3.3 波的反射、折射和衍射课后练习 word版含答案

3波的反射、折射和衍射课后练习
一、单选题
1.下列关于机械波和电磁波的说法中正确的是（?? ）
A.?电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象
B.?波源停止振动，机械波立即停止传播，电磁波能继续传播
C.?机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变
D.?机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变
2.分析下列物理现象，这些物理现象分别属于声波的（?? ）
①“闻其声而不见其人”；
②夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；
③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高；
④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。
A.?衍射、折射、干涉、多普勒效应?????????????????????????B.?折射、反射、干涉、多普勒效应
C.?衍射、反射、多普勒效应、干涉?????????????????????????D.?折射、衍射、多普勒效应、干涉
3.如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M是波峰与波峰相遇点，设两列波的周期均为T，下列说法中正确的是（?? ）
A.?此时刻O处的质点正处在平衡位置
B.?M、P两处的两质点始终处在平衡位置
C.?随着时间的推移，M处的质点将向O点处移动
D.?从此时刻起，经过 14T ，M处的质点到达平衡位置且此时位移为零
4.如图所示是利用水波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.?增大水波波源的频率，衍射现象将更明显???????????D.?增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显
5.如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m．一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点．下列说法正确的是（ ??）
A.?质点b开始振动后，其振动周期为4s????????????????????B.?在t＝5s时刻波恰好传到质点d处
C.?在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点??????????????????????D.?当质点d向下运动时，质点b一定向上运动
6.水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象明显，可以（?? ）
A.?增大小孔尺寸，同时增大水波的频率??????????????????B.?增大小孔尺寸，同时减小水波的频率
C.?缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率??????????????????D.?缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率
7.如图，振幅相同的两列波相遇，形成了的稳定干涉图样，某时刻干涉图样如图所示，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。则下列说法中正确的是（??? ）
A.?这两列波的频率不一定相等
B.?P，N两质点始终处在平衡位置，M点始终处于波峰
C.?质点M将沿波的传播方向向O点处移动
D.?从该时刻起，经过四分之一周期，质点M将到达平衡位置
8.两个振动情况完全一样的波源S1和S2相距6m，它们在空间产生的干涉图样如图所示，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域。下列说法正确的是(?? )
A.?两波源的振动频率一定相同????????????????????????????????B.?虚线一定是波谷与波谷相遇处
C.?两列波的波长都是3m?????????????????????????????????????????D.?两列波的波长都是1m
9.如图所示，S1、S2 是两个相干波源，它们的相位及振幅均相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波 的波峰和波谷，关于图中所标的 a、b、c 三点，下列说法中正确的是（?? ）
A.?a 质点振动减弱，b、c 质点振动加强
B.?a 质点振动加强，b、c 质点振动减弱
C.?再过 T/4 后的时刻，b、c 两质点都将处于各自的平衡位置，振动将减弱
D.?a 点一直在平衡位置，b 点一直在波峰，c 点一直在波谷
10.关于波的衍射，正确的是（ ）
A.?波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B.?当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显
C.?孔越大，则衍射现象越明显
D.?当障碍物的尺寸与波长差不多时，会发生明显的衍射现象
11.在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5cm，所用水波的波长为5cm，则如图所示的衍射图样中正确的是（?? ）
A.?????????????????????????????B.?????????????????????????????C.?????????????????????????????D.?
12.两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，以下关于干涉的说法中不正确的是（?? ）
A.?这两列波的频率一定相等，振幅不一定相等
B.?这两列波的频率不一定相等，振幅一定相等
C.?振动加强的区域与振动减弱的区域总是互相间隔的
D.?振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱
13.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声．干涉型消声器的结构及气流运行如图所示．产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的．若△r=r2﹣r1 ， 则△r等于（?? ）
A.?波长λ的整数倍??????????B.?波长λ的奇数倍??????????C.?半波长 12 λ的奇数倍??????????D.?半波长 12 λ的偶数倍
14.在均匀弹性介质中，S1、S2是两个振动步调总相同的相干波源． 如图所示，在S1、S2的连线上S1A=AB=BC=CS2 ， 且都等于半波长．由此可知（?? ）
A.?B 点振动总是最强，A，C 总是最弱???????????????????? B.?B 点振动总是最弱，A，C 总是最强
C.?A，B，C 点的振动总是最弱??????????????????????????????? D.?A，B，C 点的振动总是最强
15.如图所示，波源S从平衡位置开始上、下（沿y轴方向）振动，产生的简谐横波向右传播，经过0.1s后，沿波的传播方向上距S为2m的P点开始振动．若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图象，如图所示，则下列说法中正确的是（　　）
A.?波源S最初是向上振动的
B.?该简谐波的波速为20m/s
C.?该波的波长为 84n+1 m（n=0，1，2，…）
D.?该波通过宽度约为1m的缝隙时，不能产生明显的衍射现象
二、填空题
16.在张紧的两端固定的弦上，满足弦长等于________，就能形成驻波．弦上的波被分成几段，每段两端的点始终是静止不动的，称为________，每段中各质点以相同的步调上、下振动，中间点振幅最大，称为________．
17.如图所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A点没有振动，为了使A点能发生振动，可采用的方法是________（填“增大”或“减小”）波源的频率，也可以将N板________（填“向上”或“向下”）移动一些．
18.两个振动情况完全相同的波源S1、S2产生的波叠加，某时刻形成的干涉图样如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷．在a、b、c三个点中振动加强的点是________，从该时刻起，经过 14 周期，它们中位移为零的点是________
三、综合题
19.如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆．
（1）该波的波长为多少？
（2）在S1、S2连线上振动加强的点有几个，它们距S1的距离为多少？
（3）在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点？
20.如图1所示两个相干波源S1、S2产生的波在同一均匀介质中相遇．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd的中点，则：
（1）在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是________．振动减弱的点是________．
（2）若两振源S1和S2振幅不相同，此时位移为零的点是________．
（3）在图2中画出此时刻ace连线上，以a为原点的一列完整波形，标出e点．
21.如图所示，A处放一频率为40Hz的音叉，经过橡皮管ACB和ADB连通到B处，在B处完全听不到音叉振动的声音，已知管ACB的长度为0.4m，声音在空气中传播速度为320m/s，求：
（1）声波的波长；
（2）管ADB的长度至少为多少米？
答案解析
一、单选题
1. A
A． 干涉、衍射和多普勒效应现象是波的特有现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象，A符合题意；
B． 如果机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波仍将继续传播，B不符合题意；
CD． 机械波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变化，但频率不变，频率由波源决定，根据 v=λν 可知，波长改变，CD不符合题意。
故答案为：A。
2. C
闻其声而不见其人”属于声音的衍射；夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,属于声音的反射；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高,属于波的多普勒效应；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,属于声音的干涉 C符合题意；ABD不符合题意；
故答案为：C
3. D
A．由图知O点是波谷和波谷叠加，是振动加强点，此时刻质点振幅最大，不处在平衡位置。A不符合题意；
B．由图知M点是波峰和波峰叠加，是振动加强点，不始终处在平衡位置。P点是波谷和波峰叠加，由于两列波振幅相同，所以始终处在平衡位置。B不符合题意；
C．振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，C不符合题意；
D．此时刻， M处的质点在波峰，经过 14T ，到达平衡位置且此时位移为零。D符合题意。
故答案为：D。
4. B
A．档板左边是衍射波的波源，A不符合题意；
B．在同一种介质水中，机械波的波速相等，B符合题意；
C．波速不变，增大水波波源的频率，水波的波长将在减小，而挡板间距没变，所以衍射现象将没有原来的明显，C不符合题意；
D．在波长没改变的情况下，可以增大挡板间距，衍射现象将没有原来的明显，D不符合题意。
故答案为：B。
5. A
由于质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点，可知振动周期为T=4s，则质点b开始振动后，其振动周期也为4s，选项A符合题意； ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为 t=xv=122s=6s ，即在t=6s时刻波恰好传到质点d处．故B不符合题意．波从a传到c的时间为 t=xv=2+42s=3s ，则在t=5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t=5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上．故C不符合题意．该波的波长：λ=vT=2×4=8m，而bd之间的距离：x′=4+6=10m=5λ/4，所以当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动．故D不符合题意．
故答案为：A
6. D
当孔的宽度跟波长相差不大，甚至比波长更小时，能发生明显衍射。为使衍射现象更明显，可以缩小小孔尺寸，增大水波的波长，据 v=λf ，知应减小水波的频率，D对。
故答案为：D
7. D
要形成稳定的干涉图样，需要频率相等的相干波源才可以，所以这两列波的频率一定相等 A不符合题意；P、N两点是波谷和波峰叠加，由于振幅相同，位移始终为零，即处于平衡位置，M点是波峰与波峰叠加，是加强点，则M点随时间在平衡位置两侧来回振动，并不是一直处于波峰的位置，B不符合题意；振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，C不符合题意；从该时刻起，经过四分之一周期，质点M从波峰运动到平衡位置 D符合题意；
故答案为：D
8. A
A．发生干涉的条件是频率相同。A符合题意；
B．虚线是振动减弱的区域，则一定是波峰与波谷相遇处，B不符合题意；
C D．由图可知波源S1和S2之间的距离为3个波长，所以两列波的波长都是2m。CD不符合题意。
故答案为：A
9. A
ABC、a质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方；振动始终减弱的；而b、c质点是两列波波峰与波峰、波谷与波谷叠加的地方；振动始终加强.A对；BC不符合题意；
D、因为两个波源的振动方向相同、振幅相同；所以a点静止不动；一直在平衡位置.b、c两点的振动始终是加强的；但它们仍在振动；位移随时间周期变化；不是静止不动的.D不符合题意.
故答案为：A
10. D
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，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，D符合题意，ABC不符合题意．
故答案为：D．
11.C
解：窄缝宽度0.5 cm明显小于水波波长5 cm，符合发生明显衍射的条件，且水波是以水中“某点”为中心的弧线，且波长不变，故ABD错误，C正确． 故选：C．
12.B
解：A、要得到稳定的干涉图样，条件是两列波的频率相等，且振幅不一定相等，A正确，B不正确； C、介质中振动加强的区域和振动减弱的区域总是互相间隔的，C正确；
D、在干涉图样中振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱，D正确；
本题选择不正确的，故选：B．
13. C
解：A、B、根据干涉特点知，两相干波源的距离差为波长的整数倍时，此点为振动增强点，而消除噪声不能加强，故AB均错误；
C、D、距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，本题为消除噪声，要减弱声音，所以C正确，D错误；
故选：C
14.D
解：已知S1A=AB=BC=CS2= λ2 ?（λ为波长），则两波到B点的路程相等，则该点是振动加强点；而两波到A点的光程差为一个波长，则也是振动加强点；两列波到C点的光程差也为一个波长，则此点也是振动加强点．因此A、B、C三点的振动都总是最强，故D正确，ABC错误； 故选：D．
15.B
解： A、由P质点的振动图象可知P质点的起振方向向下，则波源开始振动的方向也向下，故A错误；
B、该简谐波的波速为 v= SPt = 20.1 m/s=20（m/s），故B正确；
C、由振动图象知，波的周期为T=0.4s，而λ=vT=20×0.4=8（m），故C错误；
D、障碍物的尺寸小于波的波长，可以观察到明显的衍射现象，故该波通过宽度约为1m的缝隙时，能产生明显的衍射现象．故D错误．
故选：B．
二、填空题
16.半波长的整数倍；波节；波腹
解：根据驻波的产生以及特点知：两列传播方向相反、振动方向相同、振幅相同、频率相同的平面简谐波叠加会形成驻波．同相点振幅最大，称为波腹，反向点振幅为0，称为波节． 故答案为：半波长的整数倍，波节、波腹．
17.减小；向上
解：由题意可知，当减小波源的频率，从而使波长增大；或移动N使狭缝的距离减小，即将N极向上移动一些，都可以使衍射现象更加明显． 故答案为：减小，向上．
18.b；abc
解：S1、S2是两个振动情况完全相同的波源，产生的波向四周传播，实线表示波峰，虚线表示波谷．所以a点是波峰与波谷相遇点，b点是波峰与波峰相遇点，c点是波峰与波谷相遇点．因此振动始终加强点是b； 再过 14 ?周期a是平衡位置与平衡位置相遇，位移为零，
b是平衡位置与平衡位置相遇，位移为零，
c是平衡位置与平衡位置相遇，位移为零，
所以位移为零的点是abc；
故答案为：b；abc．
三、综合题
19. （1）解：由公式λ＝ vf ，
得λ＝ 10m/s5Hz ＝2 m
（2）解：S1、S2之间恰好有2个波长，由对称性可直接判断B点为加强点，A、B、C三点分别为S1、S2连线的等分点，由图形可知，AS2－AS1＝λ，CS1－CS2＝λ，A与C两点也为加强点，故在S1、S2连线上有3个加强点分别为：
AS1＝ λ2 ＝1 m，BS1＝λ＝2 m，CS1＝ 32 λ＝3 m.
（3）解：A、B、C三点为振动加强的点，过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个加强点
（1）利用波速和频率可以求出波长的大小；
（2）利用两个波源之间的距离结合对称性可以判别ABC三点都是加强点，利用距离和波长的关系可以求出对应的距离；
（3）利用加强点和波源的距离作出加强线，和圆周的交点也是加强点。
20. （1）ace；bdf
（2）cf
（3）解：
解：（1）由图可知：a点是波谷与波谷相遇点，而b、d点是波峰与波谷相遇点，e点是波峰与波峰相遇点．由于当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，在波的传播方向上，振动加强的点的连线上的c点也是振动的加强点；当波峰与波谷相遇时振动减弱，所以振动加强点是a与e，振动减弱点是b、d；f在振动减弱的连线上，因此c是振动加强点，而f是振动减弱点；（2）若两振源S1和S2振幅不相同，波峰与波谷相遇的位移不为零，平衡位置相遇为零，此时刻位移为零的点是：c、f．（3）在图2中画出此时刻ace连线上，以a为原点的一列完整波形，如图：
故答案为：（1）a c e，b d f；（2）c f （3）
两列频率相同的相干波，当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，则振动情况相同时振动加强；振动情况相反时振动减弱，从而即可求解．
21. （1）解：根据公式 λ=vf = 32040 =8m
答：声波的波长8m
（2）解：由波的干涉原理， lADB?lACB=λ2
所以 lADB=lACB+λ2 =0.4+4=4.4m
答：管ADB的长度至少为4.4米
根据公式 λ=vf ，结合波速与频率，即可求解波长，再由干涉原理，当光程差为半个波长的奇数倍时，即为振动减弱，从而即可求解．