3.3 波的反射、折射和衍射-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册同步辅导与测试(人教版)

3.解析简谱横泼沿x轴正方向传播，在1=时刻，质点Q的振 动方向向上，而在振功图绿上在1一哥时刻质点的振动方向向下， 所以图(b)不是质点Q的振动图像，故A错误；在t一0时刻，质，点 P位于波谷，速度为零，质点Q位于平衡位置，则质点P的速率比 质点Q的小，故B错误；在=0时刻，质点P的位移比质点Q的 大，由于a=一工，则质点P的加速度大小比质点Q的大，故C正 2 确；在1=二时刻，平衡位置在坐标原点的质点振动方向向下，与 振动图像相符，所以平衡位置在坐标原，点的质点的振动图像如题 图(b)所示，故D正确. 答案CD 4.解析（①0.3m处质点向y轴正方向运动，经千达到汝峰，所以 波峰沿工轴正方向移动子，则该波沿x轴正方向传播。 (2)通过图形可知，在0.06s时间里，波沿x轴正方向传播x1一入 +子 所以有006s=nT+T 则有子T=0.06s 所以孩泼的最小频率了m=了=12.5H max (3)若3T0.06s<4T,则有 0.068=(3+子)T 可得T-0.24 15s 该减的波选为=子-号×15ms=5m 答案(1)该波沿x轴正方向传播 (2)12.5Hz(3)75m/s 3波的反射、折射和衍射 必备知识·自主梳理 一、1.返回2.等于 二、1.改变2.一切波 三、1.绕过障碍物2.相差不多更小3.衍射衍射 即学即用 1.(1)/(2)×(3)×(4)/(5)×2.BD 关键能力·合作探究 要点1 提示：甲是波的反射，波速、频率和波长都不变：乙图是波的折射 现象，频率不变，波速和波长发生改变 探究归纳 角度1 [典例1]解析设两墙壁间的距离为s,测量员离较近的墙壁的距 离为x,则他离较远的墙壁的距离为s一x, 第一次听到回声时，2x= 第二次听到回声时，2(s一x)=v(t1十△t) 其中△1=0.5s,41=1s,代入数据解得：s=425m. 答案425m 角度2 「典例2]解析由公式n=可知，当>时，0>0，即 折射角折向法线，折射角小于入射角： 当山<2时，01<02，即折射角折离法线，折射角大于入射角. sin_sin30°_2W3 sin 0.sin 603 3 2 由加8=4可知4=5<1，所以< sin 02 v2 3 答案增大 3 2( 针对训练 1.解析如图所示，汽船发出鸣笛声在B处， 旅客听到回声位置在A处，即3s内汽船前 进了A、B间距离1，则声波经过2s一1的距 离.y声1=2s-1=2s-V指1，得s= (v5十s)t_(340+4)X3m=516m,C项 2 2 正确. 答案C 2.解析波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、波速和颜 率不变，A、B错误；波发生折射时，颜率不变，波速变，波长变，故 C错误，D正确. 答案D 要点2 (1)提示：水波遗到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面 的“阴影区” (2)提示：狭缝宽度与波长相差不多时，衍射现象明显， 探究归纳 「典例3]解析从题图中可以看出，孔的大小与波长相差不多，故 能够发生明显的衍射现象，A远项正确；由于在同一均匀介质中， 波的传播速度没有变化，波的领率是一定的，又根据入=”可得 波长入没有变化，所以B选项正确：当孔扩大后，发生明显衍射的 条件将被破坏，故C远项正确：如果孔的大小不变，使波源颜率增 大，则波长减小，孔的尺寸将比波长大，失去发生明显的衍射现象 的条件，因此D选项错误， 答案ABC 针对训练 3.解析挡板左边是衍射波的波源，故A错误；在同一种介质水中， 机械波的波速相等，故B正确：波速不变，增大水波波源的颜率， 水波的波长将减小，而挡板间距没变，所以衍射现象将没有原来 的明显，故C错误：在波长没玫变的情况下，增大挡板间距，衍射 现象将没有原来的明显，故D错误 答案B 4.解析图B、C中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射，图A中 小孔和图D中障碍物尺寸比与波长大得多，不能发生明显衍射 答案BC 素养演练·提升技能 1.解析潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用了波的反射 原理，A正确：隐形飞机隐形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发现，可在隐形飞机 机身表面涂高效吸收电磁波的物质，或使用吸收雷达电磁波的材 料，或利用自身怪异的外形改变反射电磁波的方向，这样在雷达 屏幕上显示的反射信息很小、很弱，使得隐形飞机很难被发现，B 正确：超声雷达发射超声波，然后根据被障碍物反射回的波判断 状况，即利用波的反射，C错误：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，D正确 答案C 2.解析使形成的水波能带动树叶A振动起来，必须使水面形成 的水波波长足够长，衍射现象明显，可以采用的方法是降低拍打 水面的颜率，远项B正确。 答案B 3.