3.3 波的反射、折射和衍射（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第一册物理（人教版2019）

3.3　波的反射、折射和衍射 [见学生用书P55] 一切波都能够发生衍射，“闻其声而不见其人”就是声波的衍射，那为什么生活中见不到光波的衍射现象？ 【答案】 波的衍射是无条件的，但是发生明显衍射现象的条件是波长大于障碍物的尺寸或者两者差不多。声波的波长比较大，衍射现象明显，光波的波长通常在0.4～0.7 μm的范围内，跟一般障碍物的尺寸相比非常小，所以通常情况下看不到光的衍射，看到的是光沿直线传播的现象。 1．(多选)下列关于波的说法正确的是(　ABD　) A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B．隐形飞机怪异的外形及表面涂的特殊隐形物质，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 【解析】 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，隐形飞机设计怪异的外形及表面涂抹特殊隐形物质，雷达的工作原理都应用了波的反射原理，A、B正确，C错误；深水区域和浅水区域视为不同介质，波的传播方向发生改变，是波的折射现象，D正确。 2．(多选)下列说法正确的是(　BC　) A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短 B．波发生反射时，频率、波长、波速均不变 C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化 D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化 【解析】 波发生反射时是在同一介质中，频率、波长、波速均不变，A错误，B正确；波发生折射时，介质改变，故波速发生变化，但频率由波源决定，波的频率不变，由v＝λf可知波长也发生变化，C正确，D错误。 3．如图所示，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则(　D　) 第3题图 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 【解析】 波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错误；波1、3在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝得，二者波长不同，C错误，D正确。 4．(多选)在做水波通过小孔衍射的演示实验中，激发水波的振子振动频率为5 Hz，水波在水槽中传播速度为5 cm/s，可使实验效果比较明显的小孔直径d是(　CD　) A．1 m B．0.8 m C．0.8 cm D．1.2 cm 【解析】 在水槽中，振子振动所激发的水波波长为λ＝＝ cm＝1 cm，小孔尺寸与波长相差不大，或者比波长更小时，易发生明显的衍射现象，C、D正确 5．如图所示，正中O是水面上一波源，实、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(　B　) 第5题图 A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域 C．阴影Ⅱ以外区域 D．阴影Ⅰ区域 【解析】 从题图中可以看出挡板A比波长大得多，因此波不会绕过挡板A，而小孔B的大小与波长差不多，能发生明显的衍射现象，B正确。 6．(多选)下列说法正确的是(　CD　) 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 【解析】 波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显的衍射现象的条件是孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，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，即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。 7．我国第24 次南极科考队经过长达13天，4 000多海里的航行，已安全到达中国南极长城站，在考察途中“雪龙号”(如图所示)经历了各种考验，并进行了海冰观测、地磁观测、气象观测、极光及高空物理观测，在海面上航行时，它还不时地探测海洋的深度，在它上面配有一种十分先进的声呐探测系统，其原理是：向海底发射超声波，超声波就会从海底反射回来，通过这种方式测海底深度，已知超声波在海水中可认为是做匀速直线运动，且知其速度为1 400 m/s，船静止时测量，从发射超声波到接收反射所用的时间为7 s，求“雪龙号”所在位置的海水深度？ 第7题图 【答案】 4 900 m。 【解析】 超声波的运行可认为是匀速直线运动，则传播距离为x＝vt＝1 400×7 m＝9 800 m，又因为海水深度为声波传播距离的一半，所以h＝＝ m＝4 900m。 8．甲、乙两人分别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。求： (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直的电线