高二物理人教版（2019）选择性必修一 3.3波的反射、折射和衍射 课时作业（含答案）
文档属性
| 名称 | 高二物理人教版（2019）选择性必修一 3.3波的反射、折射和衍射 课时作业（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-16 13:49:15 | ||
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文档简介
3.3波的反射、折射和衍射
一、单选题
1．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.3 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.6 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为（ ）
A．221 m B．442 m C．374 m D．646 m
2．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻，该波传播到x轴上的质点B处，质点A在负的最大位移处。在t=0.3s时，质点A恰第二次出现在正的最大位移处，则（ ）
A．该波的周期为0.3s
B．该波的波速等于10m/s
C．t=0.6s时，质点B在平衡位置处且向下运动
D．该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，不能发生明显衍射现象
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，俯视如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，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．提高拍打水面的频率
B．降低拍打水面的频率
C．无需拍打，A也会振动起来
D．无论怎样拍打，A都不会振动起来
4．在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况，图（一）是保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况变化；图（二）是实验时拍摄波长不同的水波通过宽度一定的狭缝的照片，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的、、，对比这三张照片观察衍射现象与波长、狭缝宽度的关系．该实验现象表明（ ）
图（一）波长一定的水波通过宽度不同的狭缝
图（二）波长不同的水波通过宽度不同的狭缝
A．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长大，才能观察到明显的衍射现象
B．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，才能观察到明显的衍射现象
C．图（二）丙图可以得出，波长比狭缝小太多就不会发生衍射现象
D．图（一）甲可以看出，狭缝宽度再增加就不会发生衍射现象
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
6．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，位于平衡位置的质点A、B，介质中B质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴负向传播
B．A、B两点的速度和位移有可能在某个时刻均相同
C．再经过0.3s，B质点通过的总路程为0.1m
D．若此波遇到一个宽0.3m的障碍物，则能发生明显衍射
7．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
8．对于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，由电子偏转轨迹可判断a端应为磁铁的N极
B．图乙中，回旋加速器所接电压U应为直流电
C．图丙中，线圈中插入铁芯，自感系数L将变小
D．图丁中，水波波长远小于狭缝的宽度
二、多选题
9．下列关于波的衍射的说法正确的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，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，衍射现象明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大
10．水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，下列做法可取的是( )
A．增大小孔尺寸 B．减小小孔尺寸
C．增大水波频率 D．减小水波频率
11．关于波，下列说法中错误的是（ ）
A．一切波都能发生反射和衍射
B．插在水中的细棒对水波的传播没有影响
C．在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象
D．当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象
12．一列简谐横波沿x轴传播，甲图为t＝0时刻的波动图象，乙图为质点P的振动图象，则下列判断正确的是_____
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度为4m/s
C．经过0.5s，P沿波的传播方向前进2m
D．t＝0.5s时质点P速度最大
E．该波在传播过程中若遇到4m的障碍物，能发生明显衍射现象
三、解答题
13．分别用红色和蓝色激光照射同一个狭窄的单缝观察衍射现象，哪个的中心条纹宽度较大？为什么？
