课后分层练(十五) 波的反射、折射和衍射-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

[课后分层练(十五)]　波的反射、折射和衍射 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 1．(多选)(2025·贵州贵阳检测)下列关于波的反射、折射和衍射的说法中，错误的是(　　 ) A．水波从深水区向浅水区传播时，会因为折射改变传播方向 B．衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象 C．在大树前说话，大树后面的人可以听到，这种现象是声波的反射 D．发生折射时波的频率不变，波速改变 答案：选BC。 解析：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，故A正确；衍射是波特有的现象，横波和纵波都能发生衍射现象，故B错误；声波传播过程中，遇到障碍物继续向前传播的现象称为衍射，则在大树前说话，大树后面的人可以听到，这种现象是声波的衍射，故C错误；在不同的介质中传播时，波会发生折射，波的频率不变，不同介质中波速不同，故D正确。 2．蟾蜍在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾蜍的鸣叫频率不变，下列选项正确的是(　　 ) A．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波 B．水波从浅水区传入深水区，频率变小 C．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动 D．水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象 答案：选C。 解析：声波是纵波，可知岸边的人接收到鸣叫的声波是纵波，故A错误；频率由波源决定，可知水波从浅水区传入深水区，频率不变，故B错误；水面上的落叶遇到水波后，落叶在声波的干扰之下发生振动，落叶做的是受迫振动，故C正确；当障碍物的尺寸与波长相差不多或更小时，能够发生明显衍射现象，可知波长一定时，水波遇到大石头比遇到小石头更不容易发生衍射现象，故D错误。 3．(2025·云南昆明检测)云南15头野象向北迁徙的新闻备受关注，研究人员发现大象也有自己的“语言”，某研究小组录下野象“语言”交流时发出的声音，发现以3倍速度快速播放录音时，能听到比正常播放时更多的声音(正常情况下大象发出的声音频率属于次声波人耳听不到，快速播放，增大频率进入人耳可接收范围可以被听到)，播放速度变为原来的3倍时，则(　　 ) A．播出声波的频率变为原来的3倍 B．播出声波的波速变为原来的3倍 C．为了使该录音绕过障碍物的衍射现象更明显，可以增大该波源的频率 D．为了使该录音绕过障碍物的衍射现象更明显，可以增大要使其通过的狭缝的距离 答案：选A。 解析：播放速度变为原来的3倍时，播出的声波频率变为原来的3倍，故A正确；声波的传播速度与介质有关，与振源的振动频率无关，故播出声波的波速不变，B错误；当缝、孔或障碍物的尺寸和波长相差不多或更小时，衍射现象更明显，故C、D错误。 4．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：选D。 解析：水波通过狭缝后波长不变，A错误；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，B错误；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，C错误，D正确。 5．海豚在水里通过声波的反射来定位，判断前方是否有猎物或障碍物。科学家通过实验发现，海豚能辨别出大小只有5 mm的障碍物。请估算海豚发出的声波频率的范围并说明理由(已知声波在水中的传播速度约为1 500 m/s)。 答案：高于3×105 Hz，理由见解析 解析：海豚通过声波的反射来定位，这要求发出的声波遇到障碍物不能发生明显的衍射现象。已知障碍物的尺寸为5 mm，则海豚发出的声波波长要小于5 mm。 根据公式v＝λf，可得f＝ Hz＝3×105 Hz，所以海豚发出的声波频率应高于3×105 Hz。 6．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD为两块挡板，AB是—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)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是(　　 ) A．此时不能观察到波的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前后波纹间距不相等 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 答案：选B。 解析：不管孔的大小，衍射都会存在，所以此时能观察到衍射现象，故A错误；如果将孔AB扩大，孔的尺寸远大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故B正确；波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故C错误；如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据v＝λf，可知波长变小，所以不能更明显地观察到衍射现象，故D错误。 7．在用发波水槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是6 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.6 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为(　　 ) A．d<10 cm B．50 cm C．d>10 cm D．20 cm 答案：选A。 解析：水波的波长为λ＝＝10 cm，要观察到明显的衍射现象，则小孔的尺寸应比水波的波长小或者与波长相差不多，故A正确。 8．某运动员在花样游泳比赛中，有一场景：用手拍皮球，水波向四周散开。这个场景可以简化为如图所示，波源O起振方向向下，垂直于水平介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。t＝0时，离O点10 m的质点A开始振动；t＝2 s时，离O点20 m的质点B开始振动，此时质点A第3次(刚开始振动时记为第0次)回到平衡位置。下列说法正确的是(　　 ) A．该波周期为 s B．该波传播速度为10 m/s C．t＝2 s时，质点A的振动方向向下 D．该波遇到尺寸为3 m的障碍物会发生明显衍射现象 答案：选D。 解析：波源O起振方向向下，t＝0时，离O点10 m的质点A开始振动，方向与波源方向相同，起振方向向下，t＝2 s时，质点A第3次(刚开始振动时记为第0次)回到平衡位置，根据简谐运动规律，可得此时质点A的振动方向向上，故C错误；当波传到B点时，A点第三次回到平衡位置，可知t＝2 s＝T＋T，可得T＝ s，故A错误；由题意可知，波由A点传到B点经历2 s，解得波速v＝＝5 m/s，故B错误；该列波的波长为λ＝vT＝5× m，当障碍物的尺寸与波长相比，相差不大或比波长更小时，容易发生明显的衍射现象，可知该波遇到尺寸为3 m的障碍物会发生明显衍射现象，故D正确。 9．(2025·四川成都期末)如图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0.1 s时的波形图，图乙为该波传播方向上质点Q的振动图像。下列说法正确的是(　　 ) A．t＝0.2 s时，质点P的速度方向沿y轴负方向 B．该波的波速为1 m/s，方向沿x轴负方向 C．t＝0.2 s到t＝0.3 s内，质点Q沿x轴负方向运动了1.0 cm D．该波遇到尺寸大小为1 m的障碍物时会发生明显的衍射现象 答案：选B。 解析：由图乙可知t＝0.1 s时，质点Q通过平衡位置向y轴正方向振动，根据“上下坡”法可知，该波沿x轴负方向传播，质点P向下振动，t＝0.2 s时(即经过半个周期)，质点P通过平衡位置向y轴正方向振动，A错误；由图甲可知波长λ＝0.2 m，由图乙可知周期T＝0.2 s，由v＝，得波速为1 m/s，B正确；各质点只在各自平衡位置附近振动，不随波迁移，C错误；当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，能发生明显的衍射现象，D错误。 10．平静的湖面有相距为1 m的两个小木块A、B，距小木块A左侧3 m处有一波源在t＝0时刻开始向上振动，经4 s小木块A第一次达到波峰，再经3 s小木块B第一次达到波谷，波源和小木块A、B在一条直线上。 (1)求这列横波的周期和波速； (2)求这列横波的波长； (3)若此波在传播过程中遇到一根竖立的芦苇杆，是否会发生明显的衍射现象。 答案：(1)4 s　1 m/s　(2)4 m　(3)会发生明显的衍射现象 解析：(1)令x1＝3 m，x2＝1 m，波速为v，周期为T，由题意有 t1＝＝4 s，t2＝T＝7 s 解得T＝4 s，v＝1 m/s。 (2)该横波波长为 λ＝vT＝4 m。 (3)由于λ＝4 m大于竖立芦苇杆的直径，所以当波通过竖立的芦苇杆时会发生明显的衍射现象。 11．(物理与科技)医用B超仪发出的超声波频率为7.25×104 Hz，这种超声波在人体内传播的波长为2 cm，在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图)，从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号，相隔时间为Δt＝32 μs。试计算患者病变部分的厚度。 答案：2.32 cm 解析：超声脉冲波在进到病变区的前后界面上会发生两次反射，忽略波速在肝脏中的速度变化，则有v＝λf＝2×10-2×7.25×104 m/s＝1 450 m/s；病变区厚度h＝ m＝2.32 cm。 学科网（北京）股份有限公司 $