3.3 波的反射、折射和衍射（练习）-2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第3节 波的反射、折射和衍射 1．下列现象属于波的衍射现象的是（　　） A．在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声 B．“空山不见人，但闻人语响” C．“余音绕梁，三日而不绝” D．夏日的雷声有时轰鸣不绝 2．如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，两板中间有一狭缝，此时观察不到A处叶子的振动，为使水波能带动叶片振动，可采用的方法是（    ） A．增大波源的振幅 B．增大波源的频率 C．将N板向左移 D．将波源S向左移 3．已知空气中的声速为340m/s。现有几种声波：①周期为s；②频率为104Hz；③波长为12m。它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，能产生明显的衍射现象的是（　　） A．①和② B．②和③ C．①和③ D．①②③ 4．（多选）蟾蜍在水塘边平静的水面上鸣叫，形成如图所示的水波。已知水波的传播速度v与水的深度h关系为，蟾蜍的鸣叫频率为1451Hz。下列说法正确的是（　　） A．水波从浅水区传入深水区，频率变大 B．在深水区，水波更容易发生衍射现象 C．水面上飘落的树叶会被水波推向岸边 D．测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为0.5cm，则此处水波的波速约为7.3m/s 5．如图所示是观察水波衍射的实验装置。AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．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）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（　　） A．此时不能观察到波明显的衍射现象 B．挡板前后波纹间距离不相等 C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 6．某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 如下图所示，下列说法正确的是（　　）    A．水波通过狭缝后波长变短 B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象 C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显 D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显 7．如图，在水槽里放三块挡板，中间留两个狭缝，水波通过狭缝前的传播情况如图所示。在挡板后M、N点放置乒乓球，下列说法正确的是（　　） A．若两个乒乓球都振动起来，则两个乒乓球的振动频率相等 B．若右侧乒乓球振动起来，则左侧乒乓球可能没有振动 C．若两个乒乓球都振动起来，则波源的频率一定等于乒乓球的固有频率 D．增加波源的振动频率，衍射现象更明显 8．如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔。不考虑波的反射因素，经过一段时间后，水面上的波形将分布于（　　） A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外的区域 C．阴影Ⅱ以外的区域 D．阴影Ⅰ和Ⅱ以外的区域 9．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。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，下列说法正确的是（　　） A．假设波浪的波长约为70m，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 C．假设波浪的波长约为55m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长约为55m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 10．一只蜜蜂在平静湖面边上的浅水中振翅，在水面激起的波纹（部分）如图所示。蜜蜂翅膀与水面接触点为A、B，y轴与AB中垂线重合，与AB两点距离差为9 mm的C点附近区域水面较为平静。已知蜜蜂每秒钟振动翅膀200次，则该水波（　　） A．波速约为3.6 m/s B．经过直径9 cm的石头时不会发生衍射现象 C．在深度不同的水域传播时会发生折射现象 D．振动加强和减弱的区域位置随时间交替变化 11．（多选）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。如图所示为探头沿x轴正方向在血管内发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（    ） A．该超声波在血管中的传播速度为800m/s B．该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射 C．质点M振动的方程为 D．质点M在内的振动路程为3.2m 12．海洋浮标常被锚定在指定的海域，随波起伏。若浮标的上下振动可简化成竖直方向上的简谐运动，海水波可看成简谐横波。图甲是一列沿x轴正方向传播的海水波在时的波形图，图乙是图甲中平衡位置离坐标原点3m~6m范围内某质点的振动图像。则下列说法正确的是（　　） A．海水波的波速为12m/s B．两个周期内浮标通过的路程为80cm C．海水波遇到大小为30m的障碍物时能产生明显的衍射现象 D．图乙是平衡位置在处质点的振动图像 13．（多选）如图所示，图甲为一波源的共振曲线，图乙中的a表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的机械波在t＝0时刻的波形曲线。则下列说法正确的是（    ） A．图甲中，若驱动力周期变小，共振曲线的峰将向频率f大的方向移动 B．图乙中，波速一定为1.2 m/s C．图乙中，a、b波形时间间隔可能为2.5 s D．图乙中的波遇到宽度为2 m的狭缝能发生明显的衍射现象 14．（多选）一列机械波沿x轴正向传播，如图甲所示为时刻的波形图，图乙是介质中质点M的振动图像，已知时的坐标为，则下列说法正确的是（　　）    A．该机械波的波速为 B．M点的横坐标可能为 C．时，处的质点的坐标仍为 D．该机械波遇到的障碍物时，不能发生明显的衍射现象 15．（多选）一列简谐横波在时刻的图像如图甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为，波上A质点的振动图像如图乙所示。正确的是（　　） A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的波速是 C．从1.2s开始，质点P比质点Q晚0.6s回到平衡位置。 D．若该波在传播中遇到一个尺寸为12m的障碍物，能发生明显衍射现象 16．（2010·上海·高考真题）声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为 A．声波是纵波，光波是横波 B．声波振幅大，光波振幅小 C．声波波长较长，光波波长很短 D．声波波速较小，光波波速很大 17．（2015·上海·高考真题）如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动．为使水波能带动叶片振动，可用的方法是 A．提高波源频率 B．降低波源频率 C．增加波源距桥墩的距离 D．减小波源距桥墩的距离 18．（2015·江苏·高考真题）用的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 倍．用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时 （选填“容易”或者“不容易”）发生衍射。 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节 波的反射、折射和衍射 1．下列现象属于波的衍射现象的是（　　） A．在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声 B．“空山不见人，但闻人语响” C．“余音绕梁，三日而不绝” D．夏日的雷声有时轰鸣不绝 【答案】B 【详解】A．空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声波的反射现象，故A错误； B．波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象叫做波的衍射，“空山不见人，但闻人语响”是声波的衍射现象，故B正确； C．“余音绕梁，三日而不绝”，是声波的反射，故C错误； D．雷声有时轰鸣不绝，也是声波的反射，故D错误。 故选B。 2．如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，两板中间有一狭缝，此时观察不到A处叶子的振动，为使水波能带动叶片振动，可采用的方法是（    ） A．增大波源的振幅 B．增大波源的频率 C．将N板向左移 D．将波源S向左移 【答案】C 【详解】观察不到A点振动，说明衍射现象不明显，要使衍射现象变得明显，可以减小波源的频率以增大波长，或将N板向左移减小狭缝的尺寸。 故选C。 3．已知空气中的声速为340m/s。现有几种声波：①周期为s；②频率为104Hz；③波长为12m。它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，能产生明显的衍射现象的是（　　） A．①和② B．②和③ C．①和③ D．①②③ 【答案】C 【详解】发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多。 根据公式，有 可知题中三种声波的波长分别为 ，， 它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物，因为大于障碍物的宽度，所以能发生明显的衍射现象；远小于障碍物的宽度，因而不能发生明显的衍射现象；与障碍物的宽度相差不多，也能发生明显的衍射现象。故能产生明显的衍射现象的是①和③。 故选C。 4．（多选）蟾蜍在水塘边平静的水面上鸣叫，形成如图所示的水波。已知水波的传播速度v与水的深度h关系为，蟾蜍的鸣叫频率为1451Hz。下列说法正确的是（　　） A．水波从浅水区传入深水区，频率变大 B．在深水区，水波更容易发生衍射现象 C．水面上飘落的树叶会被水波推向岸边 D．测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为0.5cm，则此处水波的波速约为7.3m/s 【答案】BD 【详解】A．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，所以其频率都应该等于声带的振动频率，A错误； B．由已知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，所以更容易发生衍射现象，B正确； C．水面上飘落的树叶只会上下振动，不会随波向前运动，C错误； D．蟾蜍的鸣叫频率，且水波波长，则波速 D正确； 故选BD。 5．如图所示是观察水波衍射的实验装置。AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．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）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（　　） A．此时不能观察到波明显的衍射现象 B．挡板前后波纹间距离不相等 C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 【答案】C 【详解】A．由图可知，孔的尺寸与水波的波长相差不多，所以此时能明显观察到波的衍射现象，故A错误； B．挡板前后水波的波长不变，则波纹间距离相等，故B错误； C．如果将孔AB扩大，若孔的尺寸比水波的波长大得多，则可能观察不到明显的衍射现象，故C正确； D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，则水波的波长减小，则可能观察不到明显地衍射现象，故D错误。 故选C。 6．某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 如下图所示，下列说法正确的是（　　）    A．水波通过狭缝后波长变短 B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象 C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显 D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显 【答案】D 【详解】A．水波通过狭缝后波长不变，选项A错误； B．这是水波的衍射现象，衍射是波特有的性质，任何波都能发生衍射现象，选项B错误； CD．该实验的狭缝宽度相等，波长不等，则此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显，选项C错误，D正确。 故选D。 7．如图，在水槽里放三块挡板，中间留两个狭缝，水波通过狭缝前的传播情况如图所示。在挡板后M、N点放置乒乓球，下列说法正确的是（　　） A．若两个乒乓球都振动起来，则两个乒乓球的振动频率相等 B．若右侧乒乓球振动起来，则左侧乒乓球可能没有振动 C．若两个乒乓球都振动起来，则波源的频率一定等于乒乓球的固有频率 D．增加波源的振动频率，衍射现象更明显 【答案】A 【详解】A．若两个乒乓球都振动起来，都做受迫振动，其振动频率等于波源的振动频率，所以两个乒乓球的振动频率相等，故A正确； B．由于左侧狭缝更窄，所以衍射现象更明显，所以若右侧乒乓球振动起来，则左侧乒乓球一定振动，故B错误； C．若两个乒乓球都振动起来，则波源的频率一定等于乒乓球振动的频率，但不一定等于乒乓球的固有频率，故C错误； D．增大波源的振动频率，则波长会变小，衍射现象变得不明显，故D错误。 故选A。 8．如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔。不考虑波的反射因素，经过一段时间后，水面上的波形将分布于（　　） A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外的区域 C．阴影Ⅱ以外的区域 D．阴影Ⅰ和Ⅱ以外的区域 【答案】B 【详解】小孔的宽度与水面波波长差不多，而挡板的长度却比水面波波长大得多，故经过一段时间，区域Ⅱ会因为衍射而弥漫水面波，区域Ⅰ却不能发生明显衍射现象。 故选B。 9．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。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，下列说法正确的是（　　） A．假设波浪的波长约为70m，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 C．假设波浪的波长约为55m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长约为55m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 【答案】D 【详解】A、B两处小船明显受到波浪影响是因为水波发生明显的衍射现象，波浪能传播到A、B处，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象。若波浪的波长约为70m，则会发生明显衍射，则A、B两处小船会受波浪影响；若波浪的波长约为10m，则不会发生明显衍射，则A、B两处小船不会受到明显波浪影响；若波浪的波长约为55m，则会发生明显衍射，则A、B两处小船明显受到波浪影响。 故选D。 10．一只蜜蜂在平静湖面边上的浅水中振翅，在水面激起的波纹（部分）如图所示。蜜蜂翅膀与水面接触点为A、B，y轴与AB中垂线重合，与AB两点距离差为9 mm的C点附近区域水面较为平静。已知蜜蜂每秒钟振动翅膀200次，则该水波（　　） A．波速约为3.6 m/s B．经过直径9 cm的石头时不会发生衍射现象 C．在深度不同的水域传播时会发生折射现象 D．振动加强和减弱的区域位置随时间交替变化 【答案】C 【详解】A．根据题意可知C点为振动减弱点，满足 波的频率 波速 联立解得 故A错误； B．衍射是波特有的性质，经过直径9 cm的石头时不会有明显的衍射现象，但有衍射现象，故B错误； C．在深度不同的水域传播时，由于深度不同，则水压不同，水密度不同，水波在不同密度的水中传播速度不同，故会发生折射现象，故C正确； D．某一点与A、B两点距离差为波长的整数倍时，为振动加强点，与A、B两点距离差为半波长的奇数倍时，为振动减弱点，所以振动加强和减弱的区域是固定的，故D错误。 故选C。 11．（多选）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。如图所示为探头沿x轴正方向在血管内发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（    ） A．该超声波在血管中的传播速度为800m/s B．该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射 C．质点M振动的方程为 D．质点M在内的振动路程为3.2m 【答案】AC 【详解】A．已知此超声波的频率为1×107Hz，则周期为 该超声波在血管中的传播速度 故A正确； B．该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时，由于波长小于障碍物，则不会发生明显衍射，故B错误； C．t=0时刻波恰好传到质点M，则质点M振动的方程 故C正确； D．质点M在2×10−7s内，即两个周期，振动路程应为8倍振幅3.2mm，故D错误。 故选AC 。 12．海洋浮标常被锚定在指定的海域，随波起伏。若浮标的上下振动可简化成竖直方向上的简谐运动，海水波可看成简谐横波。图甲是一列沿x轴正方向传播的海水波在时的波形图，图乙是图甲中平衡位置离坐标原点3m~6m范围内某质点的振动图像。则下列说法正确的是（　　） A．海水波的波速为12m/s B．两个周期内浮标通过的路程为80cm C．海水波遇到大小为30m的障碍物时能产生明显的衍射现象 D．图乙是平衡位置在处质点的振动图像 【答案】D 【详解】A．由图甲可知该波的波长为6m，由图乙可知该波的周期为1.0s，则该波的波速为 故A错误； B．两个周期内浮标通过的路程 故B错误； C．该波的波长为6m，远小于30m，所以海水波遇到大小为30m的障碍物时不能产生明显的衍射现象，故C错误； D．由图乙可知0.25s时，图乙所示质点在平衡位置向下振动，根据同侧法可知图乙是平衡位置在处质点的振动图像，故D正确。 故选D。 13．（多选）如图所示，图甲为一波源的共振曲线，图乙中的a表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的机械波在t＝0时刻的波形曲线。则下列说法正确的是（    ） A．图甲中，若驱动力周期变小，共振曲线的峰将向频率f大的方向移动 B．图乙中，波速一定为1.2 m/s C．图乙中，a、b波形时间间隔可能为2.5 s D．图乙中的波遇到宽度为2 m的狭缝能发生明显的衍射现象 【答案】BCD 【详解】A．当驱动力频率等于物体的固有频率时产生共振，振幅最大，驱动力周期变小时，物体的固有频率不变，则振动曲线的峰不变，故A错误； B．由共振曲线读出共振状态下的振动频率为f＝0.3Hz，由（b）图知，波长为＝4m，则波速为 故B正确； C．共振状态下的振动周期为 s 若波向左传播，则（b）图中a、b波形时间间隔为 ，n＝0，1，2，… 当n＝0时有 s 故C正确； D．当障碍物的尺寸小于波长时能发生明显的衍射现象，该波的波长为4m，则（b）图中波长遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍现象，故D正确。 故选BCD。 14．（多选）一列机械波沿x轴正向传播，如图甲所示为时刻的波形图，图乙是介质中质点M的振动图像，已知时的坐标为，则下列说法正确的是（　　）    A．该机械波的波速为 B．M点的横坐标可能为 C．时，处的质点的坐标仍为 D．该机械波遇到的障碍物时，不能发生明显的衍射现象 【答案】AC 【详解】A．从图甲可得，机械波的波长，从图乙可知机械波的周期，根据 可得机械波的波速 选项A正确； B．机械波向x轴正方向传播，故时刻，处的质点正向y轴正方向运动，M点的横坐标不可能为，选项B错误； C．时，该机械波传播的距离为 处的质点的坐标仍为，选项C正确； D．该机械波遇到的障碍物时，机械波的波长远大于障碍物的尺寸，可以发生明显的衍射现象，选项D错误。 故选AC。 15．（多选）一列简谐横波在时刻的图像如图甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为，波上A质点的振动图像如图乙所示。正确的是（　　） A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的波速是 C．从1.2s开始，质点P比质点Q晚0.6s回到平衡位置。 D．若该波在传播中遇到一个尺寸为12m的障碍物，能发生明显衍射现象 【答案】BD 【详解】A．由乙图读出时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴负方向，故A错误； B．由甲图读出该波的波长为 由乙图周期为 则波速为 故B正确； C．质点Q振动方向沿y轴正方向，从开始，质点Q回到平衡位置所需时间 图示时刻质点P振动方向沿y轴负方向，从开始，质点P回到平衡位置所需时间 所以质点P比质点Q晚0.8s回到平衡位置，故C错误； D．发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，该波的波长为16m，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为12m的障碍物能发生明显衍射现象，故D正确。 故选BD。 16．（2010·上海·高考真题）声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为 A．声波是纵波，光波是横波 B．声波振幅大，光波振幅小 C．声波波长较长，光波波长很短 D．声波波速较小，光波波速很大 【答案】C 【详解】波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短．由于声波的波长比较大（1.7cm～17m）和楼房的高度相近，故可以发生明显的衍射现象，而可见光的波长很小，无法发生明显的衍射现象．故只有C正确． 17．（2015·上海·高考真题）如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动．为使水波能带动叶片振动，可用的方法是 A．提高波源频率 B．降低波源频率 C．增加波源距桥墩的距离 D．减小波源距桥墩的距离 【答案】B 【详解】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显．故A错误，B正确．C、D错误．故选B． 【点睛】解决本题的关键知道质点振动的频率与波传播的频率相等，以及掌握波发生明显衍射的条件：孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或更小． 18．（2015·江苏·高考真题）用的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 倍．用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时 （选填“容易”或者“不容易”）发生衍射。 【答案】 1.5 不容易 【详解】[1]根据，在传播过程中，频率保持不变，所以 [2]根据波长越长越容易发生衍射，所以用超声波遇到结石时，不容易发生衍射。 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$