14．为了测出海底的深度，现用波长为3.4 cm的超声波向海底定向发射，经过0.8 s，探测仪器收到发射出去的超声波返回的讯号，超声波在海水中的波长为15.3 cm，超声波在空气中的波速为340 m/s，则海底有多深？
15．一只汽船以的速度在无风河面上航行，船上发出声鸣笛，旅客在后听到前方悬崖反射回来的声音，已知声音在空气中的传播速度为。则悬崖离汽船鸣笛时的位置有多远。
参考答案：
1．C
【详解】右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.3 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=1.9 s。山谷的宽度
s=v（t1＋t2）=×340×2.2 m=374 m
故选C。
2．B
【详解】A．从t=0到t=0.3s质点A恰第二次出现在正的最大位移处
可得，故A错误。
B．由
故B正确。
C．t=0时刻质点B在平衡位置处且向上运动，则t=0.6s时，即3T后，质点B仍在平衡位置处且向上运动，故C错误。
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小，该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，能发生明显衍射现象。故D错误。
故选B。
3．B
【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。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。故降低拍打水面的频率，可以使衍射现象明显，故选B。
【点睛】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。
4．B
【详解】AB．由图（一）可知，波长一定时，狭缝越窄衍射现象越明显；由图（二）可知，狭缝一定，波长越大衍射现象越明显；只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，才能观察到明显的衍射现象，故A错误，B正确；
C．图（二）丙图可以得出，波长比狭缝小太多同样会发生衍射现象，只是衍射现象不明显，故C错误；
D．图（一）甲可以看出，狭缝宽度再增加也会发生衍射现象，只是衍射现象不明显，故D错误。
故选B。
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】A．由乙图可知，B质点在时刻向上振动，据“同侧法”可知，该波沿x轴正向传播，A错误；
B．A、B两点的平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，B错误；
C．由乙图可知，振动周期为0.4s，再经过0.3s，即，B质点通过的总路程为3A，即0.3m，C错误；
D．当障碍物跟波长相差不多或比波长小时会发生明显的衍射现象，由甲图可知，波长为0.4m，若此波遇到一个宽0.3m的障碍物，则能发生明显衍射，D正确。
故选D。
7．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。
8．A
【详解】A．图甲中，由电子偏转轨迹根据左手定则可以判断a端应为磁铁的N极，所以A正确；
B．图乙中，回旋加速器所接电压U应为变化电流，所以B错误；
C．图丙中，线圈中插入铁芯，自感系数L将变大，所以C错误；
D．图丁中，水波波长远大于狭缝的宽度，水波的衍射效果才明显，所以D错误；
故选A。
9．ABD
【详解】ABC．衍射是一切波的特有的现象，横波纵波均能发生衍射，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，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，AB正确，C错误；
D．声波的波长较长，因此声波容易发生衍射，D正确。
故选ABD。
10．BD
【详解】AB．根据发生明显衍射的条件，可知本题中要使现象更明显，可采取：减小小孔直径或增大水波波长，或同时减小小孔直径、增大水波波长，B正确，A错误；
CD．改变频率表面看对现象好像没影响，但情景中是水波，介质已确定，由v=λf知，若f改变了，λ也会改变，就会影响衍射发生的明显程度，因此欲增大波长，必减小水波频率，C错误，D正确。
故选BD。
11．CD
【详解】A．衍射是波特有的现象，一切波都会发生反射和衍射现象，选项A正确；
B．水波的波长一般比细棒的线度大，故能发生明显的衍射，所以细棒对水波的传播没有影响，选项B正确；
C．墙外的人能听到墙内人的说话，是波的衍射现象，选项C错误；
D．据产生明显衍射现象的条件知，当障碍物的尺寸比波长大很多时，不能发生明显的衍射现象，选项D错误。
本题选择错误的，故选CD。
12．BDE
【详解】A．在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；
B．由甲读出该波的波长为λ=4m，由乙图读出周期为T=1s，则波速为v==4m/s，故B正确；
C．简谐横波沿x轴传播，质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不随波的传播方向向前传播，故C错误；
D．t＝0.5s时质点P在平衡位置，速度最大，选项D正确；
E．由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到4m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故E正确．
【点睛】根据波动图象能读出波长、由质点的振动方向判断波的传播方向，由振动图象读出周期和质点的振动方向等等，都学习振动和波部分应具备的基本能力，要加强训练，熟练应用．
13．见解析
【详解】由单缝衍射图样特点知，波长越长的可见光单缝衍射条纹宽度越大。由于红光的波长大于蓝光的波长，则红光的中心条纹宽度较大。
14．612 m
【详解】由
超声波的频率不变可得
海底深度
15．
【详解】如图所示，汽船于B处发出鸣笛声，旅客听到回声的位置在A处，即内汽船前进了距离，则声波走过的距离。所以
所以
一、单选题
1．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.3 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.6 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为（ ）
A．221 m B．442 m C．374 m D．646 m
2．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻，该波传播到x轴上的质点B处，质点A在负的最大位移处。在t=0.3s时，质点A恰第二次出现在正的最大位移处，则（ ）
A．该波的周期为0.3s
B．该波的波速等于10m/s
C．t=0.6s时，质点B在平衡位置处且向下运动
D．该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，不能发生明显衍射现象
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，俯视如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，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．提高拍打水面的频率
B．降低拍打水面的频率
C．无需拍打，A也会振动起来
D．无论怎样拍打，A都不会振动起来
4．在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况，图（一）是保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况变化；图（二）是实验时拍摄波长不同的水波通过宽度一定的狭缝的照片，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的、、，对比这三张照片观察衍射现象与波长、狭缝宽度的关系．该实验现象表明（ ）
图（一）波长一定的水波通过宽度不同的狭缝
图（二）波长不同的水波通过宽度不同的狭缝
A．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长大，才能观察到明显的衍射现象
B．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，才能观察到明显的衍射现象
C．图（二）丙图可以得出，波长比狭缝小太多就不会发生衍射现象
D．图（一）甲可以看出，狭缝宽度再增加就不会发生衍射现象
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
6．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，位于平衡位置的质点A、B，介质中B质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴负向传播
B．A、B两点的速度和位移有可能在某个时刻均相同
C．再经过0.3s，B质点通过的总路程为0.1m
D．若此波遇到一个宽0.3m的障碍物，则能发生明显衍射
7．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
8．对于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，由电子偏转轨迹可判断a端应为磁铁的N极
B．图乙中，回旋加速器所接电压U应为直流电
C．图丙中，线圈中插入铁芯，自感系数L将变小
D．图丁中，水波波长远小于狭缝的宽度
二、多选题
9．下列关于波的衍射的说法正确的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，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，衍射现象明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大
10．水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，下列做法可取的是( )
A．增大小孔尺寸 B．减小小孔尺寸
C．增大水波频率 D．减小水波频率
11．关于波，下列说法中错误的是（ ）
A．一切波都能发生反射和衍射
B．插在水中的细棒对水波的传播没有影响
C．在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象
D．当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象
12．一列简谐横波沿x轴传播，甲图为t＝0时刻的波动图象，乙图为质点P的振动图象，则下列判断正确的是_____
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度为4m/s
C．经过0.5s，P沿波的传播方向前进2m
D．t＝0.5s时质点P速度最大
E．该波在传播过程中若遇到4m的障碍物，能发生明显衍射现象
三、解答题
13．分别用红色和蓝色激光照射同一个狭窄的单缝观察衍射现象，哪个的中心条纹宽度较大？为什么？
14．为了测出海底的深度，现用波长为3.4 cm的超声波向海底定向发射，经过0.8 s，探测仪器收到发射出去的超声波返回的讯号，超声波在海水中的波长为15.3 cm，超声波在空气中的波速为340 m/s，则海底有多深？
