物理人教版 (2019)3 波的反射、折射和衍射随堂练习题

3.3波的反射、折射和衍射提升优化（含解析）

一、单选题

1.关于机械波，下列说法中正确的是（   ）

A. 机械波的传播过程也是传递能量的过程               B. 机械波的频率与波源振动的频率无关

C. 机械波不能产生干涉、衍射现象                         D. 机械波能在真空中传播

2.如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波，传到A点的同时，沿x轴负方向传播的另一列横波恰传到B点，这一时刻A、B质点的速度方向相同。两列波的波速相同，波长都是2m，质点的振幅都是2cm，继续传播足够长的时间后（   ） 

A. 质点M的振幅是2cm                                           B. 质点M的振幅是4cm

C. 质点N（1.5m处）的振幅是4cm                         D. 质点M、N的振幅都是0

3.水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。这两列波相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样。下列说法中正确的是（   ） 

A. 这是水波的衍射现象                                           B. 这两个波源的振动频率相同

C. 加强区和减弱区在水面上的位置会发生变化        D. 这是水波特有的现象，其它波没有此类现象

4.振动情况完全相同的两波源 、 （图中未画出）形成的波在同一均匀介质中传播时发生干涉，如图所示为在某个时刻的干涉图样，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，下列说法正确的是（   ） 

A.  处为振动减弱点， 处为振动加强点

B.  处为振动加强点，所以 处质点的位移始终大于 处质点的位移

C. 再过半个周期，原来位于 处的质点运动到 处

D.  处质点到两波源 、 的路程差可能为半个波长

5.如图所示，在两列相干简谐横波的叠加区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷。两列波的振幅均0.1m，波速为2m/s，波长为0.2m，E、F两点分别是AB、BC连线的中点，下列说法正确的是（   ） 

A. A与C始终处于波峰 

B. 此时图中F正经过平衡位置且向下运动 

C. E经过0.2s的路程为1.6m 

D. A与D的竖直高度差始终为0.2m 

6.两列频率相同的简谐横波振幅分别为A1=4cm、A2=3cm，它们在某时刻的干涉图样如图所示，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），下列说法正确的是（   ） 

A. 质点A的振幅是1cm 

B. 质点C是振动减弱点 

C. 质点B此刻振动的速度最小 

D. 再过半个周期，质点D是振动加强点 

7.关于波的衍射，正确的是（ ）           

A. 波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象

B. 当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显

C. 孔越大，则衍射现象越明显

D. 当障碍物的尺寸与波长差不多时，会发生明显的衍射现象

8.在观察频率相同的两列波的干涉现象实验中，出现了稳定的干涉图样，下列说法中正确的是（　　）           

A. 振动加强是指合振动的振幅变大                         B. 振动加强的区域内各质点的位移始终不为零

C. 振动加强的区域内各质点都在波峰上                  D. 振动加强和减弱区域的质点随波前进

9.在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5cm，所用水波的波长为5cm，则如图所示的衍射图样中正确的是（   ）           

A.                             B.                             C.                             D. 

10.当两列水波发生干涉时，如果两列波的波谷在某点相遇，下列说法错误的是（   ）           

A. 该点的位移有时可能为0                                     B. 该点的振幅最大

C. 该点的位移始终最大                                           D. 该点的振动加强，且始终是加强的

11.关于衍射和干涉，以下说法正确的是（   ）           

A. 只有机械波才能发生衍射，次声波容易产生衍射现象

B. 当障碍物的尺寸比声波波长大得多时，容易产生衍射现象

C. 两个完全相同的波源，在其干涉的区域内，振动减弱点的位移始终为零

D. 两个完全相同的波源，在其干涉的区域内，振动加强点的位移始终最大

12.如图所示观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（   ）  

①此时能明显观察到波的衍射现象

②如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

③挡板前后波纹及间距离相等

④如果孔的大小不变，使波源频率增大，能明显观察到衍射现象．

A. 只有②④                           B. 只有②                           C. 只有①②③                           D. ①②③④

13.一游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动．可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为6.0s．当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐．地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船．在一个周期内，游客不能舒服登船的时间是（   ）           

A. 2.0 s                                    B. 3.0s                                    C. 4.0 s                                    D. 5.0 s

14.如图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域（图中虚线处），P是振动减弱区域中的一点，以下说法错误的是（   ） 

A. P点到两波源的距离差等于1.5λ

B. P点始终不振动

C. P点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强

D. 当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波谷也一定传到P点

15.下列说法中正确的是（   ）

A. 用比值法来定义加速度这个物理量，其表达式为a=

B. 奥斯特发现了电流的磁效应并总结得出了电磁感应定律

C. 机械波和电磁波本质上是不相同的，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象

D. 光在真空中传播的速度在不同惯性系可能不同

16.如图，P为直立于小河之中的一个实心桥墩，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，小河水面平静，现在S处于稳定拍打水面，使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是（   ）

