第3.3节 波的反射、折射和衍射（高效培优·讲义）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，系统梳理反射定律（入射线、法线、反射线共面，反射角等于入射角，波长、波速、频率不变），折射现象（频率不变，波速和波长改变，折射定律），衍射定义及明显条件（障碍物尺寸比波长小或相差不多），构建完整知识支架。 资料设计融合目标导航与方法指导，通过实验探究（如衍射条件水槽实验）培养科学探究能力，对比表格（反射与折射物理量变化）助力科学思维建构，避坑指南和三阶练习辅助课中教学与课后查漏补缺，提升学生物理观念与问题解决能力。

第3.3节 波的反射、折射和衍射 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 波的反射与折射 考点02 波的衍射 03 避坑指南·解题通法 角度01 波的衍射 角度02 波的反射和折射 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.记住波的反射定律，理解反射波波长、波速、频率都不变。 2.了解波的折射现象，知道折射时频率不变，波速、波长发生改变。 3.理解波的衍射定义，掌握发生明显衍射的条件：障碍物尺寸比波长小或相差不多。 4.知道衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。 1.回声就是声波的反射现象；波反射前后，在同种介质，波速不变。 2.波发生折射本质是波在两种介质中传播速度不同。 3.明显衍射需要满足条件；衍射现象不需要条件，任何波都能衍射。 4.波长越长，越容易发生明显衍射。 知识导图 考点01 波的反射与折射 1、波的反射的定义：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。 2、反射定律：入射线、法线、反射线在 内，入射线与反射线 法线两侧，反射角 入射角。 （1）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 （2）波遇到两种介质界面时，总存在反射。 3、对波的反射的特点 （1）入射角与反射角： 入射角：入射线与法线的夹角，如图中的α。 反射角：反射线与法线的夹角，如图中的β。 （2）反射规律： ①波又回到原介质中。 ②β=α。 ③反射线、法线与入射线，三线共面，且反射线与入射线分居法线两侧。 4、波的折射定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的 发生了改变的现象叫做波的折射。（同初中光的折射）。 5、波的折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在介质I中的波速与波在介质Ⅱ中的波速之比，即。 （1）当时，，折射波线 法线。 （2）当时，，折射波线 法线。 （3）当垂直界面入射（i=0）时，γ=0，波的传播方向不改变，是波的折射中的特殊情况。 6、折射角（γ）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫作折射角，如图。 7、惠更斯原理 （1）惠更斯原理是对波的折射与反射现象的一种解释。 （2）惠更斯原理的内容为：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的波络面就是新的波面。 【深化点拨】 1．波的反射解题思路点拨：要解决波的反射问题，需要能够准确绘制波的传播线路图，作出入射波线，法线，反射波线来，标明入射角、反射角，再列出相关式子进行求解。 2．波的折射解题思路点拨 （1）频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同。 （2）波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。 （3）据v=λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。 1．下列现象属于波反射现象的是（     ） A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况 B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少声波的反射，从而达到隐形的目的 C．水波绕过水中的芦苇秆传播 D．在水里的人能听到岸上的声音 2．（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．雷达的工作原理是波的衍射 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 【波的反射与折射的比较】 比较 项目 波现象 波的反射 波的折射 传播方向 改变(θ反二θ入) 改变(θ反二θ折) 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 考点02 波的衍射 1、波的衍射定义：波 障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 2、发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸 时，才能观察到明显的衍射现象。 （1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。 （2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。 （3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件。 （4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。 3、波产生明显衍射的条件探究实验 （1）实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个狭缝。 （2）现象： ①狭缝宽度比波长大得多时，波的传播如同光沿直线传播一样，挡板后面产生一个阴影区。 ②狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时，波绕到挡板后面继续传播。 ③当狭缝宽度一定时，波长与狭缝相差不多时，有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得越来越不明显。 4、波的衍射图样：波发生衍射的图样如下 【深化点拨】 1．波的衍射解题思路点拨 （1）波的衍射是不需要条件的，但要发生明显的衍射必须满足一定的条件。 （2）波长相对小孔（或障碍物）尺寸越长，衍射现象越明显。 （3）一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 2．对衍射现象的理解 （1）关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。 （2）波的衍射实质分析：波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔（或障碍物）后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 （3）衍射现象与观察的矛盾：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。 1．下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（图甲、乙）或障碍物（图丙、丁）的示意图，相邻实线间的距离等于一个波长，其中能发生明显衍射现象的有（     ） A．只有甲、乙、丁 B．只有甲、丁 C．只有乙、丙 D．只有甲、丙 2．（多选）下列事实属于明显的衍射现象的是（　　） A．池塘里的水波，遇到突出水面的小石块，小石块对波的传播没有影响 B．水波前进方向上有一障碍物，其后面没有水波传播过去 C．水波前进方向上有一个带小孔的屏，水波通过小孔传播到屏后的区域 D．以上都是 3．横波能发生衍射现象，纵波___________（填“能”、“不能”）发生衍射现象。如图所示，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，可移动N使狭缝的距离___________（两空选填“减小”、“增大”）。    波的反射、折射和衍射的综合应用及解题步骤 1.波的衍射：衍射是波特有的现象，指波绕过障碍物继续传播的现象。 （1）核心条件：只有当缝、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。 （2）避坑点： “明显”二字是关键：其实任何波都能发生衍射，只是如果障碍物太大，衍射现象不明显，肉眼看不出来，表现为“直线传播”。 波长越长越容易衍射：这就是为什么“闻其声不见其人”（声波波长长，易绕过墙壁），而光波波长短，很难绕过墙壁。 2.波的反射与折射：当波从一种介质传播到另一种介质（或遇到界面）时，物理量的变化情况是常考点。 （1）反射：波返回原介质。 不变量：频率 f、波速 v、波长λ都不变（因为介质没变，波源没变）。 （2）折射：波进入新介质。 不变量：频率f不变（由波源决定，就像你说话的声音传到水里，音调不会变）。 变量：波速v改变（由介质决定），导致波长λ改变（根据 v=λf）。 （3）避坑点：题目若问“光/声波从空气进入水中”，一定要先判断波速怎么变，再根据频率不变推导波长变化。例如声波在水中速度变大，所以波长变长；光波在水中速度变小，所以波长变短。 3.惠更斯原理：必须“理解子波概念” （1）核心内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作是发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。 （2）应用：用来解释为什么波能绕过障碍物（衍射）以及为什么波进入新介质会改变方向（折射）。 （3）避坑点：不需要死记硬背定义，但要理解它解释了波的“扩散”特性。 角度01 波的衍射 1．一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处发生折射。如图所示，水波在深水区的波长较长．水波在深水区（　　） A．波速较大 B．波速较小 C．频率较大 D．频率较小 2．关于波的反射和折射，下列说法正确的是（　　） A．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象 B．地震波在向上传播的过程中，传播速度发生了改变，则同时发生了折射 C．波的传播方向发生了改变，一定是发生了折射 D．波的传播方向发生了改变，一定是发生了反射 3．（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．波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时，宽度越小衍射越明显 D．不论横波和纵波，都能发生衍射现象 4．已知声波在空气和水中的传播速度大小分别为340m/s和1500m/s。类比光的传播规律可知，当声波从______斜射入______中时可能发生全反射现象，临界角约为______°（保留3位有效数字）。 角度02 波的反射和折射 5．一列简谐横波在t=0.2s时的波形图如图甲所示，波上B质点的振动如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该波的传播速度为2.0m/s B．该波从空气中传入水中时，频率不变 C．质点A比质点B靠近波源 D．该波遇到直径为4m的障碍物时不会发生衍射现象 6．杜甫在《曲江》中写道：“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。”平静水面上的处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播（可视为简谐波），、、三点与在同一条直线上。某时刻在波谷且与水平面的高度差为，、在不同的波峰上，其波形如图中虚线所示。已知波速为，、在水平方向的距离为。则下列说法不正确的是（     ） A．水波通过尺寸为的障碍物能发生明显衍射 B．到达第一个波峰的时刻，比滞后 C．经过的时间，质点、之间的距离为 D．从图示时刻开始计时，点的振动方程是 7．（多选）一简谐横波沿轴方向传播，已知时的波形图如图甲所示，图乙是处的质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该简谐横波沿轴正方向传播 B．该简谐横波的波速为 C．该简谐横波遇到尺寸为的障碍物时，不能发生衍射 D．处的质点，在时到达平衡位置，且沿轴负方向运动 8．（多选）下列关于波的衍射的说法正确的是（     ） A．波的衍射现象必须具备一定的条件才能发生，否则不可能发生衍射现象 B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长 C．声波容易发生明显衍射现象是因为声波波长较大 D．缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多时，衍射现象明显 9．人眼的瞳孔直径约为3mm，若视觉感受最灵敏的光波长为550nm，则人眼最小分辨角是___________，在教室的黑板上，画一等号，其两横线相距2mm，坐在离黑板10m处的同学___________分辨这两条横线（填能或不能） 【例1】（上海·高考真题）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．降低波源频率 C．增加波源距桥墩的距离 D．减小波源距桥墩的距离 【深化点拨】 （1）考查波的衍射现象，当障碍物尺寸比波长大很多时，衍射现象不明显，波难以绕到障碍物后方。 （2）考查波长、频率的关系，在同一介质中波速不变，降低波源频率，对应的波长会变大，更容易发生明显衍射。 （3）考查发生明显衍射的条件，障碍物尺寸接近或者小于波长，波才能绕过障碍物传到障碍物后面。 （4）考查衍射的影响因素，障碍物本身的尺寸固定时，改变波源到障碍物的距离，不会改变衍射能否发生。 【变式1-1】如图所示是观察水波衍射的实验装置。AC和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，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（　　） A．