15．一只汽船以的速度在无风河面上航行，船上发出声鸣笛，旅客在后听到前方悬崖反射回来的声音，已知声音在空气中的传播速度为。则悬崖离汽船鸣笛时的位置有多远。
参考答案：
1．C
【详解】右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.3 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=1.9 s。山谷的宽度
s=v（t1＋t2）=×340×2.2 m=374 m
故选C。
2．B
【详解】A．从t=0到t=0.3s质点A恰第二次出现在正的最大位移处
可得，故A错误。
B．由
故B正确。
C．t=0时刻质点B在平衡位置处且向上运动，则t=0.6s时，即3T后，质点B仍在平衡位置处且向上运动，故C错误。
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小，该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，能发生明显衍射现象。故D错误。
故选B。
3．B
【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。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。故降低拍打水面的频率，可以使衍射现象明显，故选B。
【点睛】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。
4．B
【详解】AB．由图（一）可知，波长一定时，狭缝越窄衍射现象越明显；由图（二）可知，狭缝一定，波长越大衍射现象越明显；只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，才能观察到明显的衍射现象，故A错误，B正确；
C．图（二）丙图可以得出，波长比狭缝小太多同样会发生衍射现象，只是衍射现象不明显，故C错误；
D．图（一）甲可以看出，狭缝宽度再增加也会发生衍射现象，只是衍射现象不明显，故D错误。
故选B。
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】A．由乙图可知，B质点在时刻向上振动，据“同侧法”可知，该波沿x轴正向传播，A错误；
B．A、B两点的平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，B错误；
C．由乙图可知，振动周期为0.4s，再经过0.3s，即，B质点通过的总路程为3A，即0.3m，C错误；
D．当障碍物跟波长相差不多或比波长小时会发生明显的衍射现象，由甲图可知，波长为0.4m，若此波遇到一个宽0.3m的障碍物，则能发生明显衍射，D正确。
故选D。
7．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。
8．A
【详解】A．图甲中，由电子偏转轨迹根据左手定则可以判断a端应为磁铁的N极，所以A正确；
B．图乙中，回旋加速器所接电压U应为变化电流，所以B错误；
C．图丙中，线圈中插入铁芯，自感系数L将变大，所以C错误；
D．图丁中，水波波长远大于狭缝的宽度，水波的衍射效果才明显，所以D错误；
故选A。
9．ABD
【详解】ABC．衍射是一切波的特有的现象，横波纵波均能发生衍射，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，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，AB正确，C错误；
D．声波的波长较长，因此声波容易发生衍射，D正确。
故选ABD。
10．BD
【详解】AB．根据发生明显衍射的条件，可知本题中要使现象更明显，可采取：减小小孔直径或增大水波波长，或同时减小小孔直径、增大水波波长，B正确，A错误；
CD．改变频率表面看对现象好像没影响，但情景中是水波，介质已确定，由v=λf知，若f改变了，λ也会改变，就会影响衍射发生的明显程度，因此欲增大波长，必减小水波频率，C错误，D正确。
故选BD。
11．CD
【详解】A．衍射是波特有的现象，一切波都会发生反射和衍射现象，选项A正确；
B．水波的波长一般比细棒的线度大，故能发生明显的衍射，所以细棒对水波的传播没有影响，选项B正确；
C．墙外的人能听到墙内人的说话，是波的衍射现象，选项C错误；
D．据产生明显衍射现象的条件知，当障碍物的尺寸比波长大很多时，不能发生明显的衍射现象，选项D错误。
本题选择错误的，故选CD。
12．BDE
【详解】A．在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；
B．由甲读出该波的波长为λ=4m，由乙图读出周期为T=1s，则波速为v==4m/s，故B正确；
C．简谐横波沿x轴传播，质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不随波的传播方向向前传播，故C错误；
D．t＝0.5s时质点P在平衡位置，速度最大，选项D正确；
E．由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到4m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故E正确．
【点睛】根据波动图象能读出波长、由质点的振动方向判断波的传播方向，由振动图象读出周期和质点的振动方向等等，都学习振动和波部分应具备的基本能力，要加强训练，熟练应用．
13．见解析
【详解】由单缝衍射图样特点知，波长越长的可见光单缝衍射条纹宽度越大。由于红光的波长大于蓝光的波长，则红光的中心条纹宽度较大。
14．612 m
【详解】由
超声波的频率不变可得
海底深度
15．
【详解】如图所示，汽船于B处发出鸣笛声，旅客听到回声的位置在A处，即内汽船前进了距离，则声波走过的距离。所以
所以