训练14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）

◆高中物理·选择性必修第一册（人教版 训练十四 波的反射、折射和衍射 5.观察水面波衍射的实验装置如图所示，AC 基础练了见固应周 和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波 1.关于波的衍射现象，下列说法中正确的是 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）之间距离 A.某些波在一定条件下才有衍射现象 表示一个波长，相邻波纹间距离与AB间 B.不是所有的波在任何情况下都有衍射 距相等。下列说法正确的是 () 现象 C.一切波在一定条件下才有衍射现象 D.一切波在任何情况下都有衍射现象 2.某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝 着雷达站方向匀速飞来：某一时刻雷达发出 A.水面波经过孔后波速减小 一个无线电脉冲，经200s后收到反射波： B.水面波经过孔后波纹间距离可能变大 隔0.8s后再发出一个脉冲，经198s收到 C.若波源频率增大，衍射现象更明显 反射波。已知无线电波传播的速度为c= D.如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍 3×10m/s,远大于飞机的飞行速度v,则v 射现象 应为 () 6.一木匠在房顶上用铁锤钉钉子，有一位过 A.1500m/s B.750m/s 路者在观察，他看到锤子举到最高点时，也 C.375m/s D.以上数据都不对 恰好听到敲打声，他抬手看了看手表，木匠 3.已知空气中的声速为340m/s。现有几种 敲了8下用4s,他便很快估计出他到木匠 声波：①周期为0.05s;②频率为10Hz: 的最小距离不小于85m,设声速为340m/s, ③波长为10m。它们传播时若遇到宽约 木匠上举和向下放锤的时间相等，说明旁 为13m的障碍物，能产生显著的衍射现象 观者用的方法，写出他到木匠距离的表 的是 ( 达式。 A.①和② B.②和③ C.①和③ D.都可以 4.(多选)图中S为在水面上振动的 M 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S 有一狭缝，此时测得A处水没有振 动，为使A处水也能发生振动，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 32 C.假设波浪的波长约为60m,则A、B两 能力练了赛养提趼 处小船基本上不受波浪影响 7.下列关于波的衍射的说法正确的是( D.假设波浪的波长约为60m,则A、B两 A.波要发生衍射现象必须满足一定的条件 处小船明显受到波浪影响 B.与光波相比声波容易发生衍射是由于声 11.同一音叉发出的声波 波波长较大 同时在水和空气中传 C.对同一列波，缝、孔或障碍物越大衍射现 播，某时刻的波形曲 象越明显 线如图所示，以下说法正确的是 ( D.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能 A.声波在水中波长较大，b是水中声波的 发生衍射现象 波形曲线 8.甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距 B.声波在空气中波长较大，b是空气中声 2a,距离墙均为3a,当甲开了一枪后，乙在 波的波形曲线 时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二 C.水中质点振动频率较高，a是水中声波 声枪响的时间为 的波形曲线 A.听不到 D.空气中质点振动频率较高，a是空气中 B.甲开枪3t后 声波的波形曲线 C.甲开枪2t后 12.“B超”可用于探测人体 D甲开枪5，后 内脏的病变状况，如图 肝 是超声波从肝脏表面 钟痛 9.(多选)蟾蜍在水塘边平 入射，经折射与反射， 静的水面上鸣叫，形成如 最后从肝脏表面射出的示意图。超声波 图所示的水波。已知水 在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光 波的传播速度与水的深 的折射规律类似，可表述为m8=”(式 度正相关，蟾蜍的鸣叫频率为1451Hz。 sin 0.v2 下列说法正确的是 中0，是入射角，02是折射角，U、分别 A.水波从浅水区传入深水区，频率变大 是超声波在肝外和肝内的传播速度)，超 B.在深水区，水波更容易发生明显的衍射 声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律 现象 与光的反射规律相同。已知2=0.9u, C.水面上飘落的树叶会被水波推向岸边 入射点与出射点之间的距离是d,入射角 D.测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波 为i。肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平 峰间距离为0.5cm,则此处水波的波速 行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为多少？ 约为7.3m/s 10.(多选)如图所示，一小型 M 渔港的防波堤两端MN相 距约60m,在防波堤后A、 B两处有两艘小船进港躲 避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于 防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中 正确的有 () A.假设波浪的波长约为10m,则A、B两 处小船基本上不受波浪影响 B.假设波浪的波长约为10m,则A、B两 处小船明显受到波浪影响 3310.B 由题意可知，A点在振动的最高点，B点在平衡位 置，则d=(2n-1)会(n=1,2,3,⋯),整理得λ=2na1 (n=1,2,3,⋯),当n=1时，波长最大，为λ=0.6m,A 错误；若B点在平衡位置向上振动，当水波传播方向由 A向B时，有d=4+n(n=0,1,2,⋯),得λ=4n+1 (n=0,1,2,⋯),最大波长为0.6m,最大波速为v=A d=+nλ=3 m/s,当水波传播方向由 B向A 时，有 (n=0,1,2,⋯),得λ=4+3(n=0,1,2,⋯),最大波长 为0.2 m,最大波速为 v=1 m/s,则 B点向上振动，水 波传播的最大速度为3 m/s,B正确；由已给信息无法 求得最小波速，波速可以无限趋近零，故C错误；质点 B刚振动时，速度方向沿上下方向，D错误。 11.BC 机械波在传播时，质点离开平衡位置的最大距离 等于振幅，由题图知振幅为A,故 A错误；根据题图可 T=0-20-5,可得知，该地震波的周期为 Tm=0.8 s,摆长为0.16 m的小角度单摆的周期为 T=2m√g=2m×√0.16s=0.8s,故B正确；由 题图知波长λ=4km,=A=(4n+18×4km/s,当n =0时，该地震波最小波速为5 km/s,故C正确；横波 波形图上介质中所有质点都不随波向x轴负方向迁 移，故D错误。 12.解析(1)由波形和质点的振动方向关系可知，0.3 m 处质点向上运动，经达到最高点，所以波峰向右移动 A,则该波沿x轴正方向传播。 (2)通过图像可知，在0.06s时间里，波向右传播， x?=na+4x, 所以有0.06 s=nT+4T, 则有4T=0.06 s, f=1=12.5 Hz.所以该波的最小频率 (3)若3T<0.06 s<4T,则有0.06 s=(3+4)r, 可得T=0i24s, 0=A=0.24×15m/s=75m/s。该波的波速 答案(1)沿x轴正方向传播(2)12.5 Hz (3)75 m/s 训练十四 波的反射、折射和衍射 基础练巩固应用 1.D 衍射现象是波在传播过程中所特有的特征，没有条 件，故一切波在任何情况下都有衍射现象，只是有的明 显，有的不明显，故 D正确。 2.C 由于c>v,所以可不考虑无线电脉冲传播过程中飞 机的位移；设雷达两次发射无线电脉冲时飞机分别位于 x?、x?处，则第一次：2x?=ct?,第二次：2x?=ct?,飞机的 飞行速度=A且△t=0.8s,代入数据解得：o= 375 m/s。 3.C ①②③三种声波的波长分别为λ?=340×0.05 m= 17 m,λ?=0.034 m,λ?=10 m,根据发生明显衍射现象 的条件可知，①③两声波的波长与障碍物的尺寸差不 多，能产生明显的衍射现象，故选项C正确。 4.BD A处质点没有振动，说明波源S振动形成的波没 有衍射过去，原因是M、N间的缝太宽或波长太小，因此 若使 A处质点振动，可采用 N板上移减小狭缝间距或 增大波的波长，即减小波源的频率的方法，故 BD正确， AC错误。 5.D 在同一介质水中，波速不变，A错误；频率由波源决 定，保持不变，由λ=学可知波长不变，即水面波经过孔 后波纹间距离不变，B错误；若波源频率增大，波长变 短，孔的尺寸大于波长，衍射现象会变得不明显，C错 误；如果将孔扩大，大于波长，衍射现象会变得不明显， 可能观察不到明显的衍射现象，D正确。 t=4。s=0.25s,6.解析 由题意知木匠举锤的时间 最短距离 x=vt=340×0.25m=85m。 而由于敲打的周期性，听到敲击声的时间跟锤子举到最 高点之间的时间关系为t′=(2n+1)t s, 因而可能的距离 x=vt=85(2n+1)m(n=0,1,2,⋯)。 答案 x1=85(2n+1)m(n=0,1,2,⋯) 能力练素养提升 7.B 衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象， AD错误；波长越长衍射现象越明显，B正确；对同一列 波障碍物越大衍射现象越不明显，C错误。 8.C 乙听到的第一声枪响必然是甲开枪 乙 B t=3。的声音直接传到乙的耳中，故 2a C甲、乙两人及墙的位置如图所示，乙听 到的第二声枪响必然是墙反射的枪声， 由反射定律可知，波线如图中AC和CB 审 a 3a→l 所示，由几何关系可得 AC=CB=2a,故 第二声枪响传到乙的耳中的时间t=4=2t。 9.BD 蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和池塘 中传播的水波，无论是声波还是水波，它们都是由声带振 动产生的，所以其频率都等于声带的振动频率，故 A错误； 由于水波的传播速度与水的深度正相关，可知水波的波长 与水深有关，深水区的波长大，所以更容易发生明显的衍 射现象，故B正确；水面上飘落的树叶只会上下振动，不会 随波向岸边运动，故C错误；蟾蜍的鸣叫频率f=1451 Hz, 且水波波长λ=0.5 cm=0.005 m,则波速 v=λf=0.005× 1 451 m/s≈7.3 m/s,故D正确。 10.AD 当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差 不多时才能发生明显的衍射现象，波浪的波长约为 10 m时，不能发生明显的衍射现象，则 A、B两处小船 基本上不受波浪影响，A正确，B错误；波浪的波长约 为60m时，能发生明显的衍射现象，则 A、B两处小船 明显受到波浪影响，C错误，D正确。 11.A 波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故 相同音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相 同。机械波在介质中传播的速度只取决于介质的性 质。声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速 度，由 v=λf知，声波在水中的波长较大，对应于题图 中波形曲线b。故选项 A正确。 12.解析 根据光的折射、反射的规 律，正确画出超声波折射的光路 图，依据几何关系以及折射定律 h 即可求解。 光路如图所示， 肿瘤) 27 入射角为i,设折射角为r,根据题意， 由几何关系得：mm- snr-根据折射定律： 而z?=0.9u,解得：h=4108-81sim d×100-8sm答案 训练十五 波的干涉 多普勒效应 基础练巩固应用 1.B 若波源向观察者靠近，则波源发出的频率不变，观察 者接收到的频率会变大，故选项AD错误，B正确；若观 察者远离波源，波源发出的频率也不变，故选项C错误。 2.D 两列波叠加时，振动的周期和频率不等于两者之 和。例如，频率相同的两列波叠加，某点的振动频率可 能等于每列波的频率，也可能不振动。某点的振幅可能 等于两列波的振幅之和，也可能等于两列波的振幅之 差，但位移一定是两分振动位移的矢量和，故选D。 3.A 由多普勒效应知，巡警车接收到的频率变低了，即 观察者接收到的频率变低了，说明轿车和巡警车在相互 远离，而巡警车速度恒定，因此可以判定轿车的速度比 巡警车速度大，故 A选项正确。 4.BD 两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波 的频率相同；任何质点都在按照相同的频率在振动，不 同区域的质点振幅和位移不一定相同，各质点振动的频 率与波源频率相同，波源振动频率又与振动片的振动频 率相同。 5.A M、N是两个振动情况完全相同的喇叭，a、e是MN 连线的中垂线上的两个点，a、e到M、N两个声源的距 离相等，路程差为零，a、e两点的振动加强，由题意可知 麦克风放置在e点喇叭会发出啸叫，所以麦克风放置在 a点喇叭也会发出啸叫，故 A符合题意，B、C、D不符合 题意。 6.解析 a到P与b到P的波程差为 △x= √152+202m-15 m=10 m。 a=?=100 m=0.1m这两列波的波长为 10 m恰好为0.1 m的整数倍，又因a、b步调相反，因此 P点为振动减弱点。 答案 振动减弱点 能力练素养提升 7.ABD 凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普 勒效应便可以测定遥远天体相对地球运动的速度，A正 确。被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电 磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出 运动物体的速度，B正确。铁路工人是根据振动的强弱 而对列车的运动做出判断的，C错误。炮弹飞行时与空 气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的运动方向 有关，D正确。 8.C 由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，又由于 机械波传播的速度由介质决定，可知降噪声波与环境噪 声的传播速度相等，则两列波频率相同，叠加时会产生 干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪 作用，A错误，C正确；降噪过程不能消除通话时的所有 背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，选项 B错误；P点并不随波移动，D错误。故选C。 9.C 根据题图，蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹， 圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向为从大圆到小圆； 若蜻蜓飞行的速度和水波传播的速度相同，那么蜻蜓的 每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第 二个水波和第一个水波都在以相同的速度运动，所以每 个圆都应该是内切的。而题图则说明蜻蜓飞行的速度 比水波传播的速度大，故C正确。 10.AB 女同学从 A向B运动过程中，她逐渐靠近声源， 根据多普勒效应可知，她感觉到哨声音调变高，故 A 正确；女同学在从C点向左运动过程中，她逐渐远离声 源，她感觉到音调变低，故 B正确；女同学在从C点向 右运动过程中，她逐渐靠近声源，根据多普勒效应可 知，她感觉到哨声音调变高，故C错误；女同学从 E向 D 运动过程中，她逐渐远离声源，她感觉到哨声音调变 低，故 D错误。 11.AC 设简谐波的波速为o,周期为T,由题意知T=2m =20ns=0.1s,A正确；根据v=会可得λ=oT= 1 m,B错误；根据题意可知，P点到A、B两个波源的 路程差△s=5m-4 m=1 m=λ,所以P点一定为振动 加强点，C正确，D错误。 12.解析(1)设t、t?为声源S发出两个信号的时刻，t?′ t?'为观察者接收到两个信号的时刻，则第一个信号经 过(t?′一t?)时间被观察者 A接收到，第二个信号经过 (t?-t?)时间被观察者A接收到，且t?-t?=△t,t?'一 t??=△t'。设声源发出第一个信号时，S、A两点间的距 离为L,两个声信号从声源传播到观察者的过程中，它 们运动的距离关系如图所示，可得 vp(t?′一t?)=L+ vA(t?'-t?),vp(t?′-t?)=L+vA(t?′-t?)—v?△t, t? t? S L v.(,t) p,G=) ? t t? L v?G?'-) -2)A 联立解得At′=0-At。 (2)设声源发出声波的振动周期为T,这样由以上结 T=0二T。论，观察者接收到的声波振动的周期 由此可得，观察者接收到的声波频率与声源发出声波 f=?r频率间的关系为 (1)?t(2)f=?答案 训练十六 光的折射 基础练巩固应用 1.A“挡在场馆外”一定是反射，只要是反射就一定遵循 光的反射定律。选项A正确。 2.BD 根据折射定律，光由一种介质进入另一种介质中， =常数，可知B正确；由光路的可递知n 且n>1,故in=1<1,D正确。 3.CD 由题图可知，介质I、Ⅱ相比较，n?>n?,介质Ⅱ、Ⅲ 相比较，n?<n?,据光的可逆性知，光从Ⅱ射向I或从Ⅱ 射向Ⅲ时，入射角相等，从折射角上可判断 ng>n,所以 有n?>n?>n?,根据v=n可知，光在介质Ⅱ中传播速度 最大。故CD正确。 28