图中孔AB的尺寸太大，不能观察到水波的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前相邻两波纹间的距离小于挡板后相邻两波纹间的距离 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 【变式1-2】如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。某同学现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，他可以采取的办法是（　　） A．N板向下移动 B．减小波源的频率 C．增大波源的振幅 D．减小波源与挡板的距离 【变式1-3】（多选）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。时，离点的质点开始振动；时，离点的质点开始振动，此时质点第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 B．该波传播速度为 C．时，质点的振动方向向上 D．该波遇到尺寸为的障碍物不会发生明显衍射现象 ⚡基础速刷 1．在波的反射现象中，反射波跟入射波不相同的量是（　　） A．波长 B．波速 C．频率 D．振幅 2．下列现象中，属于共振现象的是（     ） A．歌剧演员依靠声音把玻璃杯震碎 B．下雨前雷声隆隆不绝 C．在山谷里说话有回声 D．湖面上的树叶随水波荡漾 3．（多选）下列现象与波的反射有关的是（　　） A．在山谷中大声喊可以听到回声 B．振动的音叉在水面产生涟漪 C．夏日的雷声轰鸣不绝 D．声呐可以用来探测海底深度 4．（多选）关于机械波的概念，下列说法中正确的是（　　） A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 B．机械波在不同介质中传播，波速不同 C．波在任何情况下都能发生明显的衍射现象 D．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等 5．海面倒映着美丽的白塔，这是由光的反射引起的，机械波在遇到障碍物发生反射时遵从的规律与光的反射所遵从的规律类似，这一规律是______。波绕过障碍物进入其阴影区继续传播的现象叫作______。 🚀能力跃升 6．如图所示，沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为160m/s下列说法正确的是（     ） A．图示时刻质点b的加速度正在减小 B．从图示时刻开始，经过0.03s，质点a通过的路程为0.6m C．从图示时刻开始，再经过0.005s质点b恰好到达波谷 D．若发生明显衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸可能是3m 7．蟾在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾的鸣叫频率不变，下列选项正确的是（　　） A．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动 B．水面上的落叶遇到水波后会随波逐流 C．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波 D．水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象 8．下列生活中的现象属于衍射现象的是（　　） A．在医院里，医生用“彩超”给病人检查身体 B．旋转一支敲响的音叉，人在同一位置听到的声音会时大时小 C．警车响着警笛从行人旁经过，行人听到警笛声的音调由高变低 D．开着门的屋子里面有人在说话，屋外墙后面的人隔着墙能听到 9．（多选）在O点有一波源，t=0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波。t1=4s时，距离O点为3m的A点第一次达到波峰；t2=7s时，距离O点为4m的B点第一次达到波谷。则以下说法正确的是（　　） A．该波与固有频率为0.5Hz的物体可以产生共振 B．该波遇到大小为4m的障碍物，可以发生明显的衍射现象 C．该横波的波速为1m/s D．距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末 10．喇叭播放的音乐中，高音（频率大）和低音（频率小）的声波哪个更容易绕过高墙？俗话说：“隔墙有耳”，我们可以听到从墙外传过来的声音，却看不到人，说明声波可以发生衍射，光波不能发生衍射，这种说法对吗？ 🌟思维挑战 11．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因，从波传播的角度分析，特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远。声波传播规律与光波在介质中传播规律类似。类比光线，用“声线”来描述声波的传播路径。地面上方一定高度S处有一个声源，发出的声波在空气中向周围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）。已知气温越高的地方，声波传播速度越大。下列说法正确的是（     ） A．从M点到N点声波波长变短 B．S点气温低于地面 C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，则从M点到N点声音不减弱 D．若将同一声源移至N点，发出的声波不能沿图中声线NMS传播到S点 12．如图所示，实线是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图，则下列说法正确的是（　　） A．这列波的波长为12m B．在t=0.2s时，x=6cm处的质点速度沿y轴正方向 C．这列波的波速可能为0.4m/s D．这列波遇到5m宽的物体，能发生明显的衍射现象 13．（多选）位于坐标原点O的波源，从时刻开始沿y轴负方向振动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波。某时刻在之间第一次出现如图所示的波形，此时质点P、Q的位移大小相等，方向相反，且从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置和质点Q第一次回到平衡位置所用时间之比为。已知时质点Q恰好第一次到达波峰处，则以下说法正确的是（　　）    A．图示时刻P、Q两质点的加速度大小相等、方向相反 B．若能发生稳定干涉，该波所遇到的波的频率为Hz C．从时刻开始，当质点P第二次到达波峰时，m处的质点经过的路程为10cm D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为80m的障碍物，这列波不能发生衍射现象 14．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？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3.3节 波的反射、折射和衍射 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 波的反射与折射 考点02 波的衍射 03 避坑指南·解题通法 角度01 波的衍射 角度02 波的反射和折射 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.记住波的反射定律，理解反射波波长、波速、频率都不变。 2.了解波的折射现象，知道折射时频率不变，波速、波长发生改变。 3.理解波的衍射定义，掌握发生明显衍射的条件：障碍物尺寸比波长小或相差不多。 4.知道衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。 1.回声就是声波的反射现象；波反射前后，在同种介质，波速不变。 2.波发生折射本质是波在两种介质中传播速度不同。 3.明显衍射需要满足条件；衍射现象不需要条件，任何波都能衍射。 4.波长越长，越容易发生明显衍射。 知识导图 考点01 波的反射与折射 1、波的反射的定义：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。 2、反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。 （1）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 （2）波遇到两种介质界面时，总存在反射。 3、对波的反射的特点 （1）入射角与反射角： 入射角：入射线与法线的夹角，如图中的α。 反射角：反射线与法线的夹角，如图中的β。 （2）反射规律： ①波又回到原介质中。 ②β=α。 ③反射线、法线与入射线，三线共面，且反射线与入射线分居法线两侧。 4、波的折射定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。（同初中光的折射）。 5、波的折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在介质I中的波速与波在介质Ⅱ中的波速之比，即。 （1）当时，，折射波线偏向法线。 （2）当时，，折射波线偏离法线。 （3）当垂直界面入射（i=0）时，γ=0，波的传播方向不改变，是波的折射中的特殊情况。 6、折射角（γ）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫作折射角，如图。 7、惠更斯原理 （1）惠更斯原理是对波的折射与反射现象的一种解释。 （2）惠更斯原理的内容为：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的波络面就是新的波面。 【深化点拨】 1．波的反射解题思路点拨：要解决波的反射问题，需要能够准确绘制波的传播线路图，作出入射波线，法线，反射波线来，标明入射角、反射角，再列出相关式子进行求解。 2．波的折射解题思路点拨 （1）频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同。 （2）波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。 （3）据v=λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。 1．下列现象属于波反射现象的是（     ） A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况 B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少声波的反射，从而达到隐形的目的 C．水波绕过水中的芦苇秆传播 D．在水里的人能听到岸上的声音 【答案】A 【详解】A．声呐的工作原理是发射超声波后，超声波遇到周围物体的界面发生反射，接收回波来确定物体分布，属于波的反射现象，故A正确； B．隐形飞机的设计是通过特殊外形和涂层，减少雷达波（电磁波）的反射，避免回波被探测到，本质是利用了波的反射特性来削弱反射信号，故B错误； C．水波绕过障碍物芦苇秆传播，是波的衍射现象，不属于反射，故C错误； D．水里的人听到岸上的声音，是声波从空气传入水中，属于波的折射（波的透射进入第二种介质）现象，不属于反射，故D错误。 故选A。 2．（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．雷达的工作原理是波的衍射 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 【详解】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，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，利用了波的反射，故A正确； B．隐形飞机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，在雷达发射电磁波遇到飞机，电磁波大部分被吸收，反射回来的电磁波极少，屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确； C．雷达的工作原理是发射电磁波遇到障碍后电磁波返回，利用了波的反射，而非衍射，故C错误； 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。 故选ABD。 【波的反射与折射的比较】 比较 项目 波现象 波的反射 波的折射 传播方向 改变(θ反二θ入) 改变(θ反二θ折) 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 考点02 波的衍射 1、波的衍射定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 2、发生明显衍射的条件：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。 （1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。 （2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。 （3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件。 （4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。 3、波产生明显衍射的条件探究实验 （1）实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个狭缝。 （2）现象： ①狭缝宽度比波长大得多时，波的传播如同光沿直线传播一样，挡板后面产生一个阴影区。 ②狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时，波绕到挡板后面继续传播。 ③当狭缝宽度一定时，波长与狭缝相差不多时，有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得越来越不明显。 4、波的衍射图样：波发生衍射的图样如下 【深化点拨】 1．波的衍射解题思路点拨 （1）波的衍射是不需要条件的，但要发生明显的衍射必须满足一定的条件。 （2）波长相对小孔（或障碍物）尺寸越长，衍射现象越明显。 （3）一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 2．对衍射现象的理解 （1）关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。 （2）波的衍射实质分析：波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔（或障碍物）后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 （3）衍射现象与观察的矛盾：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。 1．下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（图甲、乙）或障碍物（图丙、丁）的示意图，相邻实线间的距离等于一个波长，其中能发生明显衍射现象的有（     ） A．只有甲、乙、丁 B．只有甲、丁 C．只有乙、丙 D．只有甲、丙 【答案】A 【详解】明显衍射的条件是孔或障碍物的尺寸与波长相近。题图中相邻实线间距为一个波长，图甲、乙中小孔的宽度与波长相近，图丁中障碍物的宽度与波长相近，均能发生明显衍射；图丙中障碍物的宽度明显大于波长，不能发生明显衍射。故发生明显衍射的是甲、乙、丁。 故选A。 2．（多选）下列事实属于明显的衍射现象的是（　　） A．池塘里的水波，遇到突出水面的小石块，小石块对波的传播没有影响 B．水波前进方向上有一障碍物，其后面没有水波传播过去 C．水波前进方向上有一个带小孔的屏，水波通过小孔传播到屏后的区域 D．以上都是 【答案】AC 【详解】A．衍射现象的定义为：波遇到障碍物或小孔时，绕过障碍物/小孔继续传播的现象，发生明显衍射的条件是障碍物/小孔的尺寸与波长相差不多或更小。水波遇到小石块后传播不受影响，说明水波绕过了尺寸较小的小石块继续传播，属于衍射现象，故A正确； B．障碍物后方没有水波传播，说明水波没有绕过障碍物，不属于衍射现象，故B错误； C．水波通过小孔传播到屏后的区域，是波绕过小孔的衍射现象，故C正确； D．B选项不属于衍射现象，故D错误。 故选AC。 3．横波能发生衍射现象，纵波___________（填“能”、“不能”）发生衍射现象。如图所示，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，可移动N使狭缝的距离___________（两空选填“减小”、“增大”）。    【答案】 能 减小 【详解】[1]一切波均能发生衍射现象，所以纵波也能发生衍射现象； [2]由题意可知，根据 v=λf 当减小波源的频率，波长增大，或移动N使狭缝的距离减小都可以使衍射现象更加明显，能使A处水发生振动，故填减小； 波的反射、折射和衍射的综合应用及解题步骤 1.波的衍射：衍射是波特有的现象，指波绕过障碍物继续传播的现象。 （1）核心条件：只有当缝、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。 （2）避坑点： “明显”二字是关键：其实任何波都能发生衍射，只是如果障碍物太大，衍射现象不明显，肉眼看不出来，表现为“直线传播”。 波长越长越容易衍射：这就是为什么“闻其声不见其人”（声波波长长，易绕过墙壁），而光波波长短，很难绕过墙壁。 2.波的反射与折射：当波从一种介质传播到另一种介质（或遇到界面）时，物理量的变化情况是常考点。 （1）反射：波返回原介质。 不变量：频率 f、波速 v、波长λ都不变（因为介质没变，波源没变）。 （2）折射：波进入新介质。 不变量：频率f不变（由波源决定，就像你说话的声音传到水里，音调不会变）。 变量：波速v改变（由介质决定），导致波长λ改变（根据 v=λf）。 （3）避坑点：题目若问“光/声波从空气进入水中”，一定要先判断波速怎么变，再根据频率不变推导波长变化。例如声波在水中速度变大，所以波长变长；光波在水中速度变小，所以波长变短。 3.惠更斯原理：必须“理解子波概念” （1）核心内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作是发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。 （2）应用：用来解释为什么波能绕过障碍物（衍射）以及为什么波进入新介质会改变方向（折射）。 （3）避坑点：不需要死记硬背定义，但要理解它解释了波的“扩散”特性。 角度01 波的衍射 1．一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处发生折射。如图所示，水波在深水区的波长较长．水波在深水区（　　） A．波速较大 B．波速较小 C．频率较大 D．频率较小 【答案】A 【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．根据可知，折射后频率不变，水波在深水区的波长较长，所以水波在深水区波速较大，故A正确，B错误。 故选A。 2．关于波的反射和折射，下列说法正确的是（　　） A．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象 B．地震波在向上传播的过程中，传播速度发生了改变，则同时发生了折射 C．波的传播方向发生了改变，一定是发生了折射 D．波的传播方向发生了改变，一定是发生了反射 【答案】A 【详解】A．在空旷的山谷里叫喊，听到回音，是声波遇到山谷壁等障碍物反射回来的现象，符合波的反射定义，故A正确； B．地震波向上传播时，传播速度改变，但如果波垂直入射，传播方向不变，故B错误； CD．波的传播方向改变可能是反射或折射所致，故CD错误。 故选A。 3．（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．波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时，宽度越小衍射越明显 D．不论横波和纵波，都能发生衍射现象 【答案】BCD 【详解】A．潜水艇利用声呐探测物体，用的是波的反射原理，通过接收反射回波定位物体，不是折射原理，故A错误； B．隐形飞机表面的特殊涂层可以吸收雷达发射的电磁波，减少电磁波的反射，使雷达无法接收足够的回波，从而达到隐形目的，故B正确； C．波发生明显衍射的条件是狭缝尺寸与波长相近或更小。当波长一定时，狭缝宽度越小，越满足明显衍射的条件，衍射越明显，故C正确； D．衍射是一切波特有的性质，横波、纵波都属于波，都能发生衍射现象，故D正确。 故选BCD。 4．已知声波在空气和水中的传播速度大小分别为340m/s和1500m/s。类比光的传播规律可知，当声波从______斜射入______中时可能发生全反射现象，临界角约为______°（保留3位有效数字）。 【答案】 空气 水 13.1 【详解】[1][2]根据题意，声波在空气中的传播速度为340m/s，在水中的传播速度为1500m/s，类比光的全反射现象，声波从传播速度较慢的介质（空气）斜射入传播速度较快的介质（水）中时，可能发生全反射现象。 [3]类比光的折射时的折射率，可得声波的空气中的相对折射率 则发生全反射时的临界角 查表可得C=13.1° 角度02 波的反射和折射 5．一列简谐横波在t=0.2s时的波形图如图甲所示，波上B质点的振动如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该波的传播速度为2.0m/s B．该波从空气中传入水中时，频率不变 C．质点A比质点B靠近波源 D．该波遇到直径为4m的障碍物时不会发生衍射现象 【答案】B 【详解】A．由题图可知波长为0.4m，周期为0.4s，则该波的传播速度为，故A错误； B．频率由波源决定，所以该波从空气中传入水中时，频率保持不变，故B正确； C．由图乙可知，t=0.2s时刻质点B向上振动，根据“上下坡”法可知，该波沿x轴正方向传播，所以质点B比质点A靠近波源，故C错误； D．当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小时，能观察到明显的衍射现象，由于该波波长为0.4m，所以波遇到直径为4m的障碍物时不会发生明显的衍射现象，但会发生衍射现象，故D错误。 故选B。 6．杜甫在《曲江》中写道：“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。”平静水面上的处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播（可视为简谐波），、、三点与在同一条直线上。某时刻在波谷且与水平面的高度差为，、在不同的波峰上，其波形如图中虚线所示。已知波速为，、在水平方向的距离为。则下列说法不正确的是（     ） A．水波通过尺寸为的障碍物能发生明显衍射 B．到达第一个波峰的时刻，比滞后 C．经过的时间，质点、之间的距离为 D．从图示时刻开始计时，点的振动方程是 【答案】C 【详解】A．、在水平方向的距离为，则水波的波长为，则水波通过尺寸的障碍物能发生明显衍射，故A正确； B．由图可知，点与振源间的距离为，点与振源间的距离为，则到达第一个波峰的时刻，比滞后，故B正确； C．质点不能随波迁移，由图可知质点、之间的距离为，故C错误； D．质点振动的振幅为，周期 圆频率 从图示时刻开始计时，即质点处从负的最大位移处开始振动，则点的振动方程是 ，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 7．（多选）一简谐横波沿轴方向传播，已知时的波形图如图甲所示，图乙是处的质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该简谐横波沿轴正方向传播 B．该简谐横波的波速为 C．该简谐横波遇到尺寸为的障碍物时，不能发生衍射 D．处的质点，在时到达平衡位置，且沿轴负方向运动 【答案】AD 【详解】A．图乙是处的质点的振动图像，可推知时质点在平衡位置向轴正方向振动，根据甲图和“上下坡”法可知该简谐横波沿轴正方向传播，故A正确； B．周期为，波长为，根据可知波速为，故B错误； C．波长为，该简谐横波遇到尺寸为的障碍物时，波长小于障碍物尺寸，不能发生明显的衍射现象，但可发生衍射，故C错误； D．时，相比图甲经过，则波形图向前移动，可知处的质点，在时到达平衡位置，且沿y轴负方向运动，波形图如下 故D正确。 故选AD。 8．（多选）下列关于波的衍射的说法正确的是（     ） A．波的衍射现象必须具备一定的条件才能发生，否则不可能发生衍射现象 B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长 C．声波容易发生明显衍射现象是因为声波波长较大 D．缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多时，衍射现象明显 【答案】CD 【详解】A．衍射是波的固有属性，一切波在任何情况下都能发生衍射现象，故A错误； B．观察水波明显衍射的条件是狭缝宽度与水波波长相近，甚至比波长更小，若狭缝宽度远大于波长，波会沿直线传播，几乎观察不到明显的衍射现象，故B错误； C．日常可闻的声波波长较大，和常见障碍物（比如墙、门缝）的尺寸相近，因此声波容易发生明显衍射，故C正确； D．当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸和波长相差不多，甚至比波长更小时，会出现十分明显的衍射现象，故D正确。 故选 CD。 9．人眼的瞳孔直径约为3mm，若视觉感受最灵敏的光波长为550nm，则人眼最小分辨角是___________，在教室的黑板上，画一等号，其两横线相距2mm，坐在离黑板10m处的同学___________分辨这两条横线（填能或不能） 【答案】 2.24×10-4rad 不能 【详解】[1]根据瑞利判据，当两个点光源分开的角度能使得两个光源衍射后的艾里斑中心最大值错开到对方的一级暗纹的时候，认为可以分辨，此角度为 [2]又根据弧度制以及一级近似可以知道，两物点的距离除以他到人眼的距离，可以近似认为是此张角的弧度，所以 故恰能分辨这两条横线时，人离黑板的距离为 在离黑板10m处的同学不能分辨这两条横线。 【例1】（上海·高考真题）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．降低波源频率 C．增加波源距桥墩的距离 D．减小波源距桥墩的距离 【答案】B 【详解】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显．故A错误，B正确．C、D错误．故选B． 【深化点拨】 （1）考查波的衍射现象，当障碍物尺寸比波长大很多时，衍射现象不明显，波难以绕到障碍物后方。 （2）考查波长、频率的关系，在同一介质中波速不变，降低波源频率，对应的波长会变大，更容易发生明显衍射。 （3）考查发生明显衍射的条件，障碍物尺寸接近或者小于波长，波才能绕过障碍物传到障碍物后面。 （4）考查衍射的影响因素，障碍物本身的尺寸固定时，改变波源到障碍物的距离，不会改变衍射能否发生。 【变式1-1】如图所示是观察水波衍射的实验装置。AC和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，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（　　） A．图中孔AB的尺寸太大，不能观察到水波的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前相邻两波纹间的距离小于挡板后相邻两波纹间的距离 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 【答案】B 【详解】A．图中孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故A错误； B．孔的尺寸比波长小或与波长差不多才能观察到明显的衍射现象，图中孔的尺寸与波长差不多，如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象，故B正确； C．