课时分层作业(十三) 波的反射、折射和衍射
?题组一 波的反射和折射
1．(源自鲁科版教材改编)(多选)下列说法正确的是( )
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用了波的反射原理
B．隐形飞机的表面涂上特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷声轰鸣不绝是声波的衍射形成的
D．水波从深水区传到浅水区时传播方向发生改变的现象，是波的折射现象
2．关于波的反射与折射，下列说法正确的是( )
A．波发生反射时，波的频率不变，波速大小变小，波长变短
B．波发生反射时，波的频率、波长、波速大小均不变
C．波发生折射时，波的频率、波长、波速大小均发生变化
D．波发生折射时，波的频率发生改变，但波长、波速大小不变
3．声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况如图所示，由图判断下面的说法正确的是( )
A．若i>r，则声波在介质Ⅰ中的传播速度小于声波在介质Ⅱ中的传播速度
B．若i>r，则Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水
C．若i>r，则Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气
D．在介质Ⅰ中的传播速度v1与在介质Ⅱ中的传播速度v2满足
4．声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s，则桥的长度为________m。若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍。
?题组二 波的衍射
5．(多选)如图所示为水波的衍射现象，S为波源，d为挡板间狭缝的宽度，相邻弧线间距为一个波长，其中符合事实的是( )
A B C D
6．如图所示，挡板M固定，挡板N可自由移动，将M、N两挡板间空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样。实验中观测到P点水面没有振动，为了使P点处能发生振动，可采用的办法是( )
A．增大波源的频率
B．减小波源的周期
C．将N板水平向左移动一些
D．将N板水平向上移动一些
7．如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图像，从图像可知( )
A．B侧水波是衍射波
B．A侧波速与B侧波速相等
C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小
D．增大挡板间距离，衍射现象更明显
8．在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到( )
A．声音变响，男声比女声更响
B．声音变响，女声比男声更响
C．声音变弱，男声比女声更弱
D．声音变弱，女声比男声更弱
9．(多选)如图所示，这是波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长，下列说法正确的是( )
A．波通过孔A，发生明显的衍射现象
B．波通过孔B，不发生衍射现象
C．波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象
D．波遇到障碍物D，发生明显的衍射现象
10．测速仪安装有超声波发射和接收装置，如图所示，B为测速仪，A为汽车，两者相距335 m。某时刻B发出超声波，同时A由静止开始做匀加速直线运动。当B接收到反射回来的超声波信号时A、B相距355 m，已知声速为340 m/s，则下列说法正确的是( )
A．经1 s，B接收到返回的超声波
B．超声波追上A时，A前进了10 m
C．A的加速度的大小为10 m/s2
D．A的加速度的大小为5 m/s2
11．平静的湖面有相距为1 m的两个小木块A、B，距小木块A左侧3 m处有一波源在t＝0时刻开始向上振动，经4 s小木块A第一次达到波峰，再经3 s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。
12．甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m。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30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显的衍射现象？若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显的衍射现象？
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1．ABD [潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，是利用了波的反射原理，A正确；隐形飞机的表面涂上特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的，B正确；雷声轰鸣不绝是声波在云层之间的多次反射造成的，故C错误；水波从深水区传到浅水区时传播方向发生变化，这是波的折射现象，故D正确。]
2．B [波发生反射时，波在同一种介质中传播，波的频率、波长、波速大小均不变，故A错误，B正确；波发生折射时，波速发生变化，波的频率由波源决定，则波的频率不变，波长发生变化，故C、D错误。故选B。]
3．C [根据折射规律可得，若i>r，则v1>v2，故A、D错误；又因声波在钢铁中的传播速度比在空气中的快，声波在空气中的传播速度比在水中的慢，故B错误，C正确。]
4．解析：设桥的长度为l，则根据题意有＝1.00 s，解得l≈365 m。由于声波的频率不变，由λ＝可知＝，得λ铁＝λ。
答案：365
5．BC [选项A、B中狭缝宽度大于波长，衍射现象不明显，挡板会阻碍波的传播，故A不符合事实，B符合事实；选项C、D中狭缝宽度小于波长，衍射现象明显，但穿过狭缝后波速和频率不变，波长应不变，故C符合事实，D不符合事实。]
6．D [P点的水没有振动起来，说明在P点，波没有明显衍射过去，原因是M、N间的缝太宽或波长太小，因此若想使P点的水振动起来，可以将N板上移，减小两挡板的间距；也可以增大水波的波长，由λ＝＝vT可知，可以减小波源的频率或者增大波源的周期。故选D。]
7．B [B侧水波在传播过程中遇到带有窄缝的挡板后发生衍射，则A侧水波是衍射波，故A错误；同种机械波在相同介质中的传播速度相同，故B正确；减小挡板间距离，衍射现象会更明显，但是衍射波的波速不变，频率不变，故波长不变，故C错误；因为只有当挡板间距离跟波长差不多或者比波长更小时，衍射现象才明显，所以当增大挡板间距离时，衍射现象会更不明显，故D错误。]
8．D [声波在空气中传播时遇到较高大的墙一部分波被反射，一部分波发生衍射，故声音变弱，但波速不变，低频部分的波的波长较长，高频部分的波的波长较短，在绕过较高大的墙时，高频部分的波发生衍射的衍射现象不如低频部分的波发生的衍射现象明显，故高音部分减弱得较为明显，所以女声比男声更弱，故D正确。]
9．AD [观察题图，孔B和障碍物C尺寸明显大于波长，不会发生明显的衍射现象，但仍然有衍射现象，只是不明显，不易观察；孔A和障碍物D尺寸小于或接近波长，会发生明显的衍射现象，故A、D正确，B、C错误。]
10．C [从B发出超声波到接收到超声波过程中，汽车A的运动情况如图所示：
B发出超声波时，A在C位置，小车反射超声波时，A在D位置，B接收到超声波时，A在E位置，经分析可知tCD＝tDE，xCE＝20 m，由运动学规律得xCD∶xDE＝1∶3，所以xCD＝5 m，xDE＝15 m，tCD＝ s＝1 s，可见B接收到返回的超声波需2 s；对汽车A有Δx＝，解得a＝10 m/s2。由以上可知只有选项C正确。]
11．解析：(1)令x1＝3 m，x2＝1 m，波速为v，周期为T，由题意有
t1＝＝4 s，t2＝T＝7 s
解得T＝4 s，v＝1 m/s。
(2)该横波波长为λ＝vT＝4 m。
(3)由于λ＝4 m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。
答案：(1)4 s 1 m/s (2)4 m (3)会发生明显的衍射现象
12．解析：(1)由题意知周期T＝ s＝3 s
设波长为λ，则
5λ＋＝24 m，λ＝ m
由v＝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)由于λ＝ m>3 m，所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。
答案：(1) m m/s (2)会发生明显的衍射现象 (3)能看到明显的衍射现象 能发生明显衍射现象
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