这是发生明显衍射的条件。
本题考查波的衍射现象,关键是要知道产生明显衍射现象的条件,考查学生的理解能力。
【解答】
A.因为波长与孔的尺寸差不多,所以能够观察到明显的衍射现象。故 A正确;
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正确;
C.如果将孔扩大,孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象。故 C正确;
D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据知,波长减小,可能观察不到明显的衍射现象。故D错误。
下列描述中错误的,故选D。
11.【答案】高音减弱得明显一些。因为高音频率高,波长短,在障碍物相同的情况下,高音更不容易发生衍射现象,或衍射现象更不明显,也就不容易绕过障碍物。
【解析】见答案
12.【答案】答:由于微米波段的可见光通过微米数量级瞳孔时衍射较强,所有的光源都会变得模糊不清,也就无法成清晰的像,外部世界的景象大概是模糊一片。
【解析】见答案
13.【答案】解:波长、波速、频率之间的关系,即: ,可得
则有中波的波长
而微波的波长
发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地处,若是干涉则必须频率相同,明显不可能是干涉现象,所以电磁波是经过波的衍射后绕过高山,到达居住地处。
要发生明显的波衍射现象,则波长必须与阻碍物尺寸差不比,所以两种波的接收效果明显不同,波长越长的波接收效果更好,因此中波接收效果更好。
答:该中波和微波的波长各是 , ;
发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地处;
中波的接收效果更好,因为中波的波长较长,衍射现象明显。
【解析】
【分析】
本题主要考查两个方面的知识:电磁波在传播过程中以光速传播且保持不变;理解电磁波的波长、波速、频率之间的关系,即: 是电磁波的波速,是电磁波波长,是电磁波的频率;
根据公式干涉,代入数据求解即可
干涉的条件是频率相同,而明显的衍射现象波长必须要长。
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