3.3 波的反射、折射和衍射 拔高练习卷 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

波的反射、折射和衍射拔高练习卷 一、单选题 1．关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波可以在真空中传播 B．机械波在介质中的传播速度只与波源的振动频率有关 C．蝙蝠能够在夜间飞行中避开障碍物是利用了超声波的衍射性质 D．在机械波传播过程中，各质点的振动周期和起振方向均相同 【答案】D 【详解】A．机械波需要介质才能传播，真空中无介质，因此不能在真空中传播，故A错误； B．机械波的传播速度取决于介质的性质（如密度和弹性模量），与波源频率无关，故B错误； C．蝙蝠利用超声波的回声定位（反射原理）探测障碍物，而非衍射（衍射是波绕过障碍物的现象），故C错误； D．在机械波传播中，各质点的振动周期由波源决定，因此相同；起振方向由波源初始振动方向决定，因此也相同（波动性质），故D正确。 故选D。 2．如图所示，O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、波谷组成的波面，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（　　） A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域 C．阴影Ⅱ、Ⅲ以外区域 D．上述选项均不对 【答案】B 【详解】ACD．由题图得，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B的直径与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，故AD错误。 BC．该波的波长与小孔B的直径差不多，能够产生明显的衍射，故在阴影区Ⅱ、Ⅲ之内，明显存在衍射波的波形，故B正确，C错误。 故选B。 3．图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图乙为介质中某质点的振动图像。关于此列横波的认识，下列说法正确的是（　　） A．横波的波速为4m/s B．一个周期内，P质点沿波的传播方向运动一个波长 C．若波沿x轴正向传播，则图乙表示P质点的振动图像 D．传播过程中遇到宽度20m左右的障碍物时，该列横波会发生明显的衍射现象 【答案】C 【详解】A．由甲图可得，由乙图可得 横波的波速为，故A错误； B．在机械波传播过程中，质点不会随波迁移，故B错误； C．由乙图可得：在t＝2s时该质点振动方向为轴负方向；若波沿x轴正向传播，结合同侧法可得图乙表示P质点的振动图像，故C正确； D．由甲图可得，远小于宽度20m左右的障碍物，所以该列横波不会发生明显的衍射现象，故D错误。 故选C。 4．图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，该时刻波恰好传播至Q点，质点M、N、P、Q坐标如图所示。图乙为质点M、N、P、Q中某一质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．质点M已经振动了6s B．质点P的起振方向沿y轴正方向 C．图乙是质点N的振动图像 D．该波遇到1m的障碍物不能发生明显衍射 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，波的周期，由图甲可知质点M与质点Q的平衡位置间的距离为，当波恰好传播至Q点时，质点M已经振动了一个周期，即4s，A错误； B．由题知，波沿x轴正方向传播，当波恰好传播至Q点时，根据上下坡法可知，Q点起振方向沿y轴负方向，在同一列波中，所有质点的起振方向相同，故质点P的起振方向沿y轴负方向，B错误； C．由图乙可知时质点在正向最大位移处，即为质点N，故图乙是质点N的振动图像，C正确； D．由图甲可知，波长，故该波遇到1m的障碍物可以发生明显衍射，D错误。 故选C。 5．露天音乐会现场，主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射。下列关于衍射后声波变化的说法正确的是（　　） A．声波波长变短，导致高频声音更容易被观众区接收 B．声波频率升高，使后排听众感觉音调突然变化 C．声波在空气中的传播速度保持不变，仍约为 D．声波振幅显著增大，使得立柱后面各处观众感觉音量增强 【答案】C 【详解】A．波长由波速和频率决定，衍射不改变频率和波速，故波长不变，故A错误； B．频率由波源决定，衍射不改变频率，后排听众不会感觉音调突然变化，故B错误； C．声波在空气中的传播速度由介质决定，衍射不改变介质，故速度仍约为340m/s，故C正确； D．衍射后声波能量分散，振幅可能减弱而非显著增大，故D错误。 故选C。 6．某同学用水波槽做衍射实验，使用振子的振动频率是2Hz，水波的传播速度为0.4m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（　　） A．d=0.2m B．d=0.4m C．d=0.8m D．d=1.6m 【答案】A 【详解】根据波长的计算公式可得 发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相仿或更小。 故选A。 7．如图所示，一小型渔港的防波堤两端M、N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，下列说法正确的有（　　） A．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船完全不受波浪影响 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70m，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70m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 【答案】D 【详解】AB．