3.3 波的反射、折射和衍射 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

本讲义聚焦波的反射、折射和衍射核心知识点，系统梳理反射规律（三线共面、分居法线两侧、反射角等于入射角）、折射现象及物理量变化（频率不变、波速和波长随介质改变）、衍射条件（缝/孔/障碍物尺寸与波长关系）等内容，构建从现象到规律再到应用的学习支架。 资料通过生活实例（天坛三音石、编钟频率）和实验情境（发波水槽衍射）设计例题，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，课中助力教师引导学生联系实际，课后课时精练帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升知识应用与科学探究能力。

3.3 波的反射、折射和衍射 题型1 波的反射和折射 1．波的反射 (1)反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象。 (2)反射规律：反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。 2．波的折射 (1)波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生折射。 (2)水波的折射：一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。 3．波的反射和折射中各物理量的变化 (1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的。 (2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变。 (3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝可知波长变长，反之变短。 4．回声测距的三种情况 (1)当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会被反射回来继续传播，由于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下，用的时间相等。设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声。 (2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声波遇到障碍物经时间t返回，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)。 (3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声波遇到障碍物经时间t返回，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)。 【例题精讲】 1．以下说法正确的是（　　） A．狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以空间和时间与物质的运动状态无关 B．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置 C．X射线的波长比紫外线和γ射线更短 D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小 【答案】D 【解答】解：A、狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，但是相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，故A错误 B、雷达是利用电磁波的反射来测定物体位置的，故B错误； C、按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。故C错误 D、根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小，故D正确 故选：D。 2．人们在利用物理知识解决生活问题中展现了无穷智慧，下列相关说法错误的是（　　） A．三音石是北京天坛皇穹宇殿前的一组铺路石板，站在第三块石板上击掌，可以听到三个回声，这是声波的反射现象 B．激光打印中，打印纸在一个电极的作用下携带负电荷，受到硒鼓滚压后“吸走”了鼓上的墨粉 C．在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的核心功能是避雷 D．计算机芯片制造对生产环境要求极高，微小的静电火花便可能造成巨大损失，因此工厂必须设置为全面防静电的无尘洁净区 【答案】B 【解答】解：A、三音石站在第三块石板上击掌听到三个回声，是因为声波在皇穹宇殿的墙壁等结构上发生反射，不同距离的反射声波先后传入人耳，所以这是声波的反射现象，故A正确。 B、激光打印中，硒鼓带正电荷，墨粉带负电荷，打印纸在电极作用下携带正电荷，这样才能“吸走”鼓上带负电的墨粉，而不是携带负电荷，故B错误。 C、火箭发射塔周围钢铁制成的四座高塔，由于钢铁是导体，其核心功能是避雷，将雷电引入大地，保护火箭发射塔等设施，故C正确。 D、计算机芯片制造对环境要求高，微小静电火花可能因静电放电损坏芯片等，所以工厂设置为全面防静电的无尘洁净区是合理的，故D正确。 本题选错误的，故选：B。 3．一振动发生器S在水槽中产生水波，某时刻形成的波形如图所示。水波遇到水槽壁反射后（　　） A．波速变小 B．波长变小 C．频率变小 D．振幅变小 【答案】D 【解答】解：A、波速是由介质的性质决定的，水波在水中的传播速度不会因为反射而改变，故A错误。 B、波长与波速和频率有关，由于波速和频率在反射过程中不变，波长也不会变小，故B错误。 C、频率是波源的固有属性，不会因为反射而改变，故C错误。D、在波的反射过程中，由于能量的损失，波的振幅可能会变小，故D正确。 故选：D。 4．河北博物院馆藏有战国时期的编钟，该编钟为中山国的重要礼乐器。某编钟可发出“宫”音和“徵”音，经测定其频率分别为65.4Hz和130.8Hz。已知空气中声速为340m/s，水中声速为1500m/s，则下列说法正确的是（　　） A．在空气中传播时，“宫”音的波长大于“徵”音的波长 B．在水中传播时，“宫”音的波速远大于“徵”音的波速 C．由空气进入水中时，两音的频率均减小为原来的一半 D．由空气进入水中时，“宫”音的波长改变量小于“徵”音的波长改变量 【答案】A 【解答】解：A、根据公式，“宫”音的波长，“徵”音的波长，显然λ1＞λ2，即“宫”音的波长大于“徵”音的波长，故A正确 B、波速由介质决定，同一介质中不同频率的声波波速相同，水中两音的波速均为1500m/s，故B错误。 C、波的频率由振源（编钟振动）决定，与介质无关，所以由空气进入水中时，两音的频率保持不变，故C错误。 D、由空气进入水中时，“宫”音的波长改变量为，“徵”音的波长改变量为，可知“宫”音的波长改变量大于“徵”音的波长改变量，故D错误。 故选：A。 5．在发波水槽的底部放置一块玻璃板，将水槽分为不同深浅的两个部分A、B。一列水波从深水区A入射到浅水区B时发生了折射的情况如图所示。图中实线表示A区域水波的波峰，波速为v1，频率为f1，与分界面的夹角为α。虚线表示B区域水波的波峰，波速为v2，频率为f2，与分界面的夹角为β。由图可推得（　　） A．f1＜f2 B．v1＝v2 C． D． 【答案】D 【解答】解：设AB界面处相邻两波峰之间的距离为L， 则λ1＝Lsinα，λ2＝Lsinβ， 因为折射不改变波的频率，即f1＝f2， 根据v＝λf，可得，故D正确，ABC错误。 故选：D。 6．（多选）以下关于波的认识，正确的是（　　） A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．雷达的工作原理是利用波的折射 D．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 【答案】ABD 【解答】解：ABC、潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，雷达的工作原理都是利用了波的反射原理，故AB正确，C错误； D、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D正确； 故选：ABD。 7．（多选）以下关于波的认识，正确的是（　　） A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理 B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．雷达的工作原理是利用波的反射 D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向，是波的折射现象 【答案】BCD 【解答】解：A、潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，利用的是超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，故A错误； B、隐形飞机的原理是通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，故隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确； C、雷达的工作原理是利用波的反射，故C正确； D、水波从深水区传到浅水区时，深水区与浅水区水的密度不同，导致水波的波速不同。当波从一种介质（深水区）进入另一种介质（浅水区）时，传播方向发生改变，这是典型的波的折射现象，故D正确。 故选：BCD。 题型2 波的衍射 1．波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象。 2．发生明显衍射现象的条件：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。 说明：衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多，或比波长小，是产生明显衍射的条件。 3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 【例题精讲】 1．某同学使用如图所示的实验装置观察水面波衍射，AC、BD是挡板，AB是一个孔，O是波源。图中曲线中，每两条相邻波纹之间距离是一个波长，波经过孔之后，下列描述正确的是（　　） A．不能观察到明显的波的衍射现象 B．挡板前后波纹间距离相等 C．如果将孔AB扩大，则一定能观察到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率减小，则不能观察到明显的衍射现象 【答案】B 【解答】解：A．当缝、孔等障碍物的尺寸比波长小，或与波长相差不多时，可以发生明显的衍射现象。由题图可知，孔的尺寸与水波的波长差不多，故此时能观察到明显的波的衍射现象，故A错误； B．波通过孔后，波速、频率、波长不变，所以挡板前后波纹间的距离相等，故B正确； C．如果将孔AB扩大，若孔的尺寸远大于水波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C错误； D．如果孔的大小不变，使波源频率减小，因为波速不变，根据知该波的波长增大，所以仍能观察到明显的衍射现象，故D错误。 故选：B。 2．沿x轴传播的一列简谐横波，在t＝2s时刻的波形图像如图甲所示，在x轴上距离原点3m处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴正方向传播 B．每经过1s时间，质点P运动的路程为0.8m C．x＝0处和x＝9m处的质点振动后，它们的振动步调始终相反 D．该波遇到尺寸为90m的障碍物会发生明显衍射现象 【答案】C 【解答】解：A、由图乙可知在t＝2s时质点P正经过平衡位置向下运动，根据上下坡法可知该波沿x轴负方向传播，故A错误； B、该波的振幅为A＝0.2m，该波的周期T＝2s，所以每经过1s时，质点P运动的路程为2倍振幅，即为0.4m，故B错误； C、该波的波长λ＝6m，x＝0处和x＝9m处的质点距离为，在波的传播方向上距离为半波长奇数倍的质点振动步调总是相反的，所以x＝0处和x＝9m处的质点振动后，它们的振动步调始终相反，故C正确； D、当缝、孔和障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多时，可以发生明显的衍射。90m远大于该波的波长6m，所以该波遇到尺寸为90m的障碍物不会发生明显衍射现象，故D错误。 故选：C。 3．两个处于不同位置的波源，做方向一致的简谐运动，产生的机械波在同一均匀介质中传播。某时刻两波源产生的波沿传播方向的波形分别如图中1、2所示，则下列说法正确的是（　　） A．波1速度比波2速度大 B．两波相遇时会产生稳定的干涉现象 C．若分别遇到同一障碍物，波2可能比波1的衍射现象更明显 D．在两个波源连线上运动的观察者，接收到两波的频率可能相等 【答案】D 【解答】解：A、在同一种介质中，各种频率的机械波传播速度相同，故A错误； B、从题图中可以看出波1的波长大于波2的波长，由公式v＝λf可得，波1的频率小于波2的频率，由于两列波的频率不同，两列波不能发生稳定的干涉现象，故B错误； C、对于同一障碍物，波长越大衍射现象越明显，故波1的衍射现象更明显，故C错误； D、根据多普勒效应，观察者与波源相对运动时，接收频率会变化。若观察者在两波源连线上运动，其相对于波1和波2的接近/远离情况可能使接收频率调整后相等（例如：观察者向波1靠近时接收频率升高，同时向波2远离时接收频率降低，存在两者相等的可能），故D正确； 故选：D。 4．在某均匀介质中有一沿x轴方向传播的简谐横波，t＝2s时其波形图如图甲所示。图乙为x＝2cm处的质点振动图像。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A．波速为1cm/s B．沿x轴正方向传播 C．传到另一种均匀介质时，周期发生变化 D．遇到尺寸为10cm的障碍物，不能发生衍射 【答案】A 【解答】解：A、由题图甲可知，λ＝4cm，T＝4s，则波传播的速度为v，代入数据解得v＝1cm/s，故A正确； B、由图乙可知，t＝2s时质点向下振动，根据图甲由同侧法判断，波向x轴负方向传播，故B错误； C、波的周期由波源决定，与传播介质无关。因此，波传到另一种均匀介质时，周期不会变化，故C错误； D、由题图甲可知，λ＝4cm，遇到尺寸为10cm的障碍物，不能发生明显的衍射现象，衍射是波特有的现象，任何情况下都能发生，只是明显程度不同，故D错误； 故选：A。 5．地质勘探中常用横波探测地下岩层结构，某简谐横波在均匀岩层中传播，图甲为t＝0时刻的波形图，图乙为t＝0时刻平衡位置在x＝2m处质点A的振动图像。已知该波的振幅为5cm，岩层可视为均匀介质，忽略波的衰减。下列说法正确的是（　　） A．该横波沿x轴负方向传播 B．若波遇到17m宽的地下断层，将发生明显衍射现象 C．该波在岩层中的传播速度为20m/s D．平衡位置在x＝7m处的质点B的简谐运动表达式为cm 【答案】C 【解答】解：A、由图乙可知在t＝0时刻质点A正在向上运动，根据上下坡法可知该波是沿x轴正方向传播的，故A错误； B、由图甲可知该波的波长λ＝3m，根据发生明显衍射的条件可知，若波遇到17m宽的地下断层，不会发生明显衍射现象，故B错误； C、根据图乙可知A质点的初相位为，当t＝0.025s时A质点的位移为0，设圆频率为ω，根据y＝Asin（ωt+φ）可得该波的圆频率为，所以该波的周期为T，该波的波速为v，代入数据解得v＝20m/s，故C正确。 D、由图可知该波的振幅A＝5cm，平衡位置在x＝7m处的质点B的相位为，即质点B的初相位为，所以质点B简谐运动的表达式为y，故D错误。 故选：C。 6．（多选）在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5m/s，则下列说法正确的是（　　） A．此时P、Q两点运动方向相同 B．再经过0.5s质点N刚好位于（﹣5m，20cm）位置 C．该波只有遇到2m的障碍物才能发生明显衍射 D．能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz 【答案】ABD 【解答】解：A、波同时向两侧传播，根据上下坡法可知两点运动方向相同都正在向下运动，故A正确； B、由图可知，N到波的前沿的距离为2 m，波传播到N的时间：t1 s＝0.4 s，由图知波长λ＝2 m，周期为T s＝0.4 s，经过时间t＝0.5s时该质点振动了0.1s，即为T，该点开始起振的方向向上，所以经过质点N刚好到达波峰位置，其坐标为（﹣5 m，20 cm），故B正确； C、波长为λ＝2 m，根据发生明显衍射的条件可知当障碍物的尺寸为2 m或比2 m更小时，都能发生明显的衍射现象，故C错误； D、该波的频率为：f Hz＝2.5 Hz，根据发生干涉的条件可知能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5 Hz，故D正确。 故选：ABD。 7．（多选）利用发波水槽观察波的衍射现象时，看到如图所示的图样。为使衍射现象更明显，可采用的办法有（　　） A．缩小挡板间距 B．增大挡板间距 C．减小水波波长 D．增大水波波长 【答案】AD 【解答】解：AB、在相同条件下，波长越长的波越容易发生衍射现象，本题水波波长不变，适当缩小挡板间距相当于增大了波长，衍射现象更明显，故A正确，B错误； CD、在同一介质中v一定，适当减小波源的频率，能增大波长，使衍射现象更明显，故D正确，C错误； 故选：AD。 课时精练 1．在一次课外活动中，某同学向平静水面上扔一块石头，形成如图的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，水波向外传播遇到如图1、2、3、4四个障碍物，遇到障碍物后水波传播情况为a、b、c、d四种可能形态，正确的是（　　） A．a处 B．b处 C．c处 D．d处 【答案】C 【解答】解：A.a处障碍物尺寸远大于波长，不会发生明显衍射，水波应被阻挡，故A错误； B.b处障碍物尺寸远大于波长，同样不会发生明显衍射，水波无法绕过，故B错误； C.c处缝的尺寸与波长相近，会发生明显衍射，水波可绕过缝继续传播，故C正确； D.d处障碍物尺寸远大于波长，不会发生明显衍射，水波应被阻挡，故D错误。 故选：C。 2．在海边游玩时我们会发现一个有趣的现象，平直的海浪从深水区传向海岸时，不管海岸线怎样的蜿蜒曲折，最终波速总是趋向于与海岸线垂直，海浪垂直拍打在沙滩上。这是因为水波速度在浅水区变小从而导致水波的传播方向发生改变，这种现象为波的（　　） A．折射 B．反射 C．干涉 D．衍射 【答案】A 【解答】解：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，BCD错误。 故选：A。 3．向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，可大致描述水波通过孔A和B后传播情况的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：由题图可知，孔A跟波长相比相差不多，因此，从孔A传出的波有明显的衍射现象；孔B跟波长相比相差较大，因此，从孔B传出的波无明显的衍射现象。在画通过孔A的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A为圆心的；而从孔B传出的波只沿直线传播，故A正确，BCD错误。 故选：A。 4．水面上有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，图甲是该简谐横波在t＝0.6s时的部分波形图，图乙是这列波上x＝16m处的质点从t＝0.7s时刻开始振动的图像。下列说法正确的是（　　） A．波源的起振方向向上 B．该列波的波速为20m/s C．该列水波可以和水面上另一列频率为1.25Hz的水波形成稳定的干涉图样 D．该波遇到20cm的小孔时，不能发生明显的衍射现象 【答案】B 【解答】解：A.波最前沿质点的起动方向与波源的起振方向相同，由图乙可知，x＝16m处的质点开始振动的方向沿y轴负方向，因此波源的起振方向沿y轴负方向，故A错误； B.由于波源的起振方向沿y轴负方向，因此t＝0.6s时刻，波的最前沿在x＝14m处， 在Δt＝0.7s﹣0.6s＝0.1s时间内，波传播的距离为Δx＝16m﹣14m＝2m， 波的传播速度，故B正确； C.由图甲可知，该波的波长为λ＝8m，则该波的频率：， 产生稳定干涉的条件为：频率相同的两列同性质的波相遇，故该列水波不可以和水面上另一列频率为1.25Hz的水波形成稳定的干涉图样，故C错误； D.由图甲可知，该波的波长为λ＝8m，小孔的宽度d＝20cm＝0.2m＜λ，根据发生明显衍射的条件可知，该波遇到20cm的小孔时，能发生明显的衍射现象，故D错误。 故选：B。 5．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距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．假设波浪的波长为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 B．假设波浪的波长为58m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 C．假设波浪的波长为61m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长为85m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 【答案】B 【解答】解：发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长为10m时，小于防波堤两端距离，不会有明显的衍射现象，受到影响较小；当波浪的波长为58m，或者 61m，或者85m时，接近防波堤两端距离，会有明显的衍射现象，故小船受到明显的波浪影响，故B正确，ACD错误； 故选：B。 6．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻部分波形图如图甲所示，此时质点M的振动方向沿y轴正方向。经过0.6s，部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波可能沿x轴负方向传播 B．该波的波速可能为10m/s C．0﹣0.6s质点M振动的路程一定为10cm D．若此波遇到宽度为10m的障碍物，不能发生衍射现象 【答案】B 【解答】解：A．t＝0时刻质点M沿y轴正方向振动，根据“同侧法”可知该波沿x轴正方向传播，故A错误； B．根据“同侧法”可知在图乙中，即t＝0.6s时刻质点M沿y轴负方向振动 所以从t＝0s到t＝0.6s，质点M振动的时间与周期的关系为 解得 由波形图可知波长为λ＝4m，则波速度为 可知当n＝1时v＝10m/s，故B正确； C．由于周期存在多解，所以质点M振动的路程不确定，故C错误； D．一切波都可以发生衍射现象，故D错误。 故选：B。 7．一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是t＝1s时刻的波形图；P是介质中位于x＝2m处的质点，其振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是（　　） A．波向x轴负方向传播 B．波速为2m/s C．x＝3m处的质点在t＝2.6s时向y轴正方向运动 D．若波在传播过程中遇到尺寸为8m的障碍物，则无法衍射 【答案】B 【解答】解：A．由振动图像可知P质点在t＝1s时正在向y轴正向运动，根据同侧法可知，波向x轴正方向传播，故A错误； B．由振动图像可知周期为T＝2s，由波形图可知波长为λ＝4m，则波速为 故B正确； C．从t＝1s到t＝2.6s，x＝3m处质点振动的时间为，由于t＝1s时，x＝3m处的质点处于波谷位置，则x＝3m处的质点在t＝2.6s时质点经过平衡位置向y轴负方向运动，故C错误； D．由于这列波的波长为λ＝4m，则若波在传播过程中遇到尺寸为8m的障碍物，不能发生明显衍射，但能发生衍射，故D错误。 故选：B。 8．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻部分波形图如图甲所示，此时质点M的振动方向沿y轴正方向。经过0.6s，部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波可能沿x轴负方向传播 B．该波的波速可能为10m/s C．0﹣0.6s质点M振动的路程一定为10cm D．若此波遇到宽度为10m的障碍物，不能发生衍射现象 【答案】B 【解答】解：A．t＝0时刻质点M沿y轴正方向振动，根据“同侧法”可知该波沿x轴正方向传播，故A错误； B．根据“同侧法”法，可知在图乙中，即t＝0.6s时刻质点M沿y轴负方向振动 所以从t＝0s到t＝0.6s，质点M振动的时间与周期的关系为 解得 由波形图可知波长为λ＝4m，则波速度为 可知当n＝1时v＝10m/s，故B正确； C．由于周期存在多解，所以质点M振动的路程不确定，故C错误； D．一切波都可以发生衍射现象，故D错误。 故选：B。 9．（多选）在音乐厅中，小提琴抒情醇美，音域较宽，大提琴气势宏大，具有宽广的中音域，音乐厅中各种乐器相互配合，让听众体验音乐的美妙与魅力。下列说法正确的是（　　） A．小提琴和大提琴发出的声波不会产生明显的干涉现象 B．频率越高的声音越容易发生明显的衍射现象 C．音乐厅中的声音传进墙面上的吸音材料后频率不会改变 D．小提琴声可在真空中传播 【答案】AC 【解答】解：A．小提琴和大提琴发出的声波频率不同，发出的声波不会产生明显的干涉现象，故A正确； B．波长越长越容易发生衍射，频率越高的声音，其波长越短，越不容易发生衍射，故B错误； C．声音的频率由声源决定，声音传进墙面上的吸音材料后频率不会改变，故C正确； D．机械波不能在真空中传播，故D错误。 故选：AC。 10．（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1.2m/s C．图乙中，a、b波形时间间隔可能为2.5s D．图乙中的波遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍射现象 【答案】BCD 【解答】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，则振动曲线的峰不移动，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λ＝4m 则波速为v＝λf＝4×0.3m/s＝1.2m/s 故B正确。 C、共振状态下的振动周期为T 若波向左传播，则（b）图中a、b波形时间间隔为t＝（n）T，n＝0，1，2，… 当n＝0时，t＝2.5s 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。 11．（多选）如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0.4s时刻的波形图像，图乙为质点A的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该波的波长为8m B．该波可以与另一列频率为5Hz的波发生稳定的干涉 C．波在传播过程中遇到160m大小的障碍物能发生明显的衍射 D．该波沿x轴正方向传播，波速为20m/s 【答案】AD 【解答】解：AB．由图甲可知该波的波长为λ＝8m，由图乙可知周期为T＝0.4s，则频率为 fHz＝2.5Hz 发生干涉现象的两列波，频率需相同，故该波不可以与另一列频率为5Hz的波发生稳定的干涉，故A正确，B错误； C．发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长短或相差不多，所以波在传播过程中遇到160m大小的障碍物不能发生明显的衍射，故C错误； D．由图乙可知在t＝0.4s时刻质点A向上振动，结合图甲根据波形平移法可知，该波沿x轴正方向传播，波速为 vm/s＝20m/s 故D正确。 故选：AD。 第10页（共10页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 波的反射、折射和衍射 题型1 波的反射和折射 1．波的反射 (1)反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象。 (2)反射规律：反射线、法线与入射线在 内，反射线与入射线分居 两侧，反射角 入射角。 2．波的折射 (1)波的折射：光从一种介质 时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生折射。 (2)水波的折射：一列水波在 不同的水域传播时，在交界面处将发生 。 3．波的反射和折射中各物理量的变化 (1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的。 (2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变。 (3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝可知波长变长，反之变短。 4．回声测距的三种情况 (1)当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会被反射回来继续传播，由于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下，用的时间相等。设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声。 (2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声波遇到障碍物经时间t返回，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)。 (3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声波遇到障碍物经时间t返回，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)。 【例题精讲】 1．以下说法正确的是（　　） A．狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以空间和时间与物质的运动状态无关 B．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置 C．X射线的波长比紫外线和γ射线更短 D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小 2．人们在利用物理知识解决生活问题中展现了无穷智慧，下列相关说法错误的是（　　） A．三音石是北京天坛皇穹宇殿前的一组铺路石板，站在第三块石板上击掌，可以听到三个回声，这是声波的反射现象 B．激光打印中，打印纸在一个电极的作用下携带负电荷，受到硒鼓滚压后“吸走”了鼓上的墨粉 C．在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的核心功能是避雷 D．计算机芯片制造对生产环境要求极高，微小的静电火花便可能造成巨大损失，因此工厂必须设置为全面防静电的无尘洁净区 3．一振动发生器S在水槽中产生水波，某时刻形成的波形如图所示。水波遇到水槽壁反射后（　　） A．波速变小 B．波长变小 C．频率变小 D．振幅变小 4．河北博物院馆藏有战国时期的编钟，该编钟为中山国的重要礼乐器。某编钟可发出“宫”音和“徵”音，经测定其频率分别为65.4Hz和130.8Hz。已知空气中声速为340m/s，水中声速为1500m/s，则下列说法正确的是（　　） A．在空气中传播时，“宫”音的波长大于“徵”音的波长 B．在水中传播时，“宫”音的波速远大于“徵”音的波速 C．由空气进入水中时，两音的频率均减小为原来的一半 D．由空气进入水中时，“宫”音的波长改变量小于“徵”音的波长改变量 5．在发波水槽的底部放置一块玻璃板，将水槽分为不同深浅的两个部分A、B。一列水波从深水区A入射到浅水区B时发生了折射的情况如图所示。图中实线表示A区域水波的波峰，波速为v1，频率为f1，与分界面的夹角为α。虚线表示B区域水波的波峰，波速为v2，频率为f2，与分界面的夹角为β。由图可推得（　　） A．f1＜f2 B．v1＝v2 C． D． 6．（多选）以下关于波的认识，正确的是（　　） A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．雷达的工作原理是利用波的折射 D．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 7．（多选）以下关于波的认识，正确的是（　　） A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理 B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．雷达的工作原理是利用波的反射 D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向，是波的折射现象 题型2 波的衍射 1．波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象。 2．发生明显衍射现象的条件：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。 说明：衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多，或比波长小，是产生明显衍射的条件。 3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 【例题精讲】 1．某同学使用如图所示的实验装置观察水面波衍射，AC、BD是挡板，AB是一个孔，O是波源。图中曲线中，每两条相邻波纹之间距离是一个波长，波经过孔之后，下列描述正确的是（　　） A．不能观察到明显的波的衍射现象 B．挡板前后波纹间距离相等 C．如果将孔AB扩大，则一定能观察到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率减小，则不能观察到明显的衍射现象 2．沿x轴传播的一列简谐横波，在t＝2s时刻的波形图像如图甲所示，在x轴上距离原点3m处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴正方向传播 B．每经过1s时间，质点P运动的路程为0.8m C．x＝0处和x＝9m处的质点振动后，它们的振动步调始终相反 D．该波遇到尺寸为90m的障碍物会发生明显衍射现象 3．两个处于不同位置的波源，做方向一致的简谐运动，产生的机械波在同一均匀介质中传播。某时刻两波源产生的波沿传播方向的波形分别如图中1、2所示，则下列说法正确的是（　　） A．波1速度比波2速度大 B．两波相遇时会产生稳定的干涉现象 C．若分别遇到同一障碍物，波2可能比波1的衍射现象更明显 D．在两个波源连线上运动的观察者，接收到两波的频率可能相等 4．在某均匀介质中有一沿x轴方向传播的简谐横波，t＝2s时其波形图如图甲所示。图乙为x＝2cm处的质点振动图像。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A．波速为1cm/s B．沿x轴正方向传播 C．传到另一种均匀介质时，周期发生变化 D．遇到尺寸为10cm的障碍物，不能发生衍射 5．地质勘探中常用横波探测地下岩层结构，某简谐横波在均匀岩层中传播，图甲为t＝0时刻的波形图，图乙为t＝0时刻平衡位置在x＝2m处质点A的振动图像。已知该波的振幅为5cm，岩层可视为均匀介质，忽略波的衰减。下列说法正确的是（　　） A．该横波沿x轴负方向传播 B．若波遇到17m宽的地下断层，将发生明显衍射现象 C．该波在岩层中的传播速度为20m/s D．平衡位置在x＝7m处的质点B的简谐运动表达式为cm 6．（多选）在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5m/s，则下列说法正确的是（　　） A．此时P、Q两点运动方向相同 B．再经过0.5s质点N刚好位于（﹣5m，20cm）位置 C．该波只有遇到2m的障碍物才能发生明显衍射 D．能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz 7．（多选）利用发波水槽观察波的衍射现象时，看到如图所示的图样。为使衍射现象更明显，可采用的办法有（　　） A．缩小挡板间距 B．增大挡板间距 C．减小水波波长 D．增大水波波长 课时精练 1．在一次课外活动中，某同学向平静水面上扔一块石头，形成如图的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，水波向外传播遇到如图1、2、3、4四个障碍物，遇到障碍物后水波传播情况为a、b、c、d四种可能形态，正确的是（　　） A．a处 B．b处 C．c处 D．d处 2．在海边游玩时我们会发现一个有趣的现象，平直的海浪从深水区传向海岸时，不管海岸线怎样的蜿蜒曲折，最终波速总是趋向于与海岸线垂直，海浪垂直拍打在沙滩上。这是因为水波速度在浅水区变小从而导致水波的传播方向发生改变，这种现象为波的（　　） A．折射 B．反射 C．干涉 D．衍射 3．向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，可大致描述水波通过孔A和B后传播情况的是（　　） A． B． C． D． 4．水面上有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，图甲是该简谐横波在t＝0.6s时的部分波形图，图乙是这列波上x＝16m处的质点从t＝0.7s时刻开始振动的图像。下列说法正确的是（　　） A．波源的起振方向向上 B．该列波的波速为20m/s C．该列水波可以和水面上另一列频率为1.25Hz的水波形成稳定的干涉图样 D．该波遇到20cm的小孔时，不能发生明显的衍射现象 5．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距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．假设波浪的波长为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 B．假设波浪的波长为58m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 C．假设波浪的波长为61m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长为85m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 6．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻部分波形图如图甲所示，此时质点M的振动方向沿y轴正方向。经过0.6s，部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波可能沿x轴负方向传播 B．该波的波速可能为10m/s C．0﹣0.6s质点M振动的路程一定为10cm D．若此波遇到宽度为10m的障碍物，不能发生衍射现象 7．一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是t＝1s时刻的波形图；P是介质中位于x＝2m处的质点，其振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是（　　） A．波向x轴负方向传播 B．波速为2m/s C．x＝3m处的质点在t＝2.6s时向y轴正方向运动 D．若波在传播过程中遇到尺寸为8m的障碍物，则无法衍射 8．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻部分波形图如图甲所示，此时质点M的振动方向沿y轴正方向。经过0.6s，部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波可能沿x轴负方向传播 B．该波的波速可能为10m/s C．0﹣0.6s质点M振动的路程一定为10cm D．若此波遇到宽度为10m的障碍物，不能发生衍射现象 9．（多选）在音乐厅中，小提琴抒情醇美，音域较宽，大提琴气势宏大，具有宽广的中音域，音乐厅中各种乐器相互配合，让听众体验音乐的美妙与魅力。下列说法正确的是（　　） A．小提琴和大提琴发出的声波不会产生明显的干涉现象 B．频率越高的声音越容易发生明显的衍射现象 C．音乐厅中的声音传进墙面上的吸音材料后频率不会改变 D．小提琴声可在真空中传播 10．（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1.2m/s C．图乙中，a、b波形时间间隔可能为2.5s D．图乙中的波遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍射现象 11．（多选）如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0.4s时刻的波形图像，图乙为质点A的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该波的波长为8m B．该波可以与另一列频率为5Hz的波发生稳定的干涉 C．波在传播过程中遇到160m大小的障碍物能发生明显的衍射 D．该波沿x轴正方向传播，波速为20m/s 第10页（共10页） 学科网（北京）股份有限公司 $