第三章 第3节 波的反射、折射和衍射-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册五维课堂课时作业（人教版2019）

　　　　第３节　波的反射、折射和衍射 [A组　基础巩固练] １．(多选)下列说法正确的是 (　　) A．入射波面与法线的夹角为入射角 B．入射波面与界面的夹角为入射角 C．入射波线与法线的夹角为入射角 D．反射角跟入射角相等 ２．下列说法正确的是 (　　) A．入射波的波长和反射波的波长相等 B．入射波的波长大于折射波的波长 C．入射波的波长小于折射波的波长 D．入射角与折射角之比等于两波速 之比 ３．一列声波从空气传入水中,已知水中声 速较大,则 (　　) A．声波频率不变,波长变小 B．声波频率不变,波长变大 C．声波频率变小,波长变大 D．声波频率变大,波长不变 ４．(多选)声波从声源发出,在空中向外传 播的过程中 (　　) A．波速不变 B．频率不变 C．振幅在逐渐变小 D．波长在逐渐变小 ５．(多选)如图所示分别表示一列水波在 传播过程中遇到了小孔(A、B、C图)或 障碍物(D图),其中能发生明显衍射现 象的有 (　　) 　A　　　 B　　　　C　　　 D ６．(多选)关于波的衍射现象,下列说法正 确的是 (　　) A．当孔的尺寸比波长大时,一定不会发 生衍射现象 B．只有孔的尺寸与波长相差不多时,或 者比波长还小时才会观察到明显的 衍射现象 C．只有波才有衍射现象 D．衍射是波特有的现象 ７．如图所示,O 是水面上 一波源,实线和虚线分 别表示某时刻的波峰和 波谷,A是挡板,B是小孔．若不考虑波 的反射因素,则经过足够长的时间后, 水面上的波将分布于 (　　) A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域 C．阴影Ⅱ以外区域 D．阴影Ⅱ和Ⅲ以外的区域 ８．海浪从远海传向海岸．已知海浪的传播 速度与海水的深度有关,海水越深,速 度越大．一艘大船停泊在离岸较远处, 振动的周期为８s,则 (　　) A．海浪拍打海岸的周期大于８s B．海浪从远海传向海岸,相邻波峰之间 的距离变大 C．悬挂在船上摆长为１m 的单摆的振 动周期为８s D．让船停泊在离海岸更近处,海浪通过 船体的衍射现象更明显 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰５３􀅰 第三章　机械波 ９．(多选)一列简谐横波,在t＝０􀆰６s时刻的 图像如图甲所示,此时,P、Q 两质点的位 移均为－１cm,波上A质点的振动图像如 图乙所示,则以下说法正确的是 (　　) A．这列波的波速是５０３ m /s B．从t＝０􀆰６s开始,紧接着的Δt＝０􀆰６s 时间内,A质点通过的路程是１０m C．从t＝０􀆰６s开始,质点P 比质点Q 早０􀆰４s回到平衡位置 D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为 ２１m的障碍物不能发生明显的衍射 现象 [B组　素养提升练] １０．(多选)以下说法中正确的是 (　　) A．波要发生衍射现象必须具备一定的 条件,否则不可能发生衍射现象 B．要观察到水波明显的衍射现象,必 须使狭缝的宽度远大于水波波长 C．波长越长的波,越容易发生明显的 衍射 D．只有波才有衍射现象 １１．(多选)如图所示是 声波从介质Ⅰ进入 介质Ⅱ的折射情况, 由图判断下列说法正确的是 (　　) A．折射角小于入射角,声波在介质Ⅰ 中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速 B．折射角小于入射角,介质Ⅰ可能是 空气,介质Ⅱ可能是水 C．折射角大于入射角,介质Ⅰ可能是 钢铁,介质Ⅱ可能是空气 D．介质Ⅰ中波速v１ 与介质Ⅱ中波速 v２ 满足 v１ v２ ＝ sinθ２ sinθ１ １２．有一辆汽车以１５m/s的速度匀速行 驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣 笛２s后司机听到回声,此时汽车距山 崖的距离有多远? (v声＝３４０m/s) １３．天空有近似等高的浓云层．为了测量 云层的高度,在水平地面上与观测者 的距离为d＝３􀆰０km 处进行一次爆 炸,观测者听到由空气直接传来的爆 炸声和由云层反射来的爆炸声时间上 相差Δt＝６􀆰０s．试估算云层下表面的 高度．已知空气中的声速v＝１３km /s． 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰６３􀅰 选择性必修第一册 历时t＝nT＋３４T (n＝０,１,２,􀆺),再利用v＝λT ,可得选 项B、C错误,D正确．] ８．AC　[如果这列波向右传播,则传播的距离为nλ＋１４λ (n＝０,１,２,􀆺),λ＝４m．则这段时间可能为１s、５s、９s、 􀆺,故选项 A正确;如果这列波向左传播,则传播的距离 为nλ＋３４λ (n＝０,１,２,􀆺),则这段时间可能为３s、７s、 １１s、􀆺,故选项 C正确．] ９．AC　[解有关波动图像的题目,一般可分为两类:一类是 读图,可以直接从图上读出振幅和波长,此题便可读出 波长是４cm,振幅是２cm,故 A、C选项正确;另一类是 根据图像给定的条件,去计算波速、周期,判定波传播的 方向,判定某一质点的运动情况及判定某一时刻的波形 图．这类问题的解决,是建立在正确读图和对波动的正 确理解上的,是较深层次的考查．此题表示出在１s时间 内图像的变化,这１s时间与周期的关系是nT＋１４T＝ １s(n＝０,１,２,３,􀆺)是不确定解．因此 B选项错误．同理 传播速度v＝λT 也不确定,D选项也错误．] １０．ACD　[从波形图中可以直接读出振幅、某质点 的 位 移,并判断某质点运动的方向,故选项 A、C、D正确．] １１．BD　[假设P 点向下振动,则第一次速度与v相同需要 经过大于半个周期的时间,第二次速度与v相同需要经 过小于半个周期的时间,与题目中给的时间不符合,所 以P 点应向上振动,根据同侧法判断该机械波应该向 右传播,选项 A错误;根据题意得,两次速度与v相同时 间加在一起共一个周期即质点P 的振动周期为０􀆰２s＋ １􀆰０s＝１􀆰２s,所 以 波 的 传 播 周 期 也 为 １􀆰２s,波 长 为 １２m,所以波的传播速度为１０m/s．N、Q 相距λ２ ,由于 对称性,N、Q 速 度 大 小 相 等,方 向 相 反,所 以 N 到 波 谷,Q 到波峰,选项 B正确;经过 ３４T 波向右平移 ３ ４λ , 可 以 发 现 M、Q 均 为 正 位 移,选 项 C 错 误;３s＝ ２＋１２( )T,所以图形正好与本题图关于x 轴对称,所 以此时刻质点 M 偏离平衡位置的位移y＝－１０cm,选 项 D正确．] １２．解析:(１)由“带动看齐法”(或“上下坡法”)知,波沿x 轴正方向传播时,质点 A 向上振动,质点C 向下振动, 质点D 在正方向最大位移处,速度为零． (２)再经过３４T ,质点A 通过的路程为３A＝３×２cm＝ ６cm;质 点 C 到 达 正 向 最 大 位 移 处,即 C 的 位 移 是 ２cm,方向沿y轴正方向． 答案:见解析 １３．解析:(１)质点a一个周期运动的路程s０＝４A＝０􀆰１６m,１s 内的周期数n＝ft＝２５,则１s内运动的路程s＝ns０＝ ４m． (２)若波由a传向b,则sab＝ n＋ ３ ４( )λ,v＝λf＝ ６００ ４n＋３m /s (n＝１,２,􀆺);若波由b传向a,则sab＝ n＋ １ ４( )λ,v＝λf＝ ６００ ４n＋１m /s(n＝１,２,􀆺)． 答案:(１)４m　(２)见解析 第３节 １．CD　[根据波的反射定律知 C、D两项正确．] ２．A　[在同一介质中波长、波速是一定的,故选项 A正确; 介质不确定时,入射波和折射波的波长大小关系无法确 定,选项B、C错误;入射角的正弦与折射角的正弦之比, 才等于两介质中的波速之比,选项 D错误．] ３．B　[声波由空气传入水中,频率不变,波速变大,所以波 长变大,选项B正确．] ４．ABC　[声波在空中向外传播时,不管是否遇到障碍物 引起反射,其波速只由空气决定．频率(由声源决定)和 波长 λ＝vf( ) 均不变,所以 A、B对,D错;又因为机械波 是传递能量的方式,能量在传播过程中会减小,故其振 幅也就逐渐变小,C对．] ５．BC　[图 B、C 中 小 孔 与 波 长 相 差 不 多,能 发 生 明 显 衍射．] ６．BCD　[当孔的尺寸比波长大时,会发生衍射现象,只不 过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不 多,或者比波长更小时,才会发生明显的衍射现象,切不 可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象．] ７．B　[一列水波在传播过程中遇到了小孔 B,相比而言小 孔B的尺寸比较小,所以能发生明显的衍射,但 A 挡板 的尺寸较大,所以不能发生明显衍射现象,所以水面上 的波分布于除阴影Ⅰ以外的区域,选项B正确．] ８．C　[海浪的机械振动频率不变,即海浪拍打海岸的周期 与振动周期相同为８s,所以选项 A错误;根据v＝λT 得, 海浪的波长λ＝vT,离海岸越近,波长越小,即相邻波峰 之间的距离变小,所以选项 B错误;悬挂在船上的单摆 振动属于受迫振动,其振动频率取决于驱动力频率,与 固有频率无关,所以选项 C 正确;机械波发生明显衍射 的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多,离海 岸更近时,海浪波长变小,故衍射现象不如较远处明显, 所以选项 D错误．] ９．AC　[由题图甲读出该波的波长为λ＝２０m,由题图乙知 周期为T＝１􀆰２s,则波速为v＝λT ＝ ２０ １．２m /s＝５０３ m /s,故 A正确;Δt＝０􀆰６s＝０􀆰５T,A 质点通过的路程是s＝２A ＝２×２cm＝４cm,故B错误;图示时刻质点P 沿y 轴正 方向运动,质点Q 沿y 轴负方向运动,所以质点P 将比 质点Q 早回到平衡位置,将此图像与正弦曲线进行对比 可知P 点的横坐标为xP＝ ２０ ３ m ,Q 点的横坐标为xQ＝ ４０ ３ m ,根据波形的微平移法可知质点 P 比质点Q 早回 到平衡位置的时间为t＝xQ－xPv ＝ ２０ ３ ５０ ３ s＝０􀆰４s,故 C正 确;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,该波的波长为２０m,根据这个条件 可知该波在 传 播 过 程 中 遇 到 一 个 尺 寸 为 ２１m 的 障 碍 物,能发生明显衍射现象,故 D错误．] １０．CD　[衍射是波特有的现象,即任何波都会发生衍射现 象,只不过存在明显与不明显的差别而已,只有缝、孔 的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长 更小时,才能观察到明显的衍射现象．选项 C、D正确．] １１．AB　[题图中 MN 为介质界面,虚线为法线,θ１ 为入射 角,θ２ 为折射角,从题图中可直接看出折射角小于入射 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰５６􀅰 参考答案 角,则选项C错误;根据折射定律有n＝v１v２ ＝ sinθ１ sinθ２ ＞１, 所以v１＞v２,选项 D错误,选项 A 正确;由于入射角大 于折射角,介质Ⅰ对波的折射率小于介质Ⅱ对波的折 射率,Ⅰ可能是空气,Ⅱ可能是水,选项B正确．] １２．解析:汽车匀速行驶,速度为 v车 ＝１５m/s,声 音 在 空 气 中 传播 速 度 不 变．汽 车 从 发 出 笛声 到 接 收 到 笛 声,二 者 运 动时间相同．如图所示． 设汽车在A 点发出笛声,A 点到山崖B 的距离为x１,汽 车运动到C 点接收到笛声,设AC 距离为x２,CB 距离 为x,因二者运动时间相同,则有x１＝x２＋x ① x１＋x＝v声 􀅰t＝３４０m/s􀅰t ② x２＝v车 􀅰t＝１５m/s􀅰t ③ 联立①②③式得x＝３２５m． 答案:３２５m １３．解析:如 图 所 示,设 A 表 示 爆 炸 处,O 表示观测者所在处,B 表示 云层反射点,用h 表示云层下表 面的高度,用t１ 表示爆炸声直接 经地面传到观测处所用的时间,则有 d＝vt１ ① 用t２ 表示爆炸声经云层反射后到达O 处所经时间,因 为入射角等于反射角,故有２ d２( ) ２ ＋h２＝vt２, ② 已知t２－t１＝Δt, ③ 联立①②③式,可得h＝１２ (vΔt)２＋２dvΔt, 代入数值得h＝２􀆰０×１０３ m． 答案:２􀆰０×１０３ m 第４节 １．BCD　[由题图知O 点是波谷和波谷叠加的位置,是振 动加强点,该时刻位于O 点的质点处于波谷,故 A错误; P、N 两点是波谷和波峰叠加,由于两列波的振幅、频率 相等,位于P、N 两点的质点的位移始终为零,即始终处 于平衡位置,故 B正确;该时刻位于 M 点的质点处于波 峰,位于O 点的质点处于波谷,从该时刻起,经过四分之 一周期,位于 M 点的质点和位于O 点的质点都到达平 衡位置,此时位移为零,故 C正确;OM 连线中点,也是振 动加强 的 点,其 振 幅 与 O 或 M 点 一 样,为 ２A,故 D 正确．] ２．CD　[由题意知,两列波频率相等、波长相等,实线表示 P 波的波峰、Q 波的波谷,虚线表示P 波的波谷、Q 波的 波峰,故a、c两质点处为减弱点,b质点处为加强点,所 以a、c两质点始终静止不动,则选项 A、B错误,C正确; 题图图示的时刻,对P 波,质点d向下运动,对Q 波,质 点d向下运动,所以质点d 沿着y 轴负方向振动,则选 项 D正确．] ３．BC　[加强点的振动总是加强,它们在平衡位置附近做 往复运动,有时位移也为零,只是振幅为两列波的振幅 之和,能量始终最大．加强点总是加强点,减弱点总是减 弱点,故B、C正确．] ４．A　[M、N 是两个振动情况完全相同的波源,在 M、N 连 线的垂直平分线上的所有的点到M、N 的路程差都等于 ０,因此都是振动加强点,选项 A正确．] ５．C　[根据干涉特点知,路程差为波长的整数倍时,此点 为振动加强点,故 A、B、D 错误;路程差为半波长的奇数 倍时,此点为减弱点,故 C正确．] ６．B　[在双曲线x ２ １６－ y２ ９＝１ 中,半实轴长a＝４cm,半虚轴 长b＝３cm,故半焦距长c＝ a２＋b２＝５cm,点A 和点 B 到同一波源的路程差等于实轴长,即８cm,波的波长 为４cm,故点A 和点B 到两个波源的路程差等于波长 的２倍,点C和点D 到同一波源的路程差为零,两个波 源的频率相同,但起振方向不一定相同,因此若A、B 振 动加强,则C、D 一定振动加强,选项B正确．] ７．ABD　[两列简谐横波的波长均为λ＝vf ＝ １０ ５ m＝２m．a 、b 连线的中点为振幅最大点,选项 A正确;a、b连线上离a点 １􀆰５m处设为 P 点,则 Δs＝Pb－Pa＝４􀆰５m－１􀆰５m＝ ３􀆰０m,因为λ＝２m,Δs＝３×λ２ ,所以P 点是振动减弱点, 其振幅最小,因两列波波源完全相同,所以P点处的合振幅 为零,即P点不振动,所以选项B正确;由题意可知满足 Δs ＝nλ(n＝０,１,２,􀆺)的各点为振动加强点,Δs＜ab＝６m,则 Δs＝nλ＜６m,当n＝０时,Δs＝０,a、b连线的中点为振动加 强点;当n＝１时,Δs＝λ＝２m;当n＝２时,Δs＝２λ＝４m．由 于对称性,在a、b连线上振动加强点共有五处,所以选项 D 正确;同理可得Δs＝n􀅰λ２ (n＝１,３,５,􀆺)的各点为振动减 弱点,Δs＜ab＝６m,n＝１,３,５时符合条件,根据对称性,振 动最弱位置共六处,C错误．] ８．解析:初始时刻b点是波峰和波峰的相遇点,因而该点振 动加强．a、c两点是波谷和波峰的相遇点,因而a、c两点 振动减弱．经过１４ 周期,a、b、c三点的位移都为０． 答案:b　a、c　a、b、c ９．解析:这是在一条直线上、同频的两列波叠加,相位差恒 定,产生干涉,２、６点 相 位 总 是 相 反,振 动 减 弱,振 幅 最 小,４、８点相位总是相同,振动加强,振幅最大． 答案:４、８　２、６ １０．D　[由题图可知,波源S１ 形成的水波波长大于波源S２ 形成的水波 波 长,两 列 波 在 同 一 介 质 中 传 播,波 速 相 等,由波速公式v＝λf 得知,两列波的频率不等,不会 形成干涉现象,但能发生叠加现象,故 A 错误;两列水 波波源S１ 和S２ 的振幅不相等,波谷和波谷相遇处位移 大小为３A,并不为零,故B错误;因两列水波波源S１ 和 S２ 的振幅分别为２A 和A,由题图可知,此时 M 点是波 峰与波谷相遇,则|xM|＝A,随着时间的推移,位移大小 变化,不可能总为零,故 C错误;根据两列水波波源S１ 和S２ 的振幅分别为２A 和A,结合题图可知,此时刻 M 点和N 点的位移大小分别是A 和３A,故 D正确．] １１．B　[对于波的干涉图样要清楚:一条加强线、一条减弱 线、一条加强线􀆺􀆺其是加强线、减弱线彼此相间的稳 定图样,在图中A、B、C、D 四点,由峰峰叠加,可知BD 决定的直线为加强线,过A 点、C 点的平行BD 直线的 两条直线也应是加强线．a、c两点在BD 直线上,故a、c 是振动加强点,分别过b、d且平行于BD 直线的两条直 线均在两加强线之间,应为减弱线,故b、d 两点的振动 是减弱的,B选项正确．] １２．解析:(１)设简谐波的波速为v,波长为λ,周期为T,由 T＝２πω 得T＝０􀆰１s 由波速公式v＝λT 代入数据解得λ＝１m． (２)P 点到两波源的路程差为PB－PA＝１m＝λ,故P 点是振动加强点． 答案:(１)１m　(２)加强 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰６６􀅰 选择性必修第一册