波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，假设波浪的波长约为10m，防波堤两端MN相距约60m，大于波长，不会发生明显的衍射现象，A、B两处小船基本上不受波浪影响，故AB错误； CD．假设波浪的波长约为70m，防波堤两端MN相距约60m，两者相差不大，会有明显的衍射现象，则A、B两处小船明显受到波浪影响，故C错误，D正确。 故选D。 8．如图甲所示为某简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点，图乙为质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该简谐波沿轴负方向传播 B．该波在传播过程中若遇到的障碍物，则发生明显的衍射现象 C．该简谐波的传播速度为 D．质点简谐运动表达式为 【答案】B 【详解】A．图乙为质点的振动图像，则知在时刻，质点正从平衡位置向波峰运动，所以时刻，质点向轴正方向运动，可知该波沿轴正方向传播，故A错误； B．该波的波长为8m，该波在传播过程中若遇到的障碍物，虽然波长小于障碍物，但尺寸接近，可以发生明显的衍射现象，故B正确； C．图甲可读出该简谐波的波长，图乙可读出该简谐波的周期 所以有 故C错误； D．在时刻，由平衡位置向下振动，则其简谐运动的表达式为 故D错误。 故选B。 9．沿轴传播的一列简谐横波，在时刻的波形图像如图甲所示，在轴上距离原点处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波沿轴正方向传播 B．每经过时间，质点运动的路程为 C．该波以的速度传播 D．该波遇到尺寸为的障碍物会发生明显衍射现象 【答案】C 【详解】A．由图乙可知时质点P在平衡位置向y轴负方向振动，结合图甲可知该波沿x轴负方向传播，故A错误； B．由图乙可知周期 则 每经过时间，质点运动的路程为 故B错误； C．由图甲可知波长 该波传播速度 故C正确； D．发生明显衍射的条件是光的波长大于或等于障碍物的大小，故D错误。 故选C。 10．某运动员在花样游泳比赛中，有这样一场景：用手拍皮球，水波向四周散开。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，所激发的水波可视为横波在均匀介质中向四周传播。时，离O点10m的质点A开始振动；时，离O点20m的质点B开始振动，此时质点A第4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．时，质点A的振动方向向上 B．该波遇到尺寸为1m的障碍物会发生明显衍射现象 C．该波周期为 D．该波传播速度为 【答案】B 【详解】A．波源O起振方向向下，则质点A的起振方向向下，时，质点A第4次回到平衡位置，可知此时质点A的振动方向向下，故A错误； C．时，质点A开始振动；时，质点A第4次回到平衡位置，则 解得该波周期为，故C错误； D．波速，故D错误； B．该波波长 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1m的障碍物会发生明显衍射现象，故 B正确。 故选B。 二、多选题 11．下列有关声波的叙述，正确的是（　　） A．声波由水中传入空气中时，其波长不变 B．探测鱼群的声呐主要是利用声波的反射来探测水中鱼群的位置 C．若月球上空有东西爆炸，在爆炸处附近的太空人不能听到爆炸声 D．甲声音低沉，乙声音尖细，在无风的环境中，甲、乙站在与丙等距离的两个地点同时向丙喊话，丙先听到甲的声音后听到乙的声音 【答案】BC 【详解】A．声波频率由波源决定，从水传入空气时频率不变；但声波在空气中波速小于水中波速，由公式可知，波长会随波速减小而变小，故A错误； B．声呐的工作原理就是利用声波的反射探测水中物体位置，探测鱼群就是该原理的应用，故B正确； C．声波是机械波，传播需要介质；月球附近太空为真空，没有介质，因此太空人无法听到爆炸声，故C正确； D．声音低沉对应音调低（频率低），尖细对应音调高（频率高）；声速仅由介质和温度决定，与频率无关，同一无风环境中声速相同，且甲乙到丙距离相等，因此传播时间相同，丙会同时听到声音，故D错误。 故选BC。 12．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为平衡位置在处质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．该波遇到障碍物可发生明显衍射 B．该波沿轴负方向传播 C．该波的传播速度为 D．时刻质点的振动方向沿轴负方向 【答案】AC 【详解】A．从图甲可得波长 由于障碍物的尺寸小于波长，因此会发生明显的衍射现象，故A正确； B．由图乙可知，时刻，质点沿轴正方向振动。根据“上下坡法”可知，该波沿轴正方向传播，故B错误； C．由图乙可知，周期，则波速，故C正确； D．由图乙可知，后质点位移向正方向增大，因此时刻质点振动方向沿轴正方向，故D错误。 故选AC。 13．波源A点做简谐运动的振动图像如图所示，以A点起振为计时起点，时，波传播方向的B点第一次来到波谷，已知B点和A点的平衡位置的距离是12m，则下列说法正确的是（　　） A．时，B点开始振动 B．这列波遇到宽度为4m的小孔时，可以发生明显的衍射现象 C．这列波的波速是4m/s D．时，A点位移为 【答案】BD 【详解】AC．从B点开始振动到第一次来到波谷，用时3s，则波在6s时已经传到B点，则波速为，故AC均错误； B．由图可知，周期，则波长，大于孔的宽度，可以发生明显的衍射现象，故B正确； D．，则A点位移为，故D正确。 故选BD。 14．B超是以灰阶即亮度（brightness）模式形式来诊断疾病的，称“二维显示”，因亮度第一个英文字母是B，故称B超，又称二维超声或灰阶超声。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，t=0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．