A. 提高拍打水面的频率                                           B. 降低拍打水面的频率

C. 不需拍打，A也会振动起来                                 D. 无论怎样拍打，A都不会振动起来

二、综合题

17.在“观察水波的干涉”实验中得到如图所示的干涉图样．O1、O2为波源，实线表示波峰，虚线为P位置与波源连线，且O1P=O2P ．

（1）P点是振动加强点吗？

（2）若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上，则此后纸片运动情况是

18.一个人在船上测得，每经过5s有一个波峰经过船的锚链，他还通过目测估计出相邻两个波峰的距离是15m  ， 问：

（1）这时的波速是多少？

（2）船的固有频率是多大就会引起共振？

19.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x＝2 m、x＝4 m处。从t＝0时刻开始计时，当t＝15 s时质点Q刚好第4次到达波峰。

（1）求波速。

（2）写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。

答案解析

1.【答案】 A  

【解析】A、机械波的传播过程也是传递能量的过程；故A正确；

B、机械波的频率与波源振动的频率相同；故B错误；

C、机械波可以产生干涉及衍射现象；故C错误；

D、机械波的传播需要介质；不能在真空中传播；故D错误；

故选：A．

2.【答案】 B  

【解析】ABD．质点M到A、B的路程差为

所以质点M是振动加强点，振幅为

AD不符合题意，B符合题意；

C．质点N到A、B的路程差为

所以质点N是振动减弱点，振幅为

C不符合题意。

故答案为：B。

3.【答案】 B  

【解析】A．这是水波的干涉现象，A不符合题意；

B．形成稳定的干涉图案时，两列波的频率一定相同，B符合题意；

C．加强区和减弱区在水面上的位置是固定的，不会发生变化，C不符合题意；

D．干涉现象是波所特有的现象，只要是波，就一定能产生干涉现象，D不符合题意。

故答案为：B。

4.【答案】 D  

【解析】A．a处为谷谷相遇点，为振动加强点，b处为峰谷相遇点，为振动减弱点，A不符合题意；

B．c处为峰峰相遇点，为振动加强点，b处为峰谷相遇点，为振动减弱点，加强点的振幅大于减弱点的振幅，但是并非加强点的位移总大于减弱点的位移，B不符合题意；

C．质点只在平衡位置附近上下振动，但不随波迁移，C不符合题意；

D．b处质点为振动减弱点，则c到两波源 、 的路程差可能为半个波长，D符合题意。

故答案为：D。

5.【答案】 C  

【解析】A．由图可知， 与 是振动加强区域，此时的 与 是波峰与波峰相遇，波是由近及远向外传播的，所以 点与 点随时间的推移，会有平衡位置、波谷等依次通过，A不符合题意；

B．图中 处于振动加强区，由于波的传播特点可知，下一波峰将从 位置传播到 位置，则由图示时刻 点正经过平衡位置且向上运动，B不符合题意；

C．波的周期为

因波的周期和质点振动周期相同， 点又在振动加强区域，两列波的振幅都是 ，两列波叠加后的振幅为 ，所以 在一个周期内通过的路程是 ，那么在 内通过的路程为 ，C符合题意；

D．由图知， 点是波峰与波峰相遇，相对平衡位置的高度是 ，因两列波的振幅相同， 点是波峰与波谷相遇，处于平衡位置， 点与 点的竖直高度差是 ，但下一时刻 点虽然是振动加强区，不一定是波峰与波峰相遇，其相对平衡位置的竖直高度不再是 ，D不符合题意。

故答案为：C。

6.【答案】 C  

【解析】图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，实线和虚线分别表示波峰和波谷，则C点是波谷与波谷相遇点，A是波峰与波峰相遇点，B、D两点是波峰与波谷相遇点。则A、C两点是振动加强的，且B、D两点是振动减弱的。

A．S1的振幅A1=4cm，S2的振幅A2=3cm，质点A是处于波峰叠加位置，则A点的振幅为7cm，A不符合题意；

B．质点C是振动加强点，B不符合题意；

C．质点B是振动减弱点，此刻振动的速度最小，C符合题意；

D．D点是振动减弱点，再过半个周期，质点D的振动仍是减弱点，D不符合题意；

故答案为：C。

7.【答案】 D  

【解析】波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小；如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，D符合题意，ABC不符合题意．

故答案为：D．

8.【答案】 A  

【解析】解：A、在干涉图样中振动加强是指合振动的振幅变大，振动质点的能量变大，A符合题意；

B、振动加强区域质点是在平衡位置附近振动，有时位移为零，B不符合题意；

C、振动加强的区域内各质点的振动方向均相同，可在波峰上，也可在波谷，也可能在平衡位置，C不符合题意；

D、振动加强和减弱区域的质点不随波前进，D不符合题意；

故答案为：A

【分析】只有两个频率完全相同的波能发生干涉，有的区域振动加强，有的区域震动减弱。而且加强和减弱的区域相间隔。

9.【答案】 C  

【解析】解：窄缝宽度0.5 cm明显小于水波波长5 cm，符合发生明显衍射的条件，且水波是以水中“某点”为中心的弧线，且波长不变，故ABD错误，C正确． 

故选：C．

【分析】知道障碍物或孔的尺寸与波长相差不大时发生衍射现象；知道向前传播时，波长不变，形状不变即可求解．

10.【答案】 C  

【解析】解：该点为波谷与波谷叠加，为振动加强点，振动始终加强，振幅最大．位移在变化，有时为零，有时处于最大．故C错误，ABD正确． 

本题选择错误的，故选：C．

【分析】两列波波峰与波峰相遇，振动加强，振幅最大．频率相同的两列波发生干涉，振动加强点始终加强，减弱点始终减弱，都呈周期性变化．

11.【答案】 C  

【解析】解：衍射是波共有的特性，所有的波都可以，故A错误； 

当障碍物的尺寸与声波波长接近或相差不多时，容易产生衍射现象，故B错误；

波源相同，则振幅相同，所有振动减弱的点的位移始终为零，C正确；

振动加强的位移也是正弦变化的，D错误．

故选C

【分析】当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，容易发生衍射现象，且波长越大越容易；干涉时位移是呈正弦规律变化的．

12.【答案】 C  

【解析】解：①、因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象．故①正确．②、如果将孔AB扩大，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象．故②正确．③、波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等．故③正确．④、如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据λ= 知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象．故④错误． 

故选：C．

【分析】当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件．

13.【答案】 C  

【解析】解：把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，从船上升到最高点时计时，其振动方程为：y=Acos   

代入得：y=20cos t（cm）

当y=10cm时，可解得： = ，t=1s

故在一个周期内，游客不能舒服登船的时间是6﹣2t=4.0s．

故选：C．

【分析】把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，写出其振动方程，根据数学知识求解时间．

14.【答案】 C  

【解析】解：A、由题意可知，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域，则P点到两波源的距离差等于1.5λ．故A正确； 

B、S1、S2为振动情况完全相同的波源，P点电振动减弱点，则始终不振动．故B正确；

C、若P点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动仍为最弱．故C错误；

D、因P点是振动减弱区，当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波谷也一定传到P点，故D正确；

本题是选说法错误的是，故选：C．

【分析】两列波相遇时振动情况相同时振动加强，振动情况相反时振动减弱；当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，则振动情况相同时振动加强；振动情况相反时振动减弱．

15.【答案】 C  

【解析】解：A、公式a= 是牛顿第二定律的表达式，用比值法来定义加速度这个物理量，其定义式为a= ．故A错误；

B、奥斯特仅发现了电流的磁效应；库伯和韦德总结得出了电磁感应定律．故B错误；

C、机械波和电磁波本质上是不相同的，但它们都具备波的特性，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象．故C正确；

D、根据光速不变原理可知，在不同的惯性参考系中，光的速度是相等的．故D错误．

故选：C

【分析】根据比值定义法的含义，明确加速度的定义式；记住著名物理学家的主要贡献；机械波和电磁波本质上是不相同的，但它们都具备波的特性；光速在惯性参考系中的速度不变；

16.【答案】 B  

【解析】解：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λ= ，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B正确，ACD错误．

故选：B．

【分析】发生明显的衍射现象的条件：孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或更小．当衍射现象明显时，形成的水波能带动树叶A振动起来．

二、综合题

17.【答案】 （1）据图可知，两列波的波长相同，所以两列波的频率相同，由于且O1P=O2P，所以路程差为半个波长的整数倍，所以该点P为振动加强点

（2）在P点处随水面上下运动

【解析】（1）据图可知，两列波的波长相同，所以两列波的频率相同，由于且O1P=O2P  ， 所以路程差为半个波长的整数倍，所以该点P为振动加强点．在P点处随水面上下运动

【分析】两列频率相同，当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，则振动情况相同时振动加强；判断加强点时也可利用路程差判断；据波传播与质点的振动实质判断选项．

18.【答案】 （1）每经过5s有一个波峰经过船的锚链，故周期为5s；相邻两个波峰的距离是15m，故波长为15m；故波速为：

V= 

（2）船做受迫振动，当驱动力频率与固有频率相等时，发生共振，故发生共振的频率为：

F=  =0.2Hz

【解析】【分析】（1）根据公式v= 求解波速；（2）船做受迫振动，当驱动力频率与固有频率相等时，发生共振．

19.【答案】 （1）设简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由图象知 。由题意知

t ①

②

联立①②式，代入数据得

（2）质点P做简谐运动的表达式为

【解析】​【分析】（1）根据波形图得到波长；从t=0时刻开始计时，当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰，判断出周期；然后根据 计算波速；（2）根据波形图得到振幅A，然后根据公式 列式求解。