解析要使A处水发生振动，应使波的衍射现象更明显，而波能 发生明显衍射的条件是狭缝的宽度跟波长相差不多或者比波长 更小，因此可将狭缝变小，或将波长变大，而减小波源的颜率可以 使波长变大，故B、D正确 答案BD 4得析由折榭定体有08-号 可知4=sin60°5 2 sin 45 2 故C选项正确. 答案C 5.解析(1)由f=只得f=340Hz=340H, 因波的颜率不变，则在海水中的波速为v骑=入海f=4.5× 340m/s=1530m/s. (2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为 7 h=4÷-1530×02m=382.5m (3)物体与声音运动的过程示意图如图所示，设听到 物体 回声的时间为t, 则v物f十特t=2h 代入数据解得t√≈0.498s. 声 答案(1)3401530(2)382.5m(3)0.498s 4波的干涉 5多普勒效应 必备知识·自主梳理 一1.保持保持不变2.同时矢量和 二、1.(1)周期性保持不变（总是0）振动方向(2)相对平静 激烈振动2.(1)振幅之和(2)振幅之差零3.频率加强 减弱4.稳定图样 三、1.频率2.(1)增加增加(2)变小3.(1)频率反射波 频率变化(2)频率反射：频率变化(3)频率静止 即学即用 1.(1)×(2)×(3)/(4)×(5)×2.A、BC3.AB 关键能力·合作探究 要点1 (1)提示：两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态，继续传 播，并没有受到另一列波的影响， (2)提示：相同，没有受到其他乐器的影响. 探究归纳 [典例1]解析当=2s时，根据传播速度可知，它们相互重叠，由于 振动方向相反，则振动减弱，波形如图②所示：当一4s时，各自传播 了4m,由于互不千扰，所以波形如图③所示，故选项D正确. 答案D 针对训练 1.解析因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因 <f,由=罗可知，A>,故当两列泼同时到达P点时a波 的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰 不能同时到达P,点，两波峰应在P点左侧相遇，此位置对应的位 移为A1十A,位移最大，综上所述，B错误，CD正确. 答案CD 要点2 (1)提示：某些区域的最动始终加强，某些区域的振动始终减弱， 并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔. (2)提示：在波的干涉中，振动加强的点是指两列波在该点的振 动方向始终相同，因而使该点以两列波的振幅之和作为新的振 幅做简谐运动；而振动减弱的点是指两列波在该点的振动方向 始终相反，因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振幅做简 谐运动， 探究归纳 角度1 「典例2]解析d,点是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故 保持静止，故A正确；b点是波峰与波峰相遇，C,点是波谷与波谷 相遇，它们均属于振动加强，点，由于振幅是5cm,则b,点相对平衡 位置高l0cm,c点相对平衡位置低10cm,所以b、c两点的竖直高 度差为20cm,故B、C、D错误. 答案A 角度2 「典例3]解析由于介质相同，所以两列波的波速相等.由题图可 知，两列波的波长不相等，由一入∫知两列波的颜率不相等，因此 在两波相遇的区域中不会产生干涉现象，也就不会出现振动始终 加强或者始终减弱的区域，故A、C、D错误，B正确， 答案B 针对训练 2.解析在波的干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅 之和，质，点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差，A项错误：沿波 的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点的相位不都相同，C项 错误；两波源振动颜率相同，其他各质点均做受迫振动，故颜率均与 振动片颜率相同，周期均与振动片的周期相同，B、D项正确. 答案BD 3 3.解析由图可以看出，再经过干，甲波的波峰和乙波的波谷同时 到达P,点，故知P点为振动减弱，点，B正确」 答案B 4.解析由几何关系可知两波源到A,点的距离为AS1=10m,AS =8m,所以两波源到A点的路程差为2m;同理可得，BS1一BS。 一0，由振动图像知两振源振动方向相反，故B,点振动减弱：两波 源到C点的路程差为△x=CS1一CS=1m,波长入=T=2m,所 以C点振动加强 答案2减弱加强 要点3 (1)提示：警车驶来时，音调变高：警车远离时，音调变低。实际上 警笛的音调不会变化.警车与观察者如果相互靠近，观察者接收 到的频率增大：二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因 此会感觉警笛音调变化， (2)提示：能否发生多普勒效应，仅取决于波源和观察者间的距离 是否变化，与距离的大小没有关系， 探究归纳 「典例4]解析(1)巡警车接收到的电磁波颜率比发出时低，此现 象为多普勒效应. (2)因警车接收到的颜率变低，由多普勒效应知警车与轿车在相 互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速 大，大于100km/h,故该车超速. (3)若轿车以20m/s的速度行进，此时警车与轿车在相互靠近，由 多普勒效应知反射回的电磁波颜率应变高」 答案(1)C(2)超速(3)变高 针对训练 5.