该超声波的波长为 B．该超声波在血管中的传播速度为800m/s C．该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射 D．质点M振动的方程为 【答案】BD 【详解】A．由图像可知，该超声波的波长为 故A错误； B．该超声波在血管中的传播速度为 故B正确； C．由于 当缝、孔或障碍物的尺寸与波长相比相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍射，则该超声波遇到人体组织时不会发生明显衍射，故C错误； D．质点振动的方程为 故D正确。 故选BD。 15．如图所示，一列简谐横波沿轴正向传播，时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示，则下列说法正确的是（　　） A．该波的速度的最小值为5m/s B．时刻质点P向下运动 C．时刻质点Q速度为零 D．该波遇到宽度小于5m的障碍物时能发生明显的衍射现象 【答案】AD 【详解】A．由题意知，波向右传播，由于 所以该波至少传播了；即波向右传播的距离为 （，，） 所以 （，，） 当时，周期最大，最大值为，此时波速最小，最小值为 故A正确； B．根据波形平移法可知时刻质点P向上运动，故B错误； C．时刻波峰处于处，时刻波峰向右至少平移了，显然质点Q没有在波峰位置，其速度不为零，故C错误； D．发生明显衍射现象的条件是，障碍物或小孔的尺寸比波长小或跟波长差不多，所以该波遇到宽度小于的障碍物时能发生能明显的衍射现象，故D正确。 故选AD。 三、解答题 16．某物体发出的声音在空气中的波长为1m，波速为340m/s，在海水中的波长为4.5m。 （1）该波的频率为多少Hz，在海水中的波速为多少m/s。 （2）若物体在海面上向海水发出的声音经1.5s后听到回声，则海水深为多少？ 【答案】（1）340；1530；（2）1147.5m 【详解】（1）该波的频率 因为波从空气进入海水，频率不变，则在海水中的波速为 （2）入射波和反射波用时相同，则海水深为 17．如图所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大致画出波通过孔A和B以及遇到障碍物C和D之后的传播情况。 【答案】 【详解】由题图可知，孔A和障碍物D跟波长相差不多，因此，从孔A传出的波和遇障碍物D之后的波均有明显的衍射现象；孔B和障碍物C跟波长相比相差较大，因此，从孔B传出的波和遇障碍物C之后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；遇障碍物D之后波的传播并没有受影响；而从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波只沿直线传播。所以从孔A、B传出的波和遇障碍物C、D之后的波如图所示。 18．一列声波在空气中的波长为0.2 m，当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的声速是340 m/s。求： （1）该声波在介质Ⅱ中传播时的频率； （2）该声波在介质Ⅱ中传播的速度； （3）若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4 s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少。 【答案】（1）1700 Hz；（2）1020 m/s；（3）204 m 【详解】(1)声波在空气中传播时，由 v＝λf 可得声波在空气中传播时的频率 f＝Hz＝1700 Hz 由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1700 Hz。 (2)由 v＝λf 得声波在介质Ⅱ中的传播速度为 v2＝λ2f＝0.6×1700 m/s＝1020 m/s (3)声波经 ＝0.2s 传至介质Ⅱ底部，故介质Ⅱ的深度 h＝v2·＝1020×0.2 m＝204 m 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 波的反射、折射和衍射拔高练习卷 一、单选题 1．关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波可以在真空中传播 B．机械波在介质中的传播速度只与波源的振动频率有关 C．蝙蝠能够在夜间飞行中避开障碍物是利用了超声波的衍射性质 D．在机械波传播过程中，各质点的振动周期和起振方向均相同 2．如图所示，O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、波谷组成的波面，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（　　） A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域 C．阴影Ⅱ、Ⅲ以外区域 D．上述选项均不对 3．图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图乙为介质中某质点的振动图像。关于此列横波的认识，下列说法正确的是（　　） A．横波的波速为4m/s B．一个周期内，P质点沿波的传播方向运动一个波长 C．若波沿x轴正向传播，则图乙表示P质点的振动图像 D．传播过程中遇到宽度20m左右的障碍物时，该列横波会发生明显的衍射现象 4．图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，该时刻波恰好传播至Q点，质点M、N、P、Q坐标如图所示。图乙为质点M、N、P、Q中某一质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．质点M已经振动了6s B．质点P的起振方向沿y轴正方向 C．图乙是质点N的振动图像 D．该波遇到1m的障碍物不能发生明显衍射 5．露天音乐会现场，主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射。下列关于衍射后声波变化的说法正确的是（　　） A．声波波长变短，导致高频声音更容易被观众区接收 B．声波频率升高，使后排听众感觉音调突然变化 C．声波在空气中的传播速度保持不变，仍约为 D．声波振幅显著增大，使得立柱后面各处观众感觉音量增强 6．某同学用水波槽做衍射实验，使用振子的振动频率是2Hz，水波的传播速度为0.4m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（　　） A．d=0.2m B．d=0.4m C．d=0.8m D．d=1.6m 7．如图所示，一小型渔港的防波堤两端M、N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，下列说法正确的有（　　） A．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船完全不受波浪影响 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70m，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70m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 8．如图甲所示为某简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点，图乙为质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该简谐波沿轴负方向传播 B．该波在传播过程中若遇到的障碍物，则发生明显的衍射现象 C．该简谐波的传播速度为 D．质点简谐运动表达式为 9．沿轴传播的一列简谐横波，在时刻的波形图像如图甲所示，在轴上距离原点处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该波沿轴正方向传播 B．每经过时间，质点运动的路程为 C．该波以的速度传播 D．该波遇到尺寸为的障碍物会发生明显衍射现象 10．某运动员在花样游泳比赛中，有这样一场景：用手拍皮球，水波向四周散开。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，所激发的水波可视为横波在均匀介质中向四周传播。时，离O点10m的质点A开始振动；时，离O点20m的质点B开始振动，此时质点A第4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．时，质点A的振动方向向上 B．该波遇到尺寸为1m的障碍物会发生明显衍射现象 C．该波周期为 D．该波传播速度为 二、多选题 11．下列有关声波的叙述，正确的是（　　） A．声波由水中传入空气中时，其波长不变 B．探测鱼群的声呐主要是利用声波的反射来探测水中鱼群的位置 C．若月球上空有东西爆炸，在爆炸处附近的太空人不能听到爆炸声 D．甲声音低沉，乙声音尖细，在无风的环境中，甲、乙站在与丙等距离的两个地点同时向丙喊话，丙先听到甲的声音后听到乙的声音 12．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为平衡位置在处质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．该波遇到障碍物可发生明显衍射 B．该波沿轴负方向传播 C．该波的传播速度为 D．时刻质点的振动方向沿轴负方向 13．波源A点做简谐运动的振动图像如图所示，以A点起振为计时起点，时，波传播方向的B点第一次来到波谷，已知B点和A点的平衡位置的距离是12m，则下列说法正确的是（　　） A．时，B点开始振动 B．这列波遇到宽度为4m的小孔时，可以发生明显的衍射现象 C．这列波的波速是4m/s D．时，A点位移为 14．B超是以灰阶即亮度（brightness）模式形式来诊断疾病的，称“二维显示”，因亮度第一个英文字母是B，故称B超，又称二维超声或灰阶超声。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，t=0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．该超声波的波长为 B．该超声波在血管中的传播速度为800m/s C．该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射 D．质点M振动的方程为 15．如图所示，一列简谐横波沿轴正向传播，时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示，则下列说法正确的是（　　） A．该波的速度的最小值为5m/s B．时刻质点P向下运动 C．时刻质点Q速度为零 D．该波遇到宽度小于5m的障碍物时能发生明显的衍射现象 三、解答题 16．某物体发出的声音在空气中的波长为1m，波速为340m/s，在海水中的波长为4.5m。 （1）该波的频率为多少Hz，在海水中的波速为多少m/s。 （2）若物体在海面上向海水发出的声音经1.5s后听到回声，则海水深为多少？ 17．如图所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大致画出波通过孔A和B以及遇到障碍物C和D之后的传播情况。 18．一列声波在空气中的波长为0.2 m，当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的声速是340 m/s。求： （1）该声波在介质Ⅱ中传播时的频率； （2）该声波在介质Ⅱ中传播的速度； （3）若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4 s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $