3.3波的反射、折射和衍射—【新教材】人教版高中物理选择性必修第一册同步检测
文档属性
| 名称 | 3.3波的反射、折射和衍射—【新教材】人教版高中物理选择性必修第一册同步检测 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 264.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-02-02 22:46:13 | ||
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文档简介
3.3波的反射、折射和衍射
一、单选题
如下图所示，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
如图所示是水波遇到小孔后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是(????)
A. B.
C. D.
如下图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知(????)
A. B侧波是衍射波
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，衍射现象将更明显
如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，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AB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
如图中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
二、多选题
(多选)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
以下关于对波的认识，正确的有
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布及运动情况，用的是波的反射定律和波的多普勒效应
B. 隐形飞机奇特的外形并在表面涂特殊隐形的物质，是为了增加波的衍射效果，从而达到隐形的目的
C. 雷达的工作原理是利用波的折射
D. 水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是(????)
A. 中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大
B. 由可知，系统的固有频率为f0
C. 中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉
D. 中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是(????)
A. 使波源的频率增大
B. 使波源的频率减小
C. 移动N使狭缝的间距增大
D. 移动N使狭缝的间距减小
(多选)关于机械波的特性，下列说法正确的是(????)
A. 只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B. 火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高
C. 向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
D. 当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率
(多选)下列说法中正确的是(????)
A. 孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
B. 孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
C. 只有孔的尺寸跟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
D. 只有波才有衍射现象
三、填空题
用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2?250?m/s和1?500?m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时________(填“容易”或“不容易”)发生衍射。
四、综合题
(1)关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是________.(填正确答案标号．)
A.机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量
B.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
C.振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
D.要有效地发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路且要有足够高的振荡频率
E.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
(2)如图所示的实线是某时刻的波形图线，经0.2?s波形图变为图中的虚线，其中P为x=2?m的质点．求：
①如果波向左传，波速的最小值为多少？
②如果波向右传，且满足T>0.2?s，则由实线起，质点P经多长时间第一次出现在波峰位置？
(1)一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为t=0.75?s时的波形图，如图乙所示为x=1.5?m处的质点P的振动图象，则下列说法正确的是??????????.(填正确答案的标号)
A.图甲中质点N速度方向沿y轴正方向
B.图甲中质点M的速度与加速度均为零
C.再经过t=0.5?s质点L与质点N位移相同
D.再经过t=1.75?s质点P第一次到达波峰
E.该波在传播的过程中，遇到宽度为1?m的障碍物能发生明显的衍射现象
(2)如图所示，有一圆柱形容器，底面半径为R，在底面的中心O处有一红色点光源S，它发出的红光经时间t可以传到容器的边缘P.若容器内倒满某液体，S发出的红光经时间2 t可以传到容器的边缘P，且恰好在P点发生全反射．求：
①该液体的折射率；
②容器的高度．
3.3波的反射、折射和衍射
一、单选题
如下图所示，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(????)
right0
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
【答案】B
【解析】略
如图所示是水波遇到小孔后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是(????)
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】略
如下图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知(????)
right0
A. B侧波是衍射波
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，衍射现象将更明显
【答案】B
【解析】略
如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，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(????)
center0A. 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AB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
【答案】D
【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AB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λ=vf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。
如图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则(????)
right0
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
【答案】D
【解析】D【解析】该题考查波在发生反射和折射时，波速、波长、频率是否变化的问题。由于波的频率由波源决定，因此波在不同介质中传播时，频率保持不变。波在不同介质中传播时，波速发生变化，由v=λf可知波长也发生变化。故选D。
二、多选题
(多选)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
【答案】ABD
【解析】衍射是一切波特有的现象，A正确，C错误；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，B正确；声波的波长在1.7?cm～17?m之间，对比一般常见的障碍物或孔的大小可知，声波波长较大，容易发生衍射现象，D正确。故选ABD。
以下关于对波的认识，正确的有
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布及运动情况，用的是波的反射定律和波的多普勒效应
B. 隐形飞机奇特的外形并在表面涂特殊隐形的物质，是为了增加波的衍射效果，从而达到隐形的目的
C. 雷达的工作原理是利用波的折射
D. 水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
【答案】AD
【解析】
【分析】
利用波的反射、折射原理分析，深水区和浅水区的折射率不同，所以水波从深水区传到浅水区传播方向要发生改变。
本题考查波的反射和折射及应用，要记住一些常见的现象及其条件。
【解答】
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况及运动情况，用的是波的反射现象和波的多普勒效应，故A正确；
BC.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的，故B错误；
C.雷达的工作原理是利用波的反射，?故C错误；
D.深水区域和浅水区域视为不同介质，波在传播过程中遇到不同介质时方向要发生改变，是波的折射现象，故D正确。
故选AD。
下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是(????)
A. 中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大
B. 由可知，系统的固有频率为f0
C. 中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉
D. 中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
【答案】BC
【解析】
【分析】
本题主要考查简谐运动、受迫振动、干涉和泊松亮斑，解题的关键是熟悉相关概念，由基础概念出发即可分析解决。
【解答】
A.演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图像的横坐标变大，但对应时间仍不变，简谐运动的周期等于单摆的固有周期，与木板移动的速度无关，故A错误。
B.当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，振幅最大，由图可知系统的固有频率为f0，故B正确。
C.根据干涉的概念可知：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉，故C正确。
D.泊松亮斑是圆板衍射形成的图样，故D错误。
故选：BC。
(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是(????)
right0
A. 使波源的频率增大
B. 使波源的频率减小
C. 移动N使狭缝的间距增大
D. 移动N使狭缝的间距减小
【答案】BD
【解析】解析：选BD 使孔满足明显衍射的条件即可，或将孔变小，或将波长变大，B、D正确。
(多选)关于机械波的特性，下列说法正确的是(????)
A. 只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B. 火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高
C. 向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
D. 当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率
【答案】BCD
【解析】解析：选BCD 只有障碍物的尺寸比波长小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，A错误；根据多普勒效应，火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高，B正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，C正确；根据多普勒效应，当观察者向波源运动，接收到的波的频率大于波源的频率，当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率，D正确
(多选)下列说法中正确的是(????)
A. 孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
B. 孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
C. 只有孔的尺寸跟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
D. 只有波才有衍射现象
【答案】CD
【解析】波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或者比波长更小。孔径大并不是不发生衍射，只是更突出原波的传播，波面只有边缘有变化。换句话说，波的衍射现象不明显，A、B错误，C正确；衍射现象是波特有的现象，D正确。故选CD。
三、填空题
用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2?250?m/s和1?500?m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时________(填“容易”或“不容易”)发生衍射。
【答案】1.5不容易
【解析】【解析】超声波在传播中频率不变，波长λ=vf，则说明波长与波速成正比，故波长之比为2?2501?500=1.5倍；由于波长越短越不容易发生衍射现象，故采用超声波可以有效检查胆结石。
四、综合题（本大题共2小题，共24.0分）
(1)关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是________.(填正确答案标号．)
A.机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量
B.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
C.振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
D.要有效地发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路且要有足够高的振荡频率
E.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
(2)如图所示的实线是某时刻的波形图线，经0.2?s波形图变为图中的虚线，其中P为x=2?m的质点．求：
①如果波向左传，波速的最小值为多少？
②如果波向右传，且满足T>0.2?s，则由实线起，质点P经多长时间第一次出现在波峰位置？
【答案】(1)?CDE
(2)解：由波形图可知该波的波长为λ=3m
?①当波向左传播时，从t=0s到t1=0.2s的过程，波向左传播的距离为
x1=(n+23)λ(n=0、1、2?)
波传播的波速为v1=x1t
整理得v1=15n+10(n=0、1、2?)
则当n=0时，波速最小，vmin=10m/s
?②当波向右传播时，由波形图可知t=(n+13)T(n=0、1、2?)
又T>0.2s，当n=0时T=0.6s
波的速度大小为v2=λT=5m/s
P点距左侧的第一个波峰到P点的水平距离为x2=x-λ4=1.25m
P点第一次出现波峰的时间为t'=x2v2
解得t=0.25s
【解析】
(1)【分析】
本题考查电磁振荡与电磁波等基础知识，意在考查学生的理解能力，难度一般。
【解答】
A.机械波是机械振动在介质中传播过程，必须依赖于介质，没有介质不能形成机械波;电磁波传播的是电磁场，而电磁场本身就是一种物体，不需要借助其他物质来传播，所以电磁波可以在真空中传播，选项A错误．
B.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，是利用了衍射原理，选项B错误．
C.根据麦克斯韦电磁理论，振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场，选项C正确．
D.为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率，选项D正确．
E.波长越长，越容易发生衍射现象，利用红外线进行遥感是因为红外线的波长长，容易发生行射，选项E正确．
(2)由图象得到波形平移的距离的通项，根据v=xt求解波速，根据T=λv求解周期，综合求解质点P经多长时间第一次出现在波峰位置;
(1)一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为t=0.75?s时的波形图，如图乙所示为x=1.5?m处的质点P的振动图象，则下列说法正确的是??????????.(填正确答案的标号)
A.图甲中质点N速度方向沿y轴正方向
B.图甲中质点M的速度与加速度均为零
C.再经过t=0.5?s质点L与质点N位移相同
D.再经过t=1.75?s质点P第一次到达波峰
E.该波在传播的过程中，遇到宽度为1?m的障碍物能发生明显的衍射现象
(2)如图所示，有一圆柱形容器，底面半径为R，在底面的中心O处有一红色点光源S，它发出的红光经时间t可以传到容器的边缘P.若容器内倒满某液体，S发出的红光经时间2 t可以传到容器的边缘P，且恰好在P点发生全反射．求：
①该液体的折射率；
②容器的高度．
【答案】(1)ADE；
(2)解：①设OP之间的距离为l，光在空气中的传播速度为c，光在该液体中的传播速度为v，则有：
l=ct，l=2vt
液体的折射率n=cv
所以n=2
②如图所示：
光线在P处恰好发生全反射时，入射角设为C，则有：
sin?C=1n=12
所以C=30°
故：h=Rtan?30°=3R
【解析】
(1)
【分析】
由图乙确定在图甲对应的时刻质点P的振动方向，从而即确定波的传播方向，也就可知质点N的振动方向；根据质点M所在的位置判断其速度与加速度是否均为零；根据振动时间与周期的关系判断质点所在位置，即可得质点间的位移关系；由图甲读出波长，根据产生明显衍射现象的条件即可分析。
本题的关键是掌握波动规律与振动规律及它们之间的联系。
【解答】
A.由图乙可知，在t=0.75?s时质点P正在沿y轴向方向振动，则可知波向x轴的负方向传播，根据微平移法可知图甲中的质点N速度方向沿y轴正方向，故A正确；
B.由图甲可知，质点M此时处于波谷位置，速度最小为零，但位移最大，则其加速度也最大，故B错误；
C.再经过t=0.5?s，即经过四分之一周期，可知质点L与质点N分别位于波谷与波峰，它们偏离平衡位置的位移大小相等，方向相反，故C错误；
D.P点距离最近的波峰：Δx=3.5?m，波速v=λT=2?m/s，故传播到P点的时间为：Δt=Δxv=1.75?s，故D正确；
E.由图甲可得波长为4m，波长大于障碍物的线度时可发生明显的衍射现象，所以该波在传播的过程中，遇到宽度为1?m的障碍物能发生明显的衍射现象，故E正确。
故选ADE。
(2)
本题考查几何光学问题的分析，明确折射定律、全反射的条件等相关规律是关键，正确的画出光路图结合几何关系进行分析是突破口。
①根据传播距离，结合光在真空中与在介质中的传播速度与折射率的关系进行分析即可；
②画出光路图，结合全反射条件进行分析。
一、单选题
如下图所示，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
如图所示是水波遇到小孔后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是(????)
A. B.
C. D.
如下图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知(????)
A. B侧波是衍射波
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，衍射现象将更明显
如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，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AB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
如图中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
二、多选题
(多选)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
以下关于对波的认识，正确的有
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布及运动情况，用的是波的反射定律和波的多普勒效应
B. 隐形飞机奇特的外形并在表面涂特殊隐形的物质，是为了增加波的衍射效果，从而达到隐形的目的
C. 雷达的工作原理是利用波的折射
D. 水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是(????)
A. 中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大
B. 由可知，系统的固有频率为f0
C. 中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉
D. 中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是(????)
A. 使波源的频率增大
B. 使波源的频率减小
C. 移动N使狭缝的间距增大
D. 移动N使狭缝的间距减小
(多选)关于机械波的特性，下列说法正确的是(????)
A. 只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B. 火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高
C. 向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
D. 当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率
(多选)下列说法中正确的是(????)
A. 孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
B. 孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
C. 只有孔的尺寸跟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
D. 只有波才有衍射现象
三、填空题
用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2?250?m/s和1?500?m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时________(填“容易”或“不容易”)发生衍射。
四、综合题
(1)关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是________.(填正确答案标号．)
A.机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量
B.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
C.振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
D.要有效地发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路且要有足够高的振荡频率
E.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
(2)如图所示的实线是某时刻的波形图线，经0.2?s波形图变为图中的虚线，其中P为x=2?m的质点．求：
①如果波向左传，波速的最小值为多少？
②如果波向右传，且满足T>0.2?s，则由实线起，质点P经多长时间第一次出现在波峰位置？
(1)一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为t=0.75?s时的波形图，如图乙所示为x=1.5?m处的质点P的振动图象，则下列说法正确的是??????????.(填正确答案的标号)
A.图甲中质点N速度方向沿y轴正方向
B.图甲中质点M的速度与加速度均为零
C.再经过t=0.5?s质点L与质点N位移相同
D.再经过t=1.75?s质点P第一次到达波峰
E.该波在传播的过程中，遇到宽度为1?m的障碍物能发生明显的衍射现象
(2)如图所示，有一圆柱形容器，底面半径为R，在底面的中心O处有一红色点光源S，它发出的红光经时间t可以传到容器的边缘P.若容器内倒满某液体，S发出的红光经时间2 t可以传到容器的边缘P，且恰好在P点发生全反射．求：
①该液体的折射率；
②容器的高度．
3.3波的反射、折射和衍射
一、单选题
如下图所示，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(????)
right0
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
【答案】B
【解析】略
如图所示是水波遇到小孔后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是(????)
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】略
如下图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知(????)
right0
A. B侧波是衍射波
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，衍射现象将更明显
【答案】B
【解析】略
如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，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(????)
center0A. 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AB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
【答案】D
【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AB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λ=vf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。
如图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则(????)
right0
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
【答案】D
【解析】D【解析】该题考查波在发生反射和折射时，波速、波长、频率是否变化的问题。由于波的频率由波源决定，因此波在不同介质中传播时，频率保持不变。波在不同介质中传播时，波速发生变化，由v=λf可知波长也发生变化。故选D。
二、多选题
(多选)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
【答案】ABD
【解析】衍射是一切波特有的现象，A正确，C错误；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，B正确；声波的波长在1.7?cm～17?m之间，对比一般常见的障碍物或孔的大小可知，声波波长较大，容易发生衍射现象，D正确。故选ABD。
以下关于对波的认识，正确的有
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布及运动情况，用的是波的反射定律和波的多普勒效应
B. 隐形飞机奇特的外形并在表面涂特殊隐形的物质，是为了增加波的衍射效果，从而达到隐形的目的
C. 雷达的工作原理是利用波的折射
D. 水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
【答案】AD
【解析】
【分析】
利用波的反射、折射原理分析，深水区和浅水区的折射率不同，所以水波从深水区传到浅水区传播方向要发生改变。
本题考查波的反射和折射及应用，要记住一些常见的现象及其条件。
【解答】
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况及运动情况，用的是波的反射现象和波的多普勒效应，故A正确；
BC.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的，故B错误；
C.雷达的工作原理是利用波的反射，?故C错误；
D.深水区域和浅水区域视为不同介质，波在传播过程中遇到不同介质时方向要发生改变，是波的折射现象，故D正确。
故选AD。
下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是(????)
A. 中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大
B. 由可知，系统的固有频率为f0
C. 中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉
D. 中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
【答案】BC
【解析】
【分析】
本题主要考查简谐运动、受迫振动、干涉和泊松亮斑，解题的关键是熟悉相关概念，由基础概念出发即可分析解决。
【解答】
A.演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图像的横坐标变大，但对应时间仍不变，简谐运动的周期等于单摆的固有周期，与木板移动的速度无关，故A错误。
B.当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，振幅最大，由图可知系统的固有频率为f0，故B正确。
C.根据干涉的概念可知：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉，故C正确。
D.泊松亮斑是圆板衍射形成的图样，故D错误。
故选：BC。
(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是(????)
right0
A. 使波源的频率增大
B. 使波源的频率减小
C. 移动N使狭缝的间距增大
D. 移动N使狭缝的间距减小
【答案】BD
【解析】解析：选BD 使孔满足明显衍射的条件即可，或将孔变小，或将波长变大，B、D正确。
(多选)关于机械波的特性，下列说法正确的是(????)
A. 只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B. 火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高
C. 向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
D. 当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率
【答案】BCD
【解析】解析：选BCD 只有障碍物的尺寸比波长小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，A错误；根据多普勒效应，火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高，B正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，C正确；根据多普勒效应，当观察者向波源运动，接收到的波的频率大于波源的频率，当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率，D正确
(多选)下列说法中正确的是(????)
A. 孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
B. 孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
C. 只有孔的尺寸跟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
D. 只有波才有衍射现象
【答案】CD
【解析】波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或者比波长更小。孔径大并不是不发生衍射，只是更突出原波的传播，波面只有边缘有变化。换句话说，波的衍射现象不明显，A、B错误，C正确；衍射现象是波特有的现象，D正确。故选CD。
三、填空题
用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2?250?m/s和1?500?m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时________(填“容易”或“不容易”)发生衍射。
【答案】1.5不容易
【解析】【解析】超声波在传播中频率不变，波长λ=vf，则说明波长与波速成正比，故波长之比为2?2501?500=1.5倍；由于波长越短越不容易发生衍射现象，故采用超声波可以有效检查胆结石。
四、综合题（本大题共2小题，共24.0分）
(1)关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是________.(填正确答案标号．)
A.机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量
B.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
C.振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
D.要有效地发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路且要有足够高的振荡频率
E.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
(2)如图所示的实线是某时刻的波形图线，经0.2?s波形图变为图中的虚线，其中P为x=2?m的质点．求：
①如果波向左传，波速的最小值为多少？
②如果波向右传，且满足T>0.2?s，则由实线起，质点P经多长时间第一次出现在波峰位置？
【答案】(1)?CDE
(2)解：由波形图可知该波的波长为λ=3m
?①当波向左传播时，从t=0s到t1=0.2s的过程，波向左传播的距离为
x1=(n+23)λ(n=0、1、2?)
波传播的波速为v1=x1t
整理得v1=15n+10(n=0、1、2?)
则当n=0时，波速最小，vmin=10m/s
?②当波向右传播时，由波形图可知t=(n+13)T(n=0、1、2?)
又T>0.2s，当n=0时T=0.6s
波的速度大小为v2=λT=5m/s
P点距左侧的第一个波峰到P点的水平距离为x2=x-λ4=1.25m
P点第一次出现波峰的时间为t'=x2v2
解得t=0.25s
【解析】
(1)【分析】
本题考查电磁振荡与电磁波等基础知识，意在考查学生的理解能力，难度一般。
【解答】
A.机械波是机械振动在介质中传播过程，必须依赖于介质，没有介质不能形成机械波;电磁波传播的是电磁场，而电磁场本身就是一种物体，不需要借助其他物质来传播，所以电磁波可以在真空中传播，选项A错误．
B.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，是利用了衍射原理，选项B错误．
C.根据麦克斯韦电磁理论，振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场，选项C正确．
D.为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率，选项D正确．
E.波长越长，越容易发生衍射现象，利用红外线进行遥感是因为红外线的波长长，容易发生行射，选项E正确．
(2)由图象得到波形平移的距离的通项，根据v=xt求解波速，根据T=λv求解周期，综合求解质点P经多长时间第一次出现在波峰位置;
(1)一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为t=0.75?s时的波形图，如图乙所示为x=1.5?m处的质点P的振动图象，则下列说法正确的是??????????.(填正确答案的标号)
A.图甲中质点N速度方向沿y轴正方向
B.图甲中质点M的速度与加速度均为零
C.再经过t=0.5?s质点L与质点N位移相同
D.再经过t=1.75?s质点P第一次到达波峰
E.该波在传播的过程中，遇到宽度为1?m的障碍物能发生明显的衍射现象
(2)如图所示，有一圆柱形容器，底面半径为R，在底面的中心O处有一红色点光源S，它发出的红光经时间t可以传到容器的边缘P.若容器内倒满某液体，S发出的红光经时间2 t可以传到容器的边缘P，且恰好在P点发生全反射．求：
①该液体的折射率；
②容器的高度．
【答案】(1)ADE；
(2)解：①设OP之间的距离为l，光在空气中的传播速度为c，光在该液体中的传播速度为v，则有：
l=ct，l=2vt
液体的折射率n=cv
所以n=2
②如图所示：
光线在P处恰好发生全反射时，入射角设为C，则有：
sin?C=1n=12
所以C=30°
故：h=Rtan?30°=3R
【解析】
(1)
【分析】
由图乙确定在图甲对应的时刻质点P的振动方向，从而即确定波的传播方向，也就可知质点N的振动方向；根据质点M所在的位置判断其速度与加速度是否均为零；根据振动时间与周期的关系判断质点所在位置，即可得质点间的位移关系；由图甲读出波长，根据产生明显衍射现象的条件即可分析。
本题的关键是掌握波动规律与振动规律及它们之间的联系。
【解答】
A.由图乙可知，在t=0.75?s时质点P正在沿y轴向方向振动，则可知波向x轴的负方向传播，根据微平移法可知图甲中的质点N速度方向沿y轴正方向，故A正确；
B.由图甲可知，质点M此时处于波谷位置，速度最小为零，但位移最大，则其加速度也最大，故B错误；
C.再经过t=0.5?s，即经过四分之一周期，可知质点L与质点N分别位于波谷与波峰，它们偏离平衡位置的位移大小相等，方向相反，故C错误；
D.P点距离最近的波峰：Δx=3.5?m，波速v=λT=2?m/s，故传播到P点的时间为：Δt=Δxv=1.75?s，故D正确；
E.由图甲可得波长为4m，波长大于障碍物的线度时可发生明显的衍射现象，所以该波在传播的过程中，遇到宽度为1?m的障碍物能发生明显的衍射现象，故E正确。
故选ADE。
(2)
本题考查几何光学问题的分析，明确折射定律、全反射的条件等相关规律是关键，正确的画出光路图结合几何关系进行分析是突破口。
①根据传播距离，结合光在真空中与在介质中的传播速度与折射率的关系进行分析即可；
②画出光路图，结合全反射条件进行分析。