因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故C错误； D．波速由介质决定，故波速不变，由可知，若使波源频率增大，则波长变小，如果孔的大小不变，则衍射现象变得更加不明显，故D错误。 故选B。 【变式1-2】如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。某同学现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，他可以采取的办法是（　　） A．N板向下移动 B．减小波源的频率 C．增大波源的振幅 D．减小波源与挡板的距离 【答案】B 【详解】P点的水没有振动起来，说明P点波没有明显衍射过去，原因是MN间的缝太宽或波长太小，因此若使P点的水振动起来，可采用N板上移减小小孔的间距；也可以增大水波的波长，由于传播速度不变，根据可知，即减小振源的频率。 故选B。 【变式1-3】（多选）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。时，离点的质点开始振动；时，离点的质点开始振动，此时质点第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 B．该波传播速度为 C．时，质点的振动方向向上 D．该波遇到尺寸为的障碍物不会发生明显衍射现象 【答案】AC 【详解】A．从到，质点A第3次回到平衡位置，经过了个周期，即 解得 故A正确； B．从到，波从质点A传播到质点B，传播速度为 故B错误； C．时，质点A振动方向向下，时，质点A第3次回到平衡位置，经过了个周期，振动方向向上，故C正确； D．该波的波长为 当缝、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，能观察到显著的衍射效应，故D错误。 故选AC。 ⚡基础速刷 1．在波的反射现象中，反射波跟入射波不相同的量是（　　） A．波长 B．波速 C．频率 D．振幅 【答案】D 【详解】反射波跟入射波波速相同、频率相同、波长相同；波在传播及反射过程中能量有损失，故振幅逐渐变小。结合选项内容可知，D正确，ABC错误。 故选D。 2．下列现象中，属于共振现象的是（     ） A．歌剧演员依靠声音把玻璃杯震碎 B．下雨前雷声隆隆不绝 C．在山谷里说话有回声 D．湖面上的树叶随水波荡漾 【答案】A 【详解】A．歌剧演员发出的声波使玻璃杯振动；当声波频率等于玻璃杯固有频率时，玻璃杯发生共振，振幅显著增大，属于共振现象，故A正确； B．雷声隆隆不绝主要是声波经云层、山体等多次反射形成的回声，属于声波反射现象，不是共振，故B错误； C．山谷中的回声是声波遇到障碍物反射后返回形成的，属于声波反射现象，不是共振，故C错误； D．树叶随水波荡漾是水波作用下的运动，题干未给出驱动力频率等于树叶振动系统固有频率，也未体现振幅达到最大，不能判为共振，故D错误。 故选A。 3．（多选）下列现象与波的反射有关的是（　　） A．在山谷中大声喊可以听到回声 B．振动的音叉在水面产生涟漪 C．夏日的雷声轰鸣不绝 D．声呐可以用来探测海底深度 【答案】ACD 【详解】A．山谷听到回声，是声波遇到山体发生反射形成回声，故A正确； B．音叉在水面产生涟漪，是振动激起水波，和反射无关，故B错误； C．雷声轰鸣不绝，雷声在云层、地面之间多次反射，形成连绵不绝的雷声，故C正确； D．声呐探测海底深度，利用超声波发射出去，遇到海底反射回来，测往返时间算深度，故D正确。 故选ACD。 4．（多选）关于机械波的概念，下列说法中正确的是（　　） A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 B．机械波在不同介质中传播，波速不同 C．波在任何情况下都能发生明显的衍射现象 D．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等 【答案】BD 【详解】A．横波中质点振动的方向垂直于波传播的方向，纵波中质点振动的方向平行于波传播的方向，A错误； B．机械波的波速由介质决定，则机械波在不同介质中传播，波速不同，B正确； C．波在任何情况下都能发生衍射现象，只是当障碍物后孔的尺寸比波长小或差不多时能发生明显的衍射现象，C错误； D．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等，D正确。 故选BD。 5．海面倒映着美丽的白塔，这是由光的反射引起的，机械波在遇到障碍物发生反射时遵从的规律与光的反射所遵从的规律类似，这一规律是______。波绕过障碍物进入其阴影区继续传播的现象叫作______。 【答案】 波的反射定律 波的衍射 【详解】[1][2]机械波在遇到障碍物发生反射时遵从的规律与光的反射所遵从的规律类似，这一规律是波的反射定律，波绕过障碍物进入其阴影区继续传播的现象叫作波的衍射。 🚀能力跃升 6．如图所示，沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为160m/s下列说法正确的是（     ） A．图示时刻质点b的加速度正在减小 B．从图示时刻开始，经过0.03s，质点a通过的路程为0.6m C．从图示时刻开始，再经过0.005s质点b恰好到达波谷 D．若发生明显衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸可能是3m 【答案】D 【详解】A．点位于平衡位置下方，且右行波中波形向上处的质点向下振动。质点正在远离平衡位置，回复加速度始终指向平衡位置，其大小正在增大，故A错误； B．相邻波峰的横坐标相差，故 由波速公式 整理得 由图得振幅 质点从平衡位置开始振动，经过相当于一个周期再经过，故，故B错误； C．点的位移为 右行波中该处波形向上，质点向下振动。从向下至波谷的相位变化为，故，故C错误； D．由B项计算得 发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相当，与该波波长相当，故D正确。 故选D。 7．蟾在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾的鸣叫频率不变，下列选项正确的是（　　） A．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动 B．水面上的落叶遇到水波后会随波逐流 C．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波 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】A 【详解】A．落叶本身不振动，遇到水波后，在水波的周期性驱动力作用下做受迫振动，A正确； B．机械波传播过程中，介质中的质点仅在自身平衡位置附近振动，不会随波迁移，因此落叶不会随波逐流，B错误。 C．声波是纵波，可知，岸边的人接收到鸣叫的是纵波，C错误； D．当波长与障碍物的尺寸相差不多时，能够发生明显衍射现象，可知，波长一定时，水波遇到小石头比大石头更容易发生衍射，D错误。 故选A。 8．下列生活中的现象属于衍射现象的是（　　） A．在医院里，医生用“彩超”给病人检查身体 B．旋转一支敲响的音叉，人在同一位置听到的声音会时大时小 C．警车响着警笛从行人旁经过，行人听到警笛声的音调由高变低 D．开着门的屋子里面有人在说话，屋外墙后面的人隔着墙能听到 【答案】D 【详解】衍射现象是指波在传播过程中遇到障碍物或狭缝时，发生方向改变，绕过障碍物继续传播的现象。以下是对各选项的分析： A．医生用“彩超”检查身体，利用的是超声波的多普勒效应（波源与观察者相对运动引起的频率变化），与衍射无关，故A错误； B．旋转敲响的音叉，声音时大时小，主要源于声波的干涉（波的叠加导致强度变化）或方向性变化，并非绕过障碍物的衍射，故B错误； C．警车经过时警笛音调变化，是由于多普勒效应（相对运动导致频率变化），与衍射无关，故C错误； D．屋外墙后的人能听到屋内声音，是因为声波在传播过程中遇到墙壁（障碍物）时发生衍射，绕过墙壁继续传播，符合衍射现象的定义，故D正确。 故选D。 9．（多选）在O点有一波源，t=0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波。t1=4s时，距离O点为3m的A点第一次达到波峰；t2=7s时，距离O点为4m的B点第一次达到波谷。则以下说法正确的是（　　） A．该波与固有频率为0.5Hz的物体可以产生共振 B．该波遇到大小为4m的障碍物，可以发生明显的衍射现象 C．该横波的波速为1m/s D．距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末 【答案】BC 【详解】AC．设波速为，周期为，波源起振方向向上。 对A点（距点），波传到A的时间为，A起振向上，第一次到达波峰需要额外，总时间满足 对B点（距点），波传到B的时间为，B起振向上，第一次到达波谷需要额外，总时间满足 联立方程解得， 进一步得频率 共振条件是驱动力频率等于物体固有频率，该波频率为，不能发生共振，故A错误，C正确。 B．波长 明显衍射的条件是障碍物尺寸与波长相近或更小，该波波长，障碍物尺寸为，满足条件，可以发生明显衍射，故B正确； D．波传播到距点处的时间 即该质点第一次开始振动的时刻是，故D错误。 故选BC。 10．喇叭播放的音乐中，高音（频率大）和低音（频率小）的声波哪个更容易绕过高墙？俗话说：“隔墙有耳”，我们可以听到从墙外传过来的声音，却看不到人，说明声波可以发生衍射，光波不能发生衍射，这种说法对吗？ 【详解】根据可知，在同一介质中，波的传播速度相同，频率大，则波长较短，频率小，波长长，更容易发生明显衍射；衍射是波特有的现象，声波、光波均能发生衍射现象，故题目说法错误。 🌟思维挑战 11．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因，从波传播的角度分析，特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远。声波传播规律与光波在介质中传播规律类似。类比光线，用“声线”来描述声波的传播路径。地面上方一定高度S处有一个声源，发出的声波在空气中向周围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）。已知气温越高的地方，声波传播速度越大。下列说法正确的是（     ） A．从M点到N点声波波长变短 B．S点气温低于地面 C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，则从M点到N点声音不减弱 D．若将同一声源移至N点，发出的声波不能沿图中声线NMS传播到S点 【答案】A 【详解】A．声波传播过程中的频率 保持不变，由图可知声线向下偏折，向着波速较小的介质方向偏折，说明越靠近地面声速越小，即从 点到 点声波的传播速度 变小，根据波速公式 可知从 点到 点声波的波长变短，故A正确； B．由A选项分析可知越靠近地面的地方声速越小，结合题意已知气温越高的地方声波传播速度越大可知，越靠近地面气温越低，即 点气温高于地面气温，故B错误； C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，由于声波在向外传播的过程中波阵面不断扩大，单位面积上分布的声波能量不断减小，所以从 点到 点声音依然会减弱，故C错误； D．声波传播规律与光波在介质中传播规律类似，根据波的传播路径具有可逆性可知，若将同一声源移至 点，发出的声波能沿图中声线传播到 点，故D错误。 故选A。 12．如图所示，实线是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图，则下列说法正确的是（　　） A．这列波的波长为12m B．在t=0.2s时，x=6cm处的质点速度沿y轴正方向 C．这列波的波速可能为0.4m/s D．这列波遇到5m宽的物体，能发生明显的衍射现象 【答案】C 【详解】A．根据图中虚线可以看出波长为12cm，选项A错误； B．因为波沿x轴正方向传播，根据平移法，可以得到在t=0.2s时，x=6cm处的质点速度沿y轴负方向，选项B错误； C．根据图像可知，波传播的距离 波的速度 选项C正确； D．因为波长远小于5m，所以不会发生明显的衍射现象，选项D错误。 故选C。 13．（多选）位于坐标原点O的波源，从时刻开始沿y轴负方向振动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波。某时刻在之间第一次出现如图所示的波形，此时质点P、Q的位移大小相等，方向相反，且从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置和质点Q第一次回到平衡位置所用时间之比为。已知时质点Q恰好第一次到达波峰处，则以下说法正确的是（　　）    A．图示时刻P、Q两质点的加速度大小相等、方向相反 B．若能发生稳定干涉，该波所遇到的波的频率为Hz C．从时刻开始，当质点P第二次到达波峰时，m处的质点经过的路程为10cm D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为80m的障碍物，这列波不能发生衍射现象 【答案】ABC 【详解】A．图示时刻P、Q两质点位移等大、反向，则加速度大小相等、方向相反，故A正确； B．设质点P的平衡位置到坐标原点的距离为x，波的传播速度为v，则从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置的时间 质点Q第一次回到平衡位置的时间 由题意知 联立可得 因为时质点Q恰好第一次到达波峰处，所以 可得 ， 其频率 发生干涉时，两列波的频率相同，故B正确； C．质点P从开始振动到第二次出现波峰所用的时间为 波从P点传到处所需时间为 则处的质点振动时间为 即T，质点在一个周期内的路程为8cm，所以处的质点路程为10cm，故C正确； D．衍射现象是波的特性，衍射一定能发生，障碍物尺寸80m大于该波的波长12m，不能发生明显衍射现象，故D错误。 故选ABC。 14．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？ 【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 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $