专题15 波的反射、折射和衍射-2021-2022学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019选择性必修第一册）

链接教材精准变式练 专题15 波的反射、折射和衍射 ( 教材习题精讲 ) 1．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。 【答案】见解析 【解析】我们人耳能听见的声音频率范围在到之间，蝙蝠发出的是超声波，频率大于。 2．操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？ 【答案】高音减弱的较明显 【解析】高音的频率较高，则波长较短，不容易绕过高楼发生明显衍射；而低音频率较低，波长较大，容易绕过高楼发生衍射，则高音减弱的较明显。 3．如图，挡板是固定的，挡板可以上下移动。现在把、两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到点，可以采用什么办法？ 【答案】N板上移或减小水波的频率 【解析】P处质点没有振动，说明P点波没有明显衍射过去，原因是MN间的缝太宽或波长太小，因此若使P点的水振动起来，可采用N板上移减小小孔的间距；也可以增大水波的波长，即减小水波的频率。 【要点提炼】 考点一 波的衍射 1．波的衍射 波绕过障碍物继续传播的现象．如图所示． 2．产生明显衍射现象的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小． 要点诠释：（1）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件．一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象． （2）波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称为子波）在孔或障碍物后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象． （3）当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到． 3．衍射的成因 振源在介质中振动，由于介质中各质点间弹性的作用将振源的振动经介质向周围由近及远的传播而形成波，而且当波形成后就可以脱离波源而单独存在．因为振源一旦带动质点振动，这个被带动的质点可视为一个新的波源而带动其他质点振动．由此可见，凡是波动的质点均可视为一个新的波源，一个振源在平面介质中振动而形成的波，波面为一个圆．波动的质点视为一个新的子波源，根据惠更斯原理，新波源的波面也是一个圆．同一波面上的新子波源的波面的包迹就是原波源的波面．当遇到孔或缝，当孔或缝的尺寸较大，孔中质点振动可视为很多子波源，这些子波源的波面的包迹仍保持原波面的形状，只是边缘发生了变化．当孔或缝的尺寸跟波长差不多或更小，则形成的波面是以小孔为中心的圆，这便观察到了明显的衍射现象．但惠更斯原理只能解释波的传播方向，不能解释波的强度． 4．正确理解衍射现象 （1）衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射． （2）凡能发生衍射现象的就是波． （3）波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异． （4）波长较长的波容易产生明显的衍射现象． （5）波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔或障碍物后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似． ( 精准变式题 ) 1．下列说法中正确的是（　　） A．若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率一定越来越小 B．声波击碎玻璃杯的实验原理是声波的干涉 C．水波绕过水面的小树枝继续传播的过程中发生了衍射 D．“闻其声不见其人”是声波的反射现象 【答案】C 【解析】A. 根据多普勒效应，若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率增大，故A错误； B. 当声波的频率等于玻璃杯的固有频率时玻璃杯震荡最剧烈，最容易被击碎，即声波击碎玻璃杯的实验原理是共振，故B错误； C. 水波绕过水面的小树枝继续传播的过程是因为水波的波长与小树枝的大小差不多或更长，水波发生了衍射，故C正确； D. “闻其声不见其人”是声波绕过障碍物继续传播的现象，是声波的衍射现象，故D错误； 故选C。 2．关于波的衍射、干涉，下列说法正确的是（　　） A．超声波定位利用了波的衍射 B．“闻其声不见其人”中的“闻其声”是声波发生明显衍射的结果 C．两列波叠加时一定可以观察到稳定的干涉图样 D．两列波发生稳定干涉时，介质中某点的振动可能时而加强时而减弱 【答案】B 【解析】A． 超声波定位利用了波的反射，故A错误； B．“闻其声不见其人”中的“其声闻”是声波绕过障碍物继续传播，是声波发生明显衍射的结果，故B正确； C．两列波频率完全相同时，叠加才可以观察到稳定的干涉图样，故C错误； D．两列波发生干涉时，介质中某点的振动如果加强始