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

**基本信息** 分层清晰，梯度合理，从基础概念辨析到综合规律应用再到实际问题解决，系统巩固波的反射、折射和衍射知识，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|波的衍射条件、折射规律、反射现象等单一知识点|10道选择题，聚焦概念辨析（如第3题比较波长与缝宽关系），夯实物理观念| |能力提升练|衍射与折射综合、波速波长关系、能流密度等综合应用|7题（含3道多选），结合图像分析（如第16题波形图与振动图像结合），培养科学推理| |培优拓展练|波的反射折射在雷达、B超等实际情境中的计算应用|3道计算题，涉及波长计算、回声测距等（如第20题B超深度计算），体现科学探究与社会责任|

3.3 波的反射、折射和衍射 同步练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础过关练 1．在校园科技节上，物理老师设置了一个有趣的水波衍射演示摊位，吸引了许多同学驻足观看。如图，老师用两块挡板M、N模拟小孔，挡板M是固定的，挡板N可以沿MN连线方向移动，在做水波的衍射实验出现了如图所示的图样，为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是（　　） A．增大波的频率 B．增大波的振幅 C．挡板N远离M板移动 D．挡板N靠近M板移动 2．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．   3．在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，则衍射图样最明显的是（　　） A．窄缝的宽度为10cm，水波的波长为5cm B．窄缝的宽度为8cm，水波的波长为3cm C．窄缝的宽度为10cm，水波的波长为15cm D．窄缝的宽度为6cm，水波的波长为1cm 4．如图所示，一列水波通过狭缝后在水面上继续传播。若狭缝两侧的水质和水深完全一样，则以下说法正确的是（　　） A．通过狭缝前后，水波的传播速度大小发生了改变 B．水波能通过狭缝是由于波的折射 C．狭缝两侧水波的波速和频率是相同的 D．能观察到水波通过狭缝是因为水波的波长比狭缝宽度小很多 5．如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动，为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（　　） A．提高波源频率 B．增加水波波长 C．增加波源距桥墩的距离 D．减小波源距桥墩的距离 6．如图所示为一列水波在深度不同的水域传播时发生的折射现象，与折射前相比，折射后波的（　　） A．波速变大 B．波速变小 C．频率变小 D．频率变大 7．关于波的折射，下列说法正确的是（　　） A．波从一种介质进入另一种介质时，传播方向不会发生改变 B．入射角等于折射角 C．入射角的正弦值等于折射角的正弦值 D．入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值是常数 8．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 9．下列说法错误的是（　　） A．发生折射时波的频率不变，波速改变 B．波的传播速率为振源的振动速率 C．雷声轰鸣不绝是波的反射现象 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 10．关于波的反射与折射，下列说法正确的是（　　） A．波发生反射时，波的频率不变，波速大小变小，波长变短 B．波发生反射时，波的频率、波长、波速大小均不变 C．波发生折射时，波的频率、波长、波速大小均发生变化 D．波发生折射时，波的频率发生改变，但波长、波速大小不变 能力提升练 11．光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为1.65，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后（　　） A．紫外线进入液体后波长变短，频率增加 B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的 C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率 D．在液体中的曝光波长约为117nm 12．图中S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，下列方法无效的是（　　） A．移动N使狭缝的距离增大 B．使波源的频率减小 C．使波源的周期增大 D．移动N使狭缝的距离减小 13．波是传递能量的一种方式。某一简谐波的振幅为A、圆频率为（在波传播过程中保持不变），用表示波在传播过程中的平均能量密度，即单位体积内具有的能量，则有，（为介质的密度）；用I表示波在传播过程中的能流密度，即单位时间内流过垂直传播方向的单位面积上的平均能量。若不计传播过程中的能量损耗，该简谐波沿直线传播的速度为v，则有（　　） A． B． C． D． 14．下列现象中属于波的衍射的是（　　） A．敲响一音叉，另一个完全相同的音叉也响了起来 B．挂在同一水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另几个也跟着一起振动起来 C．打雷时听见空中雷声会轰鸣一段时间 D．水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝不受影响地继续向前传播 能力提升练 15．（多选）下列叙述中属于波的反射现象的是（　　） A．夏日的雷声有时会轰鸣不绝 B．隔墙有耳 C．在空房间里讲话，会感到声音更响 D．水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变 16．（多选）一列机械波沿x轴正向传播，如图甲所示为时刻的波形图，图乙是介质中质点M的振动图像，已知时的坐标为，则下列说法正确的是（　　）    A．该机械波的波速为 B．M点的横坐标可能为 C．时，处的质点的坐标仍为 D．该机械波遇到的障碍物时，不能发生明显的衍射现象 17．（多选）如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，t时刻的波形图如图甲所示，质点A从t＋0.3s时刻开始计时，振动图像如图乙所示，若设＋y方向为振动正方向，则下列说法中正确的是（    ） A．该简谐横波沿x轴正方向传播 B．该简谐横波波速为10m/s C．若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸定比4m大得多 D．在t＋0.5s时刻，质点A的加速度比质点B的大 培优拓展练 18．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来。某一时刻雷达发射出一个雷达脉冲波，经过后收到反射波；再隔0.8 s后再发出一个脉冲波，经过收到反射波，问：（已知光速c＝3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s） (1)若雷达波的频率为1.5×1010 Hz，此波的波长为多少？这种频率的光子的能量为多少？ (2)飞机的飞行速度为多少？ 19．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？ 20．“B超”可用于探测人体内脏的病变状况，如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图，超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为= (式中θ1是入射角，θ2是折射角，、分别是超声波在肝外和肝内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同，已知，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为多少？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《3.3 波的反射、折射和衍射 同步练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A C C B B D A B B 题号 11 12 13 14 15 16 17 答案 D A A D AC AC BD 1．D 【知识点】波的衍射 【详解】发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相近或更小；为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是增大波长或减小孔的尺寸；根据可知，可以减小波的频率，从而增大波长；将挡板N靠近M板移动，从而减小孔的尺寸。 故选D。 2．A 【知识点】波的衍射 【详解】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。 故选A。 3．C 【知识点】波的衍射 【详解】产生明显衍射现象的条件是波长大于障碍物的尺寸，或与障碍物的尺寸接近，则水波的波长比窄缝的宽度大得越多，衍射图样越明显。 故选C。 4．C 【知识点】波长、频率和波速的关系、波的衍射 【详解】B．水波能通过狭缝是由于波的衍射，故B错误； AC．波的衍射不会改变波的频率，水波的传播速度大小只取决于介质，与频率无关，狭缝两侧的水质和水深完全一样，则水波的传播速度不变，故A错误，C正确； D．能观察到水波通过狭缝是因为水波的波长大于狭缝宽度或者相差不多，故D错误。 故选C。 5．B 【知识点】波的衍射 【详解】为使水波能带动叶片振动，则必须要使得水波发生明显的衍射现象，即增大波长，减小水波频率，降低波源频率；而增加波源到桥墩的距离或减小波源距桥墩的距离，都不能使水波产生明显的衍射现象。 故选B。 6．B 【知识点】波的反射和折射、波长、频率和波速的关系 【详解】CD．波的频率由波源决定，与介质无关，所以折射后频率不变，故CD错误； AB．由图可知水波在折射前传播时波长较长，折射后波长变短，根据可知，折射后波速变小，故A错误，B正确。 故选B。 7．D 【知识点】波的反射和折射 【详解】A．波的折射发生时，传播方向通常会改变（除非垂直入射），故A错误； B．入射角与折射角一般不相等，除非波速相同，故B错误； C．根据折射定律，入射角正弦与折射角正弦的比值为常数，而非相等，故C错误； D．入射角正弦与折射角正弦的比值由介质性质决定，是常数，符合折射定律，故D正确。 故选D。 8．A 【知识点】波的反射和折射 【详解】根据折射的定义知，海浪从深水区传向海岸时，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的现象为波的折射。 故选A。 9．B 【知识点】波的反射和折射、波长、频率和波速的关系 【详解】A．波发生折射时，在不同种介质中传播，波速发生变化，但频率由振源决定，波的频率不变，故A正确，不符合题意； B．波在均匀介质中匀速传播，振源在某位置附近做往复运动，速率不断变化，传播速率并不是振动速率，故B错误，符合题意； C．雷声轰鸣不绝是声波在地面和云层之间的反射，故C正确，不符合题意； D．水波从深水区传到浅水区是从一种介质传播到另一种介质，传播方向发生了改变，是波的折射现象，故D正确，不符合题意。 故选B。 10．B 【知识点】波的反射和折射 【详解】AB．波发生反射时，波在同一种介质中传播，波的频率、波长、波速大小均不变，故A错误，B正确； CD．波发生折射时，波速发生变化，波的频率由波源决定，则波的频率不变，波长发生变化，故CD错误。 故选B。 11．D 【知识点】波的衍射、折射率的波长表达式和速度表达式 【详解】AD.紫外线进入液体频率不变，根据 可知波长变短，故A错误，D正确； B．设传播L距离，在真空中的时间 在液体中所需的时间 故B错误； C．由A选项分析可知紫外线在液体中波长变短，更不容易发生衍射，故C错误。 故选D。 12．A 【知识点】波的衍射 【详解】BCD．当障碍物、缝、孔的尺寸和波长相比，相差不多或者比波长更小时，可以发生明显衍射现象，由题意可知，减小波源的频率或增大周期，可使波长增大，移动N使狭缝的距离减小，这些都可以使衍射现象更加明显，故BCD不符合题意； A．移动N使狭缝的距离增大，不能使衍射现象更加明显，故A符合题意。 故选A。 13．A 【知识点】波的反射和折射 【详解】设时间内流过垂直传播方向面积上的波，根据其物理意义知，能流密度 故选A。 14．D 【知识点】受迫振动与共振、波的反射和折射、波的衍射 【详解】A．敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉也响起来，这种现象是共振现象，故A错误； B．挂在同一个水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另几个也跟着一起振动，这种现象是受迫振动，故B错误； C．打雷时，经常听到雷声轰鸣不绝，这是由于雷声经过多次反射造成，故C错误； D．水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝不受影响地继续向前传播，属于衍射现象，故D正确。 故选D。 15．AC 【知识点】波的反射和折射、波的衍射 【详解】A．夏日的雷声有时会轰鸣不绝，这是波在传播过程中遇到障碍物会返回原介质继续传播的波的反射现象，故A正确； B．隔墙有耳，这是波可以绕过障碍物继续传播的衍射现象，故B错误； C．在空房间里讲话，会感到声音更响，这是波在传播过程中遇到障碍物会返回原介质继续传播的波的反射现象，故C正确； D．水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变，这是波的折射现象，故D错误。 故选AC。 16．AC 【知识点】波长、频率和波速的关系、振动图像与波形图的结合、波的衍射 【详解】A．从图甲可得，机械波的波长，从图乙可知机械波的周期，根据 可得机械波的波速 选项A正确； B．机械波向x轴正方向传播，故时刻，处的质点正向y轴正方向运动，M点的横坐标不可能为，选项B错误； C．时，该机械波传播的距离为 处的质点的坐标仍为，选项C正确； D．该机械波遇到的障碍物时，机械波的波长远大于障碍物的尺寸，可以发生明显的衍射现象，选项D错误。 故选AC。 17．BD 【知识点】振动图像与波形图的结合、波的衍射 【详解】A．由图乙可知t＋0.3s时刻，质点A位于y轴正方向最高点，质点振动周期为0.4s，可知A处于平衡位置且速度沿y轴负方向，根据同侧法可知，波沿x轴负方向传播，故A错误； B．由图可知波长为4m，故 故B正确； C．根据衍射条件可知，当障碍物或孔的尺寸根波长差不多时，或者比波长更小时才能看到明显衍射现象，故C错误； D．从t到t＋0.5s时刻，经历时间 在t＋0.5s时刻，质点A到达波谷，质点B到达平衡位置，可知质点A的位移较大，加速度较大，故D正确。 故选BD。 18．(1)； (2) 【知识点】波的反射和折射、波长、频率和波速的关系、爱因斯坦光子说 【详解】（1）根据电磁波波长、频率和波速的关系 代入数据得 根据光子能量公式 代入数据得 （2）第一个脉冲波发出到收到反射波的时间 则此时飞机到雷达站的距离 代入数据得 第二个脉冲波发出到收到反射波的时间 则此时飞机到雷达站的距离 代入数据得 两次发射脉冲的时间间隔 在这段时间内飞机飞行的距离 则飞机的飞行速度 19．（1）340；1530；（2）1147.5m 【知识点】波长、频率和波速的关系 【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 20． 【知识点】光的折射定律 【分析】根据光的折射、反射的规律，正确画出超声波折射的线路图，依据几何关系以及折射定律即可求解。 【详解】光路如图所示 入射角为i，设折射角为r，根据题意，由几何关系得 = 根据折射定律 n= n= 而 v2＝0.9v1 解得 h= 【点睛】本题主要考查了光的折射定律，作出光路图结合几何知识即可解题。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $