高二物理选修一3.3《波的反射折射和衍射》课时同步练习（含答案）
文档属性
| 名称 | 高二物理选修一3.3《波的反射折射和衍射》课时同步练习（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 537.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-11-10 10:00:11 | ||
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文档简介
高二物理选修一3.3《波的反射折射和衍射》课时同步练习
一、选择题：
1．关于机械波的各种现象，下列说法中正确的是（ ）
A．地震波是横波，遇到地面会反射回地壳深处
B． “未见其人，先闻其声”是声波发生干涉时产生的一种现象
C．机械波在介质中传播的速度大小与介质有关
D．从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向利用的是声波的衍射
2．研学活动中同学们进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他们吼一声后，经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5s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．170 m B．340 m C．425 m D．680 m
3.如图所示，为机械波在两种介质表面附近传播的路线图，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
4．如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，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．减小波源的频率 B．增大波源的振幅
C．将波源S向左移 D．将N板向右移
5．如图所示是水面波衍射演示器，AC和BD是两块在同一平面内靠近的挡板，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，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长。则（ ）
A．若波源频率增大，衍射现象更明显 B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C．水面波经过孔后波速会改变 D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象
6．如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.2s时的波形图，P是平衡位置在x=3m处的质点，Q是平衡位置在x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．t=0.2s到t=0.3s，P点通过的路程为20cm
C．t=0.35s时，P点的加速度方向与y轴正方向相同
D．当这列波遇到尺寸超过8m的障碍物时不能发生衍射现象
7.在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，水波通过狭缝的传播情况如图所示。若在挡板后M点放置一乒乓球，乒乓球没有振动起来，下列说法正确的是（ ）
A．为使乒乓球振动起来，可适当增加波源的振动频率
B．为使乒乓球振动起来，可适当增加波源的振动振幅
C．为使乒乓球振动起来，可适当减小狭缝的宽度
D．乒乓球振动起来后，会随水波的传播向远处运动
8.海洋浮标常被锚定在指定的海域，随波起伏。若浮标的上下振动可简化成竖直方向上的简谐运动，海水波可看成简谐横波。图甲是一列沿x轴正方向传播的海水波在t=0.25s时的波形图，图乙是图甲中平衡位置离坐标原点3m~6m范围内某质点的振动图像。则下列说法正确的是（ ）
A．海水波的波速为12m/s
B．两个周期内浮标通过的路程为80cm
C．海水波遇到大小为30m的障碍物时能产生明显的衍射现象
D．图乙是平衡位置在x=3m处质点的振动图像
9.某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 如下图所示，下列说法正确的是（ ）
A．水波通过狭缝后波长变短
B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象
C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显
D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
10.向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，如图甲所示放置A、B两个狭缝，如图乙所示放置C、D两块挡板，以下说法正确的是（ ）
A．狭缝A处不易发生明显的衍射现象 B．狭缝B处容易发生明显的衍射现象
C．挡板C处不会发生衍射现象 D．挡板D处能发生明显衍射现象
11．如图所示，图中O点是水面上一波源，实线、虚线分别表示该时刻的波峰、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．上述答案均不对
12.两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )
A．a点的振动始终减弱 B．a点的振动始终加强
C．在两波相遇的区域中不会发生干涉 D．在两波相遇的区域中会发生干涉
13.如图甲所示，一根拉紧的均匀弦线沿水平的x轴放置，现对弦线上O点（坐标原点）施加一个向上的扰动后停止，其位移一时间图像如图乙所示，该扰动将以2m/s的波速向x轴正方向传播，且在传播过程中没有能量损失，则下列说法不正确的是（ ）
A．2s时4m处的质点开始向上运动
B．1.5sC．2.5s时1m处的质点运动的路程为0.4cm
D．该波遇到长度为3m的障碍物时会发生明显衍射现象
14.位于坐标原点O的波源，从时刻开始沿y轴负方向振动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波。某时刻在之间第一次出现如图所示的波形，此时质点P、Q的位移大小相等，方向相反，且从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置和质点Q第一次回到平衡位置所用时间之比为。已知时质点Q恰好第一次到达波峰处，则以下说法不正确的是（ ）
A．图示时刻P、Q两质点的加速度大小相等、方向相反
B．若能发生稳定干涉，该波所遇到的波的频率为5/3Hz
C．从t=0s时刻开始，当质点P第二次到达波峰时，x=7m处的质点经过的路程为10cm
D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为80m的障碍物，这列波不能发生衍射现象
二、非选择题
15．一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。
16．平静的湖面有相距为1m的两个小木块A、B，距小木块A左侧3m处有一波源在时刻开始向上振动，经4s小木块A第一次达到波峰，再经3s小木块B第一次达到波谷，波源和小木块A、B在一条直线上。
（1）求这列横波的周期和波速；
（2）求这列横波的波长；
（3）若此波在传播过程中遇到一根竖立的芦苇杆，是否会发生明显的衍射现象。
17．一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。
18．甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
19．发波水槽是演示波动过程的重要实验仪器。其中包括波的形成、传播以及波的干涉和衍射等的物理现象。如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的缝隙后再水面上继续传播。
(1)图中可观察到波的（ ）
A．干涉 B．衍射 C．折射 D．反射
(2)水面各点的振动均为（ ）
A．自由振动，频率由水体自身性质决定
B．自由振动，频率由波源决定
C．受迫振动，频率由水体自身性质决定
D．受迫振动，频率由波源决定
(3)若使波源保持振动情况的不变匀速向缝隙靠近，则在相对于波源静止的狭缝右侧，水波的 增大， 减小。（选填波长/频率/波速）
(4)若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到 。
(5)若波源位于O点，水波可视为简谐波，在Oxy水平面内传播，波面为圆。t=0时刻波面分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷（图中只画出了两个相邻的波峰和波谷，E点已开始振动）。B处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。
求：①该波从B点传播到D点所需的时间；
②时，E处质点的位移及在该段时间内的路程。
试卷第2页，共3页
试卷第7页，共7页
参考答案
一、选择题：
1、C 2、C 3、 D 4、A 5、 D
6、 C 7、C 8、 D 9、D 10、D
11、B 12、C 13、C 14、D
二、非选择题：
15．（1）4s，1m/s；（2）4m；（3）会发生明显的衍射现象
【详解】（1）令x1=3m，x2=1m，波速为v，周期为T，由题意有， 解得，
（2）该横波 波长为
（3）由于大于竖立芦苇杆的直径，所以当波通过竖立的芦苇杆时会发生明显的衍射现象。
16．（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
17．（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
18．(1)m； m/s；(2)会；(3)能；(4)能
【详解】(1)由题意知，周期T=s=3s
设波长为λ，则5λ＋=24m 得λ==m
由得v=m/s=m/s
(2)由于λ=m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象；
(3)(4)由于λ=m>3m，所以此波无论是通过直径为3m的桥墩，还是通过宽为3m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。
19．(1)B (2)D (3) 频率 波长 (4)衍射现象不明显
(5)（1）0.4s；（2）-2cm，160cm
【详解】（1）（1）[1]图中可观察到波的衍射。故选B。
（2）（2）[2]水面各点的振动均为受迫振动，频率由波源决定。故选D。
（3）（3）[3][4]若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，根据多普勒效应可知狭缝右侧水波的频率变大；根据可知狭缝右侧水波的波长减小。
（4）（4）狭缝越小，衍射现象越明显，若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到的波的衍射现象不明显了。
（5）（1）由甲图可知，波长为，由乙图可知振幅为，周期为，故波速为
故该波从B点传播到D点所需的时间为
（2）由几何关系可知
故OE两点之间间隔2.5个波长，t=8s时波源振动了20个周期，O点恰好处于波峰位置，故此时E处质点处于波谷，位移为-2cm。路程为
答案第4页，共4页
答案第2页，共2页
一、选择题：
1．关于机械波的各种现象，下列说法中正确的是（ ）
A．地震波是横波，遇到地面会反射回地壳深处
B． “未见其人，先闻其声”是声波发生干涉时产生的一种现象
C．机械波在介质中传播的速度大小与介质有关
D．从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向利用的是声波的衍射
2．研学活动中同学们进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他们吼一声后，经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5s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．170 m B．340 m C．425 m D．680 m
3.如图所示，为机械波在两种介质表面附近传播的路线图，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
4．如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，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．减小波源的频率 B．增大波源的振幅
C．将波源S向左移 D．将N板向右移
5．如图所示是水面波衍射演示器，AC和BD是两块在同一平面内靠近的挡板，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，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长。则（ ）
A．若波源频率增大，衍射现象更明显 B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C．水面波经过孔后波速会改变 D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象
6．如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.2s时的波形图，P是平衡位置在x=3m处的质点，Q是平衡位置在x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．t=0.2s到t=0.3s，P点通过的路程为20cm
C．t=0.35s时，P点的加速度方向与y轴正方向相同
D．当这列波遇到尺寸超过8m的障碍物时不能发生衍射现象
7.在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，水波通过狭缝的传播情况如图所示。若在挡板后M点放置一乒乓球，乒乓球没有振动起来，下列说法正确的是（ ）
A．为使乒乓球振动起来，可适当增加波源的振动频率
B．为使乒乓球振动起来，可适当增加波源的振动振幅
C．为使乒乓球振动起来，可适当减小狭缝的宽度
D．乒乓球振动起来后，会随水波的传播向远处运动
8.海洋浮标常被锚定在指定的海域，随波起伏。若浮标的上下振动可简化成竖直方向上的简谐运动，海水波可看成简谐横波。图甲是一列沿x轴正方向传播的海水波在t=0.25s时的波形图，图乙是图甲中平衡位置离坐标原点3m~6m范围内某质点的振动图像。则下列说法正确的是（ ）
A．海水波的波速为12m/s
B．两个周期内浮标通过的路程为80cm
C．海水波遇到大小为30m的障碍物时能产生明显的衍射现象