解析由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效 应可知，当声源接近接收器时接收到的颜率∫增大，故B项正确. 答案B 6.解析波源在某一位置产生一列波后，该波以该位置为球心，以 波速作为传播速度向外传播，波的半径大，表示产生时间平，传播 时间长，对照图示，可确定出波源由右向左移动，故A正确，B错 误：由于观测者不动，故波经过观测者的速度等于波速，而在《处 观测时，相邻波的间距比波源不动时的间距小，因而经过观测者 时间间隔短，颜率大，同理在b处时间间隔长，颜率小，故C错误， D正确， 答案AD 素养演练·提升技能 1,解析当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应， A、C错误；当观察者与测量对象有相对运动时，发生多普勒效应， 根据接收颜率的变化可以进行测速，B、D正确. 答案BD 2.解析=0.2s时，波传播的距离x=t=0.2m,两列波都传到F 点，此时两列波单独引起F点的振动方向均向下，但位移为0，E、 G两点位移也未达到最大，故A、B错误；t=0.5s时，波传播的距 离x=vt=0.5m,两列波的波峰同时传到F点，F点的位移最大， 故C正确，D错误】 答案C 3.解析干涉也是波特有的性质，任何波只要满足相干条件都能产 生千涉现象 答案C 4.解析波的千涉图样是一条加强线、一条减弱线、一条加强线 …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点的平行于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 答案B 5.解析由同一波源分成的两列波颜率相同，这符合波千涉的条 件，当两波的波程差等于半个波长的奇数倍时，振动相消，则此处 声波的振幅为零；当波程差等于波长的整数倍时，振动加强，测此 处声波的振幅为原振幅的2倍 答案(1)相同(2)零等于原来声波振幅的2倍 8第三章机械波 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.一列横波在t=0时刻的波形如图甲所示，M、N: A.质点Q的振动图像与图(b)相同 是介质中的两个质点，图乙是质点M的振动图 B.在=0时刻，质点P的速率比质点Q的大 像，则 ( ) C.在=0时刻，质点P的加速度大小比质点Q ↑ylm ↑ylm 的大 0.4 0.4 D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如 M N 4 x/m 0 2t/s 图(b)所示 -0.4 甲 4.如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一 A.该波沿x轴正方向传播 列简谐横波在t=0和=0.06s时刻的波形. B.该波的波速为1m/s 己知在t=0时刻，x=0.3m处的质点向y轴正 C.质点M与N的速度总相同 方向运动， D.质点M与N的速率总相同 y/cm 5 2.介质中坐标原点O处的波 源在t=0时刻开始振动， 2.1 、0.3 0.6 /0.9 1.21.51.8 产生的简谐波沿x轴正方 x/m 向传播，o时刻传到L处，波形如图所示.下列 -5 能描述xo处质点振动图像的是 (1)判断该波的传播方向： (2)求该波的最小频率； (3)若3T<0.06s<4T,求该波的波速， 「Aa:g 3.(多选)一简谐横波沿x轴正方向传播，在1=2 时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质 中的两个质点.图(b)表示介质中某质点的振动 图像.下列说法正确的是 b 温馨提示 请做课时分层检测（十五） 3 波的反射、折射和衍射 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射 1.核心素养 现象， 利用波的反射规律和折射规律进行计算. 2.了解波的衍射现象和衍射图样，知道波发生明显衍射现 2.关键能力 象的条件 培养观察、分析和归纳的习惯. 3.知道衍射是波特有的现象。 75 物理·选择性必修第一册 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、波的反射 即学即用 1.反射：水波遇到挡板时，会 原来的介质 中继续传播。 1.判断下列说法的正误。 2.反射规律：反射线、法线与入射线在同一平面 (1)一切波都能发生折射和衍射现象.( (2)水波的反射不遵从反射规律. ) 内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角 (3)只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比 入射角 波长小时，才会发生衍射现象， 二、波的折射 (4)“闻其声不见其人”，是指声波的衍射现象. 1.折射：水波从一种介质进人另一种介质时，传播 () 方向发生 (5)波从一种介质进人另一种介质时频率发生 2.规律： 都会发生折射现象。 变化 () 三、波的衍射 2.(多选)下列判断正确的是 () 1.定义：波可以 继续传播，这种现象叫 A.北京天坛回音壁的回音是由声波的衍射形 作波的衍射。 成的 B.北京天坛回音壁的回音是由声波的反射形 2.发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或 成的 障碍物的尺寸跟波长 ,或者比波长 C.在墙外能听到墙内人讲话，这是声波反射形 时，才能观察到明显的衍射现象 成的 3.一切波都能发生 是波特有 D.在墙外能听到墙内人讲话，这是声波衍射形 的现象」 成的 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 要点1波的反射、折射现象 探究归纳 探究导入仔细观察如图所示的水波现象，甲和 :1.频率()由波源决定：无论是反射波还是折射波都 乙分别表示什么？这两种现象中的不变量和变 与入射波的频率相等，即与波源的振动频率相同 量分别是什么？ 2.波速()由介质决定：反射波与入射波在同一介 人射角 质中传播，波速不变，折射波与入射波在不同介 人射角：法线反射角 质中传播，波速变化 81 入射波线 0' 反射波线 3.波长入与波速v和频率f有关：据v=入∫知，反 01 射波与人射波频率相同、波速相同，故波长相 02 同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率相 折射角 甲 乙 同，波速不同，故波长不同.如表所示。 波现象 波的反射 波的折射 传播方向 改变，0反=0入 改变，0折≠0入 频率f 不变 不变 波速 不变 改变 波长入 不变 改变 4.折射率与折射定律 波从一种介质进入另一种介质时，在第一种介 76 第三章机械波 质中的传播方向（波线方向）与法线间的夹角叫： /名师点评/ 入射角（记为01），波进入第二种介质后，传播方 解决波的反射、折射问题的技巧 向（波线方向）与法线的夹角叫作折射角（记为 (1)若是一般情况下的反射，反射波和入射波 以8一2-二即为折射定律，其中W是 是遵从反射定律的，可用反射定律作图后再 sin 02 v2 求解 一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无： (2)利用回声测距时，要特别注意声源是否运 关的常数，叫作第二种介质对第一种介质的折 动，若声源运动，声源发出的原声至障碍物再 射率，记作阳一号 返回至声源的这段时间与声源的运动时间 相同. 角度1波的反射 (3)解决波的反射和折射问题，关键是根据物 [典例1]某测量员利用回声测距，他站在两平： 理情景规范作出几何图形，然后利用几何知识 行竖直墙壁间某一位置（不是中间位置）鸣枪，： 结合物理规律进行解题. 经过1s第一次听到回声，又经过0.5s再次听 到回声，已知声速为340m/s,则两墙壁间的距： (4)有关折射计算问题，应注意公式“sin sin 02 离为多少？ [听课记录] ”中角度与速度的对应；另外，可结合=入 2 及频率不变的特点，将公式转化为波长与角度的 关系(sin0 sin02λ2 )解决有关波长的间题。 针对训练 1.随着我国经济的快速增 长，旅游事业迅速发展， 其中回归大自然的滨海 游、生态游等休闲度假 角度2波的折射 游，备受人们的喜爱.如图所示，一艘汽船以 [典例2]如图所示为一束 4m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声 平面波从介质1进人另一 介质1 鸣笛，旅客在3s后听到前方悬崖反射回来的声 种介质2的情形，则波从 介质2 60° 音，则悬崖离汽船原来位置的距离为（已知声速 介质1进入介质2时波速 02 为340m/s) 将 (选填“增大”或“减小”)，其入射角 A.258m B.340m 和折射角的正弦之比为 C.516m D.680m [听课记录] 2.图中1、2、3分别代表人 射波、反射波、折射波的 介质a 波线，则 介质b A.2与1的波长、频率相 等，波速不等 B.2与1的波速、频率相等，波长不等 C.3与1的波速、频率、波长均相等 D.3与1的频率相等，波速、波长均不等 要点2波的衍射 探究导入如图所示是一个可观察水波衍射的水 波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置 两块可移动挡板形成的宽度可调节的小孔，观 77 物理·选择性必修第一册 察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同：[典例3]（多选）如图所示是观察 的挡板，观察水波的传播 水面波衍射的实验装置，AC和 振源 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 A B D 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，则对 于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确 (1)水波遇到小孔时，会观察到什么现象？ 的是 (2)逐渐减小小孔尺寸，观察到如图所示的现： A.此时能明显观察到波的衍射现象 象，这说明什么？ B.挡板前后波纹间距离相等 入1=0.3d λ2=0.5d λ3=0.7d 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，能更 明显地观察到衍射现象 [听课记录] /名师点评/ 要掌握波的衍射现象应从以下三个方面入手 (1)掌握衍射现象的定义. (2)掌握发生明显衍射现象的条件· 探究归纳 (3)记住常见的衍射现象，增加感性认识 1.衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现 针对训练 象，当波碰到障碍物时，衍射现象总是存在的， 只是有的明显，有的不明显而已.平常见到的某3.如图所示是利用水波槽观察 些波，用肉眼直接观察，几乎看不到衍射现象，： 到的水波衍射图样，从图样 并不是没发生衍射现象，只是不太明显，这是障 可知 ( 碍物太大的缘故.实验事实表明，对同一列波而 A.B侧波是衍射波 言，障碍物或孔的尺寸越小衍射越明显： B.A侧波速与B侧波速相等 2.发生明显衍射的条件 C.增大水波波源的频率，衍 障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多. 射现象将更明显 (1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能： D.增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显 否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件.：4.（多选)下图分别表示一列水波在传播过程中遇 一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍 到了小孔(A、B、C图)或障碍物(D图)，其中能 射现象， 发生明显衍射现象的有 (2)波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物） 仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的 波（称为子波）在孔后传播，于是，就出现了偏离 直线传播的衍射现象， (3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突 出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易 观察到. 78 第三章机械波 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.以下关于波的认识，不正确的是 ( )4.如图所示是一列机械波从一 A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用； 种介质进入另一种介质中发 30°C 介质1 介质Ⅱ 的是波的反射原理 生的现象，已知波在介质I 145 B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物： 中的波速为1，波在介质Ⅱ 质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的 中的波速为2，则1：2为 目的 A.1:2 B.√2：1 C.超声雷达的工作原理是利用波的折射 C.√5：√2 D.2:√5 D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的5，某物体发出的声音在空气中的波长为1m,波速 现象，是波的折射现象 340m/s,在海水中的波长为4.5m 2.小河中有一个实心桥墩P,A A ☑ (1)该波的频率为 Hz,在海水中的波 为靠近桥墩浮在水面上的一 速为 m/s. 片树叶，俯视图如图所示，小 (2)若物体在海面上发出的声音经过0.5s听到 河水面平静.现在S处以某 回声，则海水深为多少？ 一频率拍打水面，要使形成的 (3)若物体以5m/s的速度由海面向海底运动， 水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方： 则经过多长时间听到回声？ 法是 ( A.提高拍打水面的频率 B.降低拍打水面的频率 C.无论怎样拍打，A都不会振动起来 D.不需要拍打，A也会振动起来 3.(多选)如图所示，S为在水面上 振动的波源，M、N为水面上的两 块挡板，其中N板可以移动，两板 中间有一狭缝，此时测得A处水 M 'S N 没有振动.为使A处水也能发生振动，可采用 的方法是 A.使波源的频率增大 B.使波源的频率减小 C.移动N使狭缝的距离增大 D.移动N使狭缝的距离减小 温馨提示 请做课时分层检测（十六） 4 波的干涉 5 多普勒效应 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.了解波的叠加原理. 1.核心素养 2.知道波的干涉现象和干涉图样. (1)理解多普勒效应的成因. 3.知道干涉现象也是波特有的现象 (2)利用矢量法分析波的叠加。 4.知道多普勒效应 2.关键能力 5.能定性分析多普勒效应产生的原因。 (1)利用波传播的独立性分析问题的能力. 6,能用多普勒效应解释一些物理现象. (2)用控制变量法探究多普勒效应。 79