3.波的反射、折射和衍射-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册同步练测（人教版2019）

第三章 机械波 随堂巩固促应用 验证反错 迁移运用 1.(波的图像)如图所示,一根弹性绳沿x轴方 2.(波传播的多解问题)一列横波如图所示·波 向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端 长入一8m,实线表示4.一0时刻的波形图,虚 使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动 线表示1。一0.005s时刻的波形图,则 于是在绳上形成一列简谐波。 (1)波速可能为多大? (1)若从波传到平衡位置在x=1m处的M (2)若波沿x轴负方向传播且2T/.一 质点时开始计时,则经过的时间A等于多 T,波速又为多大? 少时,平衡位置在x一4.5m处的N质点恰 好第一次沿y轴正向通过平衡位置? (2)在图中准确画出当时弹性绳上的波形。 (3)从绳的左端点O开始做简谐运动起,当 它通过的总路程为120cm时,N质点振动 通过的总路程是多少? 请完成《素能提升训练》训练十三 3.波的反射、折射和衍身 学习目标 核心素养 ,起 1.知道波传播到两种介质的界面时发生反射和折射 现象。 ,波的折射→折射现象 2.知道波反射的规律。 3.知道波的衍射现象,理解发生明显衍射现象的条件。 →衍射现象 65 高中物理·选择性必修 第一册(人教版 自主学习探新知 课前短习 双基落实 一、波的反射与折射 自我诊断 1.波的反射 1.判断下列说法的正误。 (1)反射现象:波遇到障碍物会 (1)波发生反射和折射时波的频率都不变, 继续传播的现象。 但波长、波速均发生变化 ( ) (2)反射规律:反射线、法线与人射线在 (2)波的折射现象和反射现象都是波的特有 现象。 ,反射线与入射线分居 C ,反射角 入射角。 (3)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象。 2.波的折射 ) 波从一种介质传播到另一种介质时,波的 (4)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比 ( 发生改变的现象叫波的折射。 波长小时,才会发生衍射现象 ) 二、波的衍射 (5)当小孔大小一定时,波的频率越大,衍射 1.定义:波可以 现象越明显。 C 继续传播,这 ) 种现象叫作波的衍射。 2.(多选)下列现象属于波的衍射现象的是 2.发生明显衍射的条件:缝、孔的宽度或障碍 f ,或者 物的尺寸跟波长 A.“隔墙有耳” B.“空山不见人,但闻人语响” 3. 都能发生衍射,衍射是波 C.“余音绕梁,三日不绝” 的现象。 D.“夏日雷声轰鸣不绝” 互动探究解疑难 要点归缩 重难突破 要点一 波的反射和折射 D问题导引 (2)如图所示,当波从 介质I (1)我们在山中、在大的空房间里大声 介质I传播到两介质的交 说话时,都会听到回声,这属于波的什么 界面时,返回介质I的波和 现象? 进人介质|I的波的频率变 介II 化吗?波长变化吗? 66 第三章 机械波 D探究升华 |思维升华 1. 波的反射和折射的比较 波的反射现象的应用 1.回声测距 现象 (1)当声源不动时,声波遇到了障碍物会返回来继续 比较项目 波的反射 波的折射 传播,反射波与入射波在同一介质中传播速度相 同,因此,入射波和反射波在传播距离一样的情况 传播方向 改变(0-) 改变(0.0) 下,用的时间相等,设经过时间1听到回声,则声趣 不变 不变 频率/ 距障碍物的距高为x-。 波速v 不变 改变 (2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障物 波长 不变 改变 以速度v向静止的声源运动时,声源发声时障碍物 2.说明 到声源的距离为x-(v。十v)。 (1)频率/由波源决定。 (3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以 速度v远离声深时,声源发声时障碍物到声源的距 (2)波速v由介质决定。因为折射波与入射 波在不同的介质中传播,所以波速发生 2.超声波定位 变化。 墟蝠、海豚能发出超声波,超声波遇到障碍物或抽 (3)据v一入f知:波长&与波速v及频率/ 食目标时会被反射回来。编蝠、海豚就是根据接收 到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置 有关,即与介质和波源有关。 从而确定飞行或游动方向。 C典例剖析 C针对训练 [例]] 有一辆汽车以15m/s的速度匀速行 1.(多选)下列说法正确的是 (C 驶,在其正前方有一陆峭山崖,汽车鸣笛2s 后司机听到回声,此时汽车距山崖的距离有 A.波发生反射时,波的频率不变,波速变小. 波长变短 多远?(v.-340m/s) B.波发生反射时,波的频率、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 要点二 波的衍射 D问题导引 (1)水波遇到小孔时,会观察到什么现象? 如图所示是一个可观察水波衍射的水 依次减小小孔尺寸,观察到的现象有什么 波发生橹,振源的频率是可以调节的,中 变化? 放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的 (2)当水波遇到较大的障碍物时,会观察到 小孔,观察水波的传播,也可以在水中放 什么现象?当障碍物较小时,会观察到什么 置宽度不同的挡板,观察水波的传播。思考 现象? 下列问题: 振潮 67 高中物理·选择性必修 第一册(人教版 D探究升华 C典例剖析 1.衍射是波特有的现象 [例2](多选)观察水面波衍射 (1)一切波都能发生衍射现象,只是有的明 的实验装置如图所示,AC和 显,有的不明显。 BD是两块挡板,AB是一个 (2)波的直线传播只是在衍射不明显时的 孔,O是波源,图中已画出波 近似。 源所在区域波的传播情况,每 (3)波长较长的波容易产生明显的衍射 两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一 现象。 个波长,关于波经过孔之后的传播情况,下 列描述正确的是 ( 2.关于衍射的条件 _~ 应该说衍射是没有条件的,衍射是波特有的 A.此时能明显观察到波的衍射现象 现象,一切波都可以发生衍射。衍射只有 B.挡板前后波纹间距离相等 “明显”与“不明显”之分,障碍物或小孔的尺 C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显 寸跟波长差不多,或比波长小是产生明显衍 的衍射现象 射的条件。 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 3.波的衍射实质分析 |I思维升华lI 波传到小孔(障碍物)时,小孔(障碍物)仿佛 对波的衍射条件的理解 是一个新波源,由它发出的与原来同频率的 障碍物或孔的尺寸大小并不是决定衍射能否发 波在小孔(障碍物)后传播,就偏离了直线方 生的条件,仅是衍射现象能否明显表现的条件。 向。波的直线传播只是在衍射不明显时的 D针对训练 近似情况。 2.(多选)水波通过小孔,发生了一定程度的衍 4.衍射现象与观察的矛盾 射,为使衍射现象更明显,下列做法可取 当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突 的是 ) 出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不 A.增大小孔尺寸 B.减小小孔尺寸 容易观察到。 C.增大水波频率 D.减小水波频率 随堂巩固促应用 验证反惯 迁移运用 1.(波的衍射)下列现象或事实属于衍射现象 3.(波的反射)利用超声波可以探测鱼群的位 的是 ( ) 置,在一只装有超声波发射和接收装置的静 A.风从窗户进来 止的渔船上,向选定的方向发射出频率/一 B.雪堆积在背风的屋后 5.8×10Hz的超声波后,经过时间( C.听到墙外人的说话声 0.64s接收到从鱼群反射回来的反射波。已 D.晚上看到水中月亮的倒影 知该超声波在水中的波长a一2.5cm,求鱼 2.(波的折射)(多选)对于波的折射现象下列 群到渔船的距离是多少。(假设鱼群静止 说法正确的是 ( 不动) A.当入射速度小于折射速度时,折射后波长 变大 B.当波垂直于界面入射时,传播方向不改 变,波速和波长都不改变 C.在波的折射中,波的频率不改变,波速和 提示请完成《素能提升训练》训练十四 波长都发生改变 D.波发生折射时一定不会发生反射现象 68[针对训练] 3.BC 【随堂巩固促应用】 1.C 2.D 3.B 专题二 波的图像和多解问题 【互动探究解疑难】 [典例剖析] [例1] [解析] λ=2 m,v= 0.5m/s,T=A=4s所以波 在7s内传播的距离为x=vt= 0 2/ x/m 3.5 m=(1+2)λ, ,将现有波形 4λ向右平移 可得7 s后的波形(粗实线);将现有波形 4λ可向左平移 得7 s前的波形(虚线),如图所示。 [答案] 见解析图 [针对训练] 1.(t+3)s和(t-3)s两时刻的波形分别如图中实线和虚 线所示。 tylem (-3)s (1+3)s 0 10 x/m4 /8 [典例剖析] [例2] [解析](1)未明确波的传播方向和△t与T的 关系，故有两组系列解。 当波向右传播时： -+-2m=4(4m+1)m/sa=0,1, 2,⋯)。 ① 当波向左传播时： -m+3^-s+6m/s=4(n+3)ms(u=0,1, 2,⋯)。 ② (2)明确了波的传播方向，并限定3T<△t<4T, 设此时间内波传播距离为s,则有3λ<s<4λ, 即n=3,代入②式 v左=4(4n+3)m/s=4×(4×3+3)m/s=60 m/s。 (3)给定的波速v=68 m/s,则给定时间 △t 内波传播距 离x=o·△=68×0.5m=34 m=(4+4)x,,故波向 右传播。 [答案] 见解析 [针对训练] 2.(1)负方向(2)45 m/s 【随堂巩固促应用】 1.(1)2.25 s (2)如下图所示(3)48 cm ylem 0 -4 -8l 2 3/ iN 4 5 6 x/m 2.(1)若波沿x轴正方向传播，v=400(4n+1)m/s(n=0, 1,2,⋯);若波沿x轴负方向传播，v=400(4n+3)m/s (n=0,1,2,⋯)(2)2 800 m/s 3.波的反射、折射和衍射 【自主学习探新知】 一、1.(1)返回来(2)同一平面内 法线两侧 等于 2.传播方向 二、1.绕过障碍物 2.相差不多 比波长更小 3.一切波 特有 [自我诊断] 1.(1)×(2)√ (3)√(4)×(5)× 2.AB 【互动探究解疑难】 要点—---[问题导引] 提示：(1)波的反射。 (2)返回介质I时波的频率和波长均不变，进入介质Ⅱ 时波的频率不变，波速变化，由 v=λf得，波长变化。 [典例剖析] [例1] [解析] 画出汽车与声音 A 运动过程示意图如图所示，设汽车 汽车C由 A到C位移为x?,C到山崖 B 处的距离为x?,设汽车鸣笛到司 机听到回声时间为t,则t=2 s, 声 声 =,+2=1, 解得x?=-1=0,20?1=(340-15)×2m =325 m。 [答案] 325 m [针对训练] 1.BC 要点二——-[问题导引] 提示：(1)水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达 挡板后面的“阴影区”,小孔的尺寸减小时，水波到达“阴 影区”的现象更加明显。 (2)当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较 小时，波能继续向前传播。 [典例剖析] [例2] ABC 从题图中可看出孔AB的尺寸小于一个波 长，所以此时能明显地观察到波的衍射现象，选项A正 确；因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以波 长也相同，选项 B正确；若将孔 AB扩大，将可能不满足 发生明显衍射现象的条件，就有可能观察不到明显的衍 射现象，选项C正确；若将波源频率增大，由于波速不 变，所以波长变小，将可能不满足发生明显衍射现象的 条件，就有可能观察不到明显的衍射现象，选项 D 错误。 [针对训练] 2.BD 【随堂巩固促应用】 1.C 2.AC 3.464 m 10 B