D．图乙是平衡位置在x=3m处质点的振动图像
9.某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 如下图所示，下列说法正确的是（ ）
A．水波通过狭缝后波长变短
B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象
C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显
D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
10.向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，如图甲所示放置A、B两个狭缝，如图乙所示放置C、D两块挡板，以下说法正确的是（ ）
A．狭缝A处不易发生明显的衍射现象 B．狭缝B处容易发生明显的衍射现象
C．挡板C处不会发生衍射现象 D．挡板D处能发生明显衍射现象
11．如图所示，图中O点是水面上一波源，实线、虚线分别表示该时刻的波峰、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．上述答案均不对
12.两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )
A．a点的振动始终减弱 B．a点的振动始终加强
C．在两波相遇的区域中不会发生干涉 D．在两波相遇的区域中会发生干涉
13.如图甲所示，一根拉紧的均匀弦线沿水平的x轴放置，现对弦线上O点（坐标原点）施加一个向上的扰动后停止，其位移一时间图像如图乙所示，该扰动将以2m/s的波速向x轴正方向传播，且在传播过程中没有能量损失，则下列说法不正确的是（ ）
A．2s时4m处的质点开始向上运动
B．1.5s
D．该波遇到长度为3m的障碍物时会发生明显衍射现象
14.位于坐标原点O的波源，从时刻开始沿y轴负方向振动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波。某时刻在之间第一次出现如图所示的波形，此时质点P、Q的位移大小相等，方向相反，且从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置和质点Q第一次回到平衡位置所用时间之比为。已知时质点Q恰好第一次到达波峰处，则以下说法不正确的是（ ）
A．图示时刻P、Q两质点的加速度大小相等、方向相反
B．若能发生稳定干涉，该波所遇到的波的频率为5/3Hz
C．从t=0s时刻开始，当质点P第二次到达波峰时，x=7m处的质点经过的路程为10cm
D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为80m的障碍物，这列波不能发生衍射现象
二、非选择题
15．一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。
16．平静的湖面有相距为1m的两个小木块A、B，距小木块A左侧3m处有一波源在时刻开始向上振动，经4s小木块A第一次达到波峰，再经3s小木块B第一次达到波谷，波源和小木块A、B在一条直线上。
（1）求这列横波的周期和波速；
（2）求这列横波的波长；
（3）若此波在传播过程中遇到一根竖立的芦苇杆，是否会发生明显的衍射现象。
17．一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。
18．甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
19．发波水槽是演示波动过程的重要实验仪器。其中包括波的形成、传播以及波的干涉和衍射等的物理现象。如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的缝隙后再水面上继续传播。
(1)图中可观察到波的（ ）
A．干涉 B．衍射 C．折射 D．反射
(2)水面各点的振动均为（ ）
A．自由振动，频率由水体自身性质决定
B．自由振动，频率由波源决定
C．受迫振动，频率由水体自身性质决定
D．受迫振动，频率由波源决定
(3)若使波源保持振动情况的不变匀速向缝隙靠近，则在相对于波源静止的狭缝右侧，水波的 增大， 减小。（选填波长/频率/波速）
(4)若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到 。
(5)若波源位于O点，水波可视为简谐波，在Oxy水平面内传播，波面为圆。t=0时刻波面分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷（图中只画出了两个相邻的波峰和波谷，E点已开始振动）。B处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。
求：①该波从B点传播到D点所需的时间；
②时，E处质点的位移及在该段时间内的路程。
试卷第2页，共3页
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参考答案
一、选择题：
1、C 2、C 3、 D 4、A 5、 D
6、 C 7、C 8、 D 9、D 10、D
11、B 12、C 13、C 14、D
二、非选择题：
15．（1）4s，1m/s；（2）4m；（3）会发生明显的衍射现象
【详解】（1）令x1=3m，x2=1m，波速为v，周期为T，由题意有， 解得，
（2）该横波 波长为
（3）由于大于竖立芦苇杆的直径，所以当波通过竖立的芦苇杆时会发生明显的衍射现象。
16．（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
17．（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
18．(1)m； m/s；(2)会；(3)能；(4)能
【详解】(1)由题意知，周期T=s=3s
设波长为λ，则5λ＋=24m 得λ==m
由得v=m/s=m/s
(2)由于λ=m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象；
(3)(4)由于λ=m>3m，所以此波无论是通过直径为3m的桥墩，还是通过宽为3m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。
19．(1)B (2)D (3) 频率 波长 (4)衍射现象不明显
(5)（1）0.4s；（2）-2cm，160cm
【详解】（1）（1）[1]图中可观察到波的衍射。故选B。
（2）（2）[2]水面各点的振动均为受迫振动，频率由波源决定。故选D。
（3）（3）[3][4]若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，根据多普勒效应可知狭缝右侧水波的频率变大；根据可知狭缝右侧水波的波长减小。
（4）（4）狭缝越小，衍射现象越明显，若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到的波的衍射现象不明显了。
（5）（1）由甲图可知，波长为，由乙图可知振幅为，周期为，故波速为
故该波从B点传播到D点所需的时间为
（2）由几何关系可知
故OE两点之间间隔2.5个波长，t=8s时波源振动了20个周期，O点恰好处于波峰位置，故此时E处质点处于波谷，位移为-2cm。路程为
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