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3.3 波的反射、折射和衍射-高二物理同步精品讲义（人教版选择性必修第一册）（教师版）
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这是一份3.3 波的反射、折射和衍射-高二物理同步精品讲义（人教版选择性必修第一册）（教师版），共25页。
3.3 波的反射、折射和衍射
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课程标准
课标解读
1.通过演示实验，知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射现象。
2.通过比较波的反射和折射，知道反射波和折射波的频率、波速和波长的变化关系。
3.通过观察，理解波发生明显衍射的条件 ，并能用该条件解释相关物理现象。
1. 知道什么是波的反射与折射现象，知道发生波的反射与折射现象的条件。并能进行简单的计算。
2.知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件。
知识精讲
知识点01 波的反射与折射
一、波的反射
1．反射现象
波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．
2．反射角与入射角
(1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α.
(2)反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β.
3．反射定律
反射波线、法线、入射波线在同一平面内，且反射角等于入射角．
注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少．
二、波的折射
1．波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射．
2．一切波都会发生折射现象．
【即学即练1】机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（ ）
A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直
B．入射线与反射线可能在法线同侧
C．“回声”是声波的反射现象
D．“回声”是声波的折射现象
【答案】C
【解析】AB．波的反射遵守波的反射定律，即反射线在入射线和法线所决定的平面内，分居法线两侧，故AB错误；
CD．声波遇到障碍物时可发声反射，形成回声，因此 “回声”是声波的反射现象，故C正确，D错误。
故选C。
【即学即练2】如图所示，图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，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．使波源的周期减小
D．移动N使狭缝的间距增大
【答案】B
【解析】A．当波源频率增大时，波长减小，不易发生衍射，故A错误；
B．当波源频率减小时，波长增大，可以使衍射现象更加明显，故B正确；
C．当波源的周期减小时，波源频率增大，波长减小，不易发生衍射，故C错误；
D．当移动N使狭缝的间距增大，孔的间距增大，衍射现象会变弱，振动减弱，故D错误；
故选B。
知识点02 波的衍射
1．定义
波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射．
2．发生明显衍射现象的条件：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．
3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．
【即学即练3】下列说法正确的是( )
A．入射波面与法线的夹角为入射角 B．入射波面与界面的夹角为入射角
C．入射波线与法线的夹角为入射角 D．入射角跟反射角相等
【答案】CD
【解析】入射波线与法线的夹角为入射角，而反射光线与法线的夹角为反射角，在波的反射中，入射角和反射夹相等，故CD正确，AB错误；故选CD．
能力拓展
考法01波的衍射
1．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小．
2．理解
(1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．
(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，不会出现“不发生衍射现象”的说法．
(3)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．
【典例1】下列说法中正确的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．障碍物或孔越大越易产生衍射
C．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的衍射现象
D．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象
【答案】AD
【解析】A．衍射是一切波特有的现象，A正确；
B．障碍物或孔越小，越易产生明显衍射现象，B错误；
CD．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象，C错误D正确。
故选AD。
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．如图所示是水波遇到小孔后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】根据发生明显衍射的条件，即当波长与小孔、障碍物尺寸相当或大于小孔、障碍物的尺寸会发生明显的衍射现象，波遇到小孔发生明显的衍射现象时，小孔处相当于新的波源；
故选D。
2．发波水槽中产生一列水波，用一支圆珠笔插入水中，如图所示，笔对波的传播（ ）
A．有影响，水波发生明显衍射现象
B．有影响，水波不发生明显衍射现象
C．无影响，水波发生明显衍射现象
D．无影响，水波不发生明显衍射现象
【答案】C
【解析】ABCD．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长相差不多，圆珠笔的尺寸跟水波的波长差不多，故能发生明显的衍射现象，对水波的传播无影响，C正确。
故选C。
3．如图，是观察水面波衍射的实验装置，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）之间距离表示一个波长，相邻波纹间距离与AB间距相等。下列说法正确的是（ ）
A．水面波经过孔后波速减小
B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C．若波源频率增大，衍射现象更明显
D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象
【答案】D
【解析】A．在同一介质水中，波速不变，A错误；
B．频率由波源决定，保持不变，由可知波长不变，即水面波经过孔后波纹间距离不变，B错误；
C．若波源频率增大，波长变短，孔的尺寸大于波长，衍射现象会变得不明显，C错误；
D．如果将孔扩大，大于波长，衍射现象会变得不明显，可能观察不到明显的衍射现象，D正确。
故选D。
4．如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是（ ）
A．水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射
B．水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射
C．水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射
D．水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射
【答案】B
【解析】根据衍射定义，水波进入阴影以外两侧的区域叫做波的衍射，不一定非得绕到障碍物后面的每一点。
故选B。
5．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是（ ）
A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率
B．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率
C．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率
D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率
【答案】D
【解析】根据波的衍射条件可知，要想发生明显的衍射现象，则波长大于障碍物的尺寸或者差不多，则要使衍射现象更明显，则需缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率，从而增大波长，故选D。
6．如图所示为两列不同频率的水波通过相同的小孔所形成的衍射图样，由图可知，两列波的波长和频率的大小关系是（ ）
A．λA＞λB，fA＞fB B．λA＜λB，fA＜fB
C．λA＞λB，fA＜fB D．λA＜λB，fA＞fB
【答案】C
【解析】由图知A图衍射现象最明显，B图最不明显，属于A中波长最大，B中波长最短，而相同的介质中，水波的速度相同，根据，可知，波长越长，则频率越小，故C正确，ABD错误．故选C．
7．古语云：“但闻其声，不见其人”，这一现象是声波的
A．反射 B．折射 C．干涉 D．衍射
【答案】D
【解析】声波的波长比较长，它能绕过一般的障碍物而被另一侧的人听到，容易发生衍射现象，就产生了只闻其声不见其人的现象，D正确；
故选D。
8．下列说法中错误的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．障碍物或孔越小越易产生衍射
C．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的衍射现象
D．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象
【答案】C
【解析】A．衍射是一切波特有的现象，故A正确，不符合题意；
B．障碍物或孔越小越易产生衍射，故B正确，不符合题意；
CD．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象，C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
9．声波能绕过某一建筑物而传播，这是因为声波（ ）
A．是纵波 B．是机械波 C．发生了衍射现象 D．穿透力强
【答案】C
【解析】声波能绕过某一建筑物传播，声音发生了衍射，说明声波波长较长．声波虽是纵波，但绕过阻碍物的现象不能说明声波是纵波．
A．是纵波，与结论不相符，选项A错误；
B．是机械波 ，与结论不相符，选项B错误；
C．发生了衍射现象 ，与结论相符，选项C正确；
D．穿透力强，与结论不相符，选项D错误；
故选C
点睛：波能绕过阻碍物的现象，这是波的衍射现象．
10．水槽内有一振源振动时产生的水波通过一个空隙发生衍射现象，为了使衍射现象更明显，可采用的方法是（ ）.
A．增加空隙宽度 B．减小空隙宽度 C．增加振源的振动频率 D．减小振源的振动波长
【答案】B
【解析】发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多，因此，为使衍射现象更明显，可采用的方法是减小空隙宽度或用频率较低的波，振动频率低，则对于波长变大。
A． 增加空隙宽度与分析不符，故A错误。
B． 减小空隙宽度与分析相符，故B正确。
C． 增加振源的振动频率与分析不符，故C错误。
D． 减小振源的振动波长与分析不符，故D错误。
11．一列水波穿过小孔产生衍射，衍射后的水波（ ）.
A．波长增大 B．周期增大 C．频率减小 D．振幅减小
【答案】D
【解析】由题意可知，水波发生衍射现象，由于频率不变，则周期也不变，因绕过阻碍物继续向前传播的现象叫波的衍射，由于波速不变，则波长也不变，因振动能量的减弱，导致振幅减小。
A． 波长增大与分析不符，故A错误。
B． 周期增大与分析不符，故B错误。
C． 频率减小与分析不符，故C错误。
D． 振幅减小与分析相符，故D正确。
12．振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动，频率为时刻向右传播的简谐横波如图所示，则以下说法错误的是（ ）
A．该横波的波速大小为
B．时，处的质点振动方向向下
C．时，处的质点处在平衡位置且振动方向向下
D．传播过程中该横波遇到小于1m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象
【答案】B
【解析】A．由图可知，该波的波长是λ=2m，则波速大小为
v=λ•f=2×5=10m/s
故A正确；
B．y轴右侧的波向右传播，根据波形的平移法得知，t=0时，x=1m处的质点振动方向向上。故B错误；
C．该波的周期
T==0.2s
所以
t=0.5s=2T
x=3m处的介质点与t=0时，x=2m处的介质点振动方向相同，t=0时，x=2m处的质点振动方向向下，那么所以t=0.5s时，x=3m处的质点在平衡位置且振动方向向下。故C正确；
D．根据衍射的条件可知，传播过程中波只有遇到小于2m或与2m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象。故D正确。
故选B。
13．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻，该波传播到x轴上的质点B处，质点A在负的最大位移处。在t=0.3s时，质点A恰第二次出现在正的最大位移处，则（ ）
A．该波的周期为0.3s
B．该波的波速等于10m/s
C．t=0.6s时，质点B在平衡位置处且向下运动
D．该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，不能发生明显衍射现象
【答案】B
【解析】A．从t=0到t=0.3s质点A恰第二次出现在正的最大位移处
可得，故A错误。
B．由
故B正确。
C．t=0时刻质点B在平衡位置处且向上运动，则t=0.6s时，即3T后，质点B仍在平衡位置处且向上运动，故C错误。
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小，该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，能发生明显衍射现象。故D错误。
故选B。
二、多选题
14．下列叙述属于波的反射现象的是（ ）
A．夏日的雷声有时会轰鸣不绝 B．在空房间里讲话，会感到声音更响
C．墙里讲话墙外听 D．讲话者又听到自己的回声
【答案】ABD
【解析】墙里讲话墙外听是波的衍射现象，A、B、D选项描述的现象均属于波的反射现象。
故选ABD。
15．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，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10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
B．假设波浪的波长约为10 m，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55 m，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55 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
【答案】AD
【解析】A、B两处小船明显受到影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象，AD正确，BC错误。
故选AD。
16．一列水波通过某孔的实际情况如图所示，现把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，水波通过孔后的假想情况如图四幅图所示，其假想错误的图示有（ ）
A．孔变小 B．孔变小
C．波长变大 D．波长变大
【答案】BD
【解析】衍射现象是普遍存在的。波遇到障碍物时都有绕过障碍物的特性，即衍射现象，当障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多时能观察到明显的衍射现象，所以AC正确，不符合题意；BD错误，符合题意；
故选BD。
17．如图为演示波的衍射装置，S为水平面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板间有一狭缝，此时测得图中A处没有振动，下列说法正确的是( )
A．使波源的振动频率增大，可以使A处的水振动起来
B．使波源的振动频率减小，可以使A处的水振动起来
C．移动N板使狭缝间距增大，可以使A处的水振动起来
D．当A点振动后，挡板两边的波纹间距相等
【答案】BD
【解析】发生明显衍射现象的条件是障碍物或者小孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小，根据这个条件，本题需减小狭缝的宽度或增大波长，即可求得．
A处没有振动说明不能发生明显的衍射现象．发生明显的衍射现象，必须减小狭缝的宽度或增大波长．所以C是错误的．要想增大波长，由知，当减小时，增大,所以B正确，A错误．发生衍射前后，波速，波长都是不变的，D正确．故选择BD.
18．关于波的衍射现象下列说法正确的是( )
A．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象
B．只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时会观察到明显的衍射现象
C．只有波才有衍射现象
D．以上说法均不正确
【答案】BC
【解析】AB．当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍射现象，故A错误，B正确；
CD．衍射现象是波的特有现象，故C正确，D错误．
故选BC．
19．下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长
【答案】ABD
【解析】AC．衍射是一切波特有的现象，故A正确，C错误；
B．发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故B正确；
D．声波的波长1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，由于声波的波长较长，所以声波容易发生明显的衍射现象，故D正确．
故选ABD．
20．如图，下列各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（A、B图）或障碍物（C、D图），其中能发生明显衍射现象的有（ ）
A． B． C． D．
【答案】BD
【解析】发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸跟波长差不多甚至比波长还小。
A.图中孔的尺寸比水波的波长差不多大两倍，衍射不明显，故A错误；
B.图中孔的尺寸比水波的波长还小，能发生明显衍射，故B正确；
C.图中障碍物的尺寸比水波的波长大好几倍，衍射不明显，故C错误；
D.图中障碍物的尺寸比水波的波长还小，能发生明显衍射，故D正确.
故选BD.
21．如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显衍射的是（ ）
A．增大波源的振动频率
B．减小波源的振动频率
C．增大障碍物的长度
D．减小障碍物的长度
【答案】BD
【解析】CD．不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，则增大波长或减小障碍物的长度可能使波发生较为明显的衍射，C错误，D正确。
AB．由
可知，v不变，减小f，λ增大，A错误，B正确。
故选BD。
题组B 能力提升练
一、单选题
1．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯视如图所示。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A明显振动起来，可以采用的方法是（ ）
A．以较低的频率拍打水面 B．以较高的频率拍打水面
C．只要拍打，A就会明显振动 D．无论怎样拍打，A都不会明显振动
【答案】A
【解析】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，以较高的频率拍打水面，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，波速不变，频率增大，根据可知波长减小，衍射现象不明显；反之以较低的频率拍打水面，波长增大，衍射现象更明显。故以较低的频率拍打水面，可以使衍射现象明显，以带动树叶A明显振动起来，选项A正确，BCD错误。
故选A。
2．如图所示是观察水面波衍射的实验装置。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，下列描述中正确的是（ ）
A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．频率不变，则AB孔越大，挡板后面的相邻波纹间距越大
C．频率不变，将孔扩大，可观察到更明显的衍射现象
D．孔的大小不变，使波源频率增大，可观察到更明显的衍射现象
【答案】A
【解析】A．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，A正确；
B．由于同一列波的频率不变，而衍射前后波速相同，因此衍射前后波长相同，即挡板前后的相邻波纹之间距离相等，B错误；
C．频率不变，波速不变，波长不变，如果将孔扩大，有可能使孔的宽度大于波的波长，这样可能观察不到明显的衍射现象，只有当孔、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，C错误；
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，由可知，波长减小，有可能使孔的宽度大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，D错误。
故选A。
3．如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是（ ）
A．经过0.05s时，质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离
B．经过0.15s，P质点沿x轴的正方向移动了3m
C．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向
D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】D
【解析】A．根据乙图可知周期，此时P点在平衡位置向上振动，所以波沿x轴正方向传播，经过0.05s时，即经过，P达到波峰处，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，故A错误；
B．该波的波速
经过0.15s，波沿x轴的正方形传播了
但是质点不会沿波的传播方向移动，只会在平衡位置附近振动，故B错误；
C．经过0.1s时，即经过，质点Q到达波谷，故C错误；
D．该波的波长，当障碍物的尺寸比波长小、或跟波长差不多时能够发生明显的衍射，所以若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D正确。
故选D。
4．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，要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．无论怎样拍打，A都能振动起来 B．无论怎样拍打，A都不会振动起来
C．降低拍打水面的频率 D．提高拍打水面的频率
【答案】C
【解析】要使树叶振动起来，需要波衍射到树叶处，因为障碍物的尺寸较大，所以要增加水面波的波长才能较好发生衍射，故可降低拍打水面的频率，故选C。
5．如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（ ）
A．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置
B．从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为0.8m
C．若该波波源从0点沿x轴正向运动，则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50Hz
D．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象
【答案】D
【解析】A．根据上下坡法则，b点处于上坡阶段，所以b点先沿y轴负方向运动到最低点再向沿y轴正方向运动到平衡位置，则从图示时刻开始，质点b比质点a慢到平衡位置，A错误；
B．根据
则从图示时刻开始，经0.01s质点a振动了半个周期，其通过的路程为
B错误；
C．该波的振动频率为
改变振动方向，其振动频率保持不变，并且各点的振动频率都相同，C错误；
D．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物时，波长与障碍物的宽度接近，所以能发生明显的衍射现象，D正确。
故选D。
二、多选题
6．一列简谐横波在同一介质中传播，图甲是某时刻的波形图，图乙是从该时刻起质点A的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．从该时刻起，质点P将比质点Q先回到平衡位置
B．从该时刻起，再经过，P质点通过的路程为12m
C．若该波的频率变为2.5Hz，则波速变为50m/s
D．若该波遇到尺寸为5m的障碍物，能发生明显的衍射现象
【答案】BD
【解析】A．由A点的振动图像可知，t=0时刻质点A向上振动，由波形图可知，波沿x轴负向传播，则P点向下振动，则从该时刻起，质点P将比质点Q后回到平衡位置，选项A错误；
B．质点振动周期T=0.8s，而，则从该时刻起，再经过，P质点通过的路程为1.5×4A=6A=6×2m=12m，选项B正确；
C．该波的波速为
因为波速只与介质有关，与波的频率无关，则若该波的频率变为2.5Hz，则波速仍为25m/s，选项C错误；
D．因该波的波长为20m，则若该波遇到尺寸为5m的障碍物，能发生明显的衍射现象，选项D正确。
故选BD。
7．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子其振动图象如图所示，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为( )
A．2 cm B．1cm C．小于2cm D．小于1 cm
【答案】BD
【解析】由图可知波动周期为，所以水波的波长为
要观察到明显的衍射现象，小孔直径d应小于波长或与波长相当，即直径d为1cm或小于1 cm。
故选BD。
8．如图所示是观察水面波衍射的实验装置，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）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（ ）
A．此时能观察到明显的波的衍射现象
B．挡板前后波纹间距离相等
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，能观察到更明显的衍射现象
【答案】ABC
【解析】A．由题图可知，孔的尺寸与水波的波长差不多，故此时能观察到明显的波的衍射现象，A正确；
B．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，B正确；
C．如果将孔AB扩大，若孔的尺寸远大于水波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，C正确；
D．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，D错误。
故选ABC。
9．一列沿x轴传播的简谐横波在t=2s时的波动图象如图甲所示，该波传播路径上某质点的振动图象如图乙所示。则下列判断正确的是（ ）
A．该波中的质点的振动频率为4Hz
B．若图乙是质点P的振动图象，则简谐波向x轴负方向传播
C．若简谐波向x轴正方向传播，则t=3s时，质点P运动到波峰位置
D．若此波传入另一介质中其波速变为0.8m/s，则它在该介质中的传播周期为5s
E.该波在传播过程中若遇到直径d=3.8m的圆形障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】BCE
【解析】A．由题图乙可知简谐横波中质点的振动周期为4s，所以该波中质点的振动频率为0.25Hz，故A错误；
B．若题图乙是质点P的振动图象，在t=2s时质点P沿y轴负方向振动，根据同侧法可以判断简谐波向x轴负方向传播，故B正确；
C．若简谐波向x轴正方向传播，在t=2s时质点P沿y轴正方向振动，t=3s时，质点P运动到波峰位置，故C正确；
D．机械波从一种介质传入另一种介质时频率不变，则
T=
不变，故D错误；
E．d=3.8m略小于λ=4m，能发生明显衍射现象，故E正确。
故选BCE。
10．关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（ ）
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．“闻其声而不见其人”，说明声波也能发生衍射
C．频率不相同的两列波也能发生干涉
D．声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象
【答案】BD
【解析】A．当障碍物的尺寸与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，A错误；
B．声波波长在1.7 cm～17 m之间，所以声波可以绕过一般的障碍物，“闻其声而不见其人”，就是声波的衍射现象，B正确；
C．只有频率相同的两列波才能发生干涉，C错误；
D．干涉和衍射是波的特有现象，声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象，D正确。
故选BD。
11．图甲为一简谐横波在t = 0.10s时的波形图，Р是平衡位置在x = 0.5m处的质点，Q是平衡位置在x = 4.0m处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的传播速度为10m/s
C．从到，P通过的路程为30cm
D．该波在传播过程中若遇到直径为3m的障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】AD
【解析】A．由质点Q的振动图象可知，在t = 0.1s时质点Q向下振动，由波形图可知，这列波沿x轴负方向传播，A正确；
B．由图中中读出波长λ = 8m，周期T = 0.2s，可知波速
v = = 40m/s
B错误；
C．从t = 0s到t = 0.15s经过了
Dt = 0.05s = T
由于t = 0s时刻质点P不在平衡位置，也不在最高点或最低点位置，则其通过的路程不等于A = 30cm，C错误；
D．由于
λ = 8m > 3m
则该波在传播过程中若遇到直径为3m的障碍物，能发生明显衍射现象，D正确。
故选AD。
12．一列简谐横波，在时的图像如图甲所示，波上质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿轴负方向传播
B．这列波的波速是
C．从开始，在时间内，质点经过的路程为
D．该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物时不能发生明显的衍射现象
【答案】BC
【解析】A．由乙图读出t=0.6s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴正方向，故A错误；
B．由甲图读出该波的波长为λ=20m，由乙图周期为T=1.2s，则波速为
故B正确；
C．△t=0.6s=0.5T，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过△t=0.6s时间，A质点通过的路程是
S=2A=2×2m=4m
故C正确；
D．该波的波长为20m，根据发生明显衍射现象是障碍物的尺寸小于波长，或与波长差不多，知该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误；
故选BC。
13．图甲所示为一列简谐横波在某一时刻波形图，图乙为介质中处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像。则下列说法正确的是（ ）
A．这列波的传播方向是沿x轴正方向
B．图甲时刻，质点P的加速度大于质点Q的加速度
C．时，质点P距平衡位置的距离大于质点Q距平衡位置的距离
D．该波在传播过程中若遇到直径为2m的障碍物，不能发生明显衍射现象
【答案】AC
【解析】A．图乙中处的质点P在t=0时刻向下振动，由图甲可知质点P在平衡位置向下振动，因此波的传播方向是沿x轴正方向，故A正确；
B．图甲时刻，质点P在平衡位置，因此质点P的加速度小于质点Q的加速度，故B错误；
C．由图乙可知，这列波的周期为0.2s，时，波传播了，质点P的起振方向向下，时质点P刚好位于波峰，因此质点P距平衡位置的距离大于质点Q距平衡位置的距离，故C正确；
D．由甲图可知，波长为4m，当波长与障碍物尺寸相近时会发生明显的衍射现象，因此波在传播过程中若遇到直径为2m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误。
故选AC。
14．图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x=0.5m处的质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．波速为0.5m/s
B．该波沿x轴负方向传播
C．当t=6s时，x=2m的质点恰好回到平衡位置
D．该波在传播过程中，若遇到宽度为2m的障碍物，会发生明显衍射现象
【答案】AD
【解析】A．从图中可得波长
周期
由公式得
故A正确；
B．t=2s时x=0.5m处的质点向上运动，故波的传播方向沿x轴正方向传播，故B错误；
C．t=2s时，x=2m处的质点位于波谷，从t=2s到t=6s经过时间是一个周期，质点恰好回到波谷，故C错误；
D．由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到2m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故D正确。
故选AD。
15．有一列沿轴传播的简谐横波，在某一时刻它的波形图如图甲所示，和是这列简谐横波上的两个质点，从该时刻起某同学记录下了质点在一段时间内的振动图像，如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．该列简谐横波正以的速度沿轴负方向传播
B．图甲所示时刻和两质点的速度都为零
C．时质点距离平衡位置最远，其加速度最大，加速度方向且沿轴负方向
D．该波在传播过程中若遇到直径d=7m的圆形障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】AD
【解析】A．由甲图可知，该简谐波的波长为8m；由乙图可知N点开始时向y轴正方向运动，故该简谐波沿x轴负方向传播，由乙图可知，质点振动的周期为T=8s，故波速为
故A正确；
B．图甲所示时刻，M、N两点均在振动的平衡位置，速度最大，故B错误；
C．因该简谐波沿x轴负方向传播，故开始时刻，质点向y轴负方向运动，经2s后，到达最下方振幅位置，加速度最大，加速度指向平衡位置，即y轴正方向，故C错误；
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或者与波长差不多，因
因此能发生明显衍射现象，故D正确。
故选AD。
3.3 波的反射、折射和衍射
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课程标准
课标解读
1.通过演示实验，知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射现象。
2.通过比较波的反射和折射，知道反射波和折射波的频率、波速和波长的变化关系。
3.通过观察，理解波发生明显衍射的条件 ，并能用该条件解释相关物理现象。
1. 知道什么是波的反射与折射现象，知道发生波的反射与折射现象的条件。并能进行简单的计算。
2.知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件。
知识精讲
知识点01 波的反射与折射
一、波的反射
1．反射现象
波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．
2．反射角与入射角
(1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α.
(2)反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β.
3．反射定律
反射波线、法线、入射波线在同一平面内，且反射角等于入射角．
注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少．
二、波的折射
1．波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射．
2．一切波都会发生折射现象．
【即学即练1】机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（ ）
A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直
B．入射线与反射线可能在法线同侧
C．“回声”是声波的反射现象
D．“回声”是声波的折射现象
【答案】C
【解析】AB．波的反射遵守波的反射定律，即反射线在入射线和法线所决定的平面内，分居法线两侧，故AB错误；
CD．声波遇到障碍物时可发声反射，形成回声，因此 “回声”是声波的反射现象，故C正确，D错误。
故选C。
【即学即练2】如图所示，图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，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．使波源的周期减小
D．移动N使狭缝的间距增大
【答案】B
【解析】A．当波源频率增大时，波长减小，不易发生衍射，故A错误；
B．当波源频率减小时，波长增大，可以使衍射现象更加明显，故B正确；
C．当波源的周期减小时，波源频率增大，波长减小，不易发生衍射，故C错误；
D．当移动N使狭缝的间距增大，孔的间距增大，衍射现象会变弱，振动减弱，故D错误；
故选B。
知识点02 波的衍射
1．定义
波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射．
2．发生明显衍射现象的条件：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．
3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．
【即学即练3】下列说法正确的是( )
A．入射波面与法线的夹角为入射角 B．入射波面与界面的夹角为入射角
C．入射波线与法线的夹角为入射角 D．入射角跟反射角相等
【答案】CD
【解析】入射波线与法线的夹角为入射角，而反射光线与法线的夹角为反射角，在波的反射中，入射角和反射夹相等，故CD正确，AB错误；故选CD．
能力拓展
考法01波的衍射
1．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小．
2．理解
(1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．
(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，不会出现“不发生衍射现象”的说法．
(3)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．
【典例1】下列说法中正确的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．障碍物或孔越大越易产生衍射
C．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的衍射现象
D．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象
【答案】AD
【解析】A．衍射是一切波特有的现象，A正确；
B．障碍物或孔越小，越易产生明显衍射现象，B错误；
CD．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象，C错误D正确。
故选AD。
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．如图所示是水波遇到小孔后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】根据发生明显衍射的条件，即当波长与小孔、障碍物尺寸相当或大于小孔、障碍物的尺寸会发生明显的衍射现象，波遇到小孔发生明显的衍射现象时，小孔处相当于新的波源；
故选D。
2．发波水槽中产生一列水波，用一支圆珠笔插入水中，如图所示，笔对波的传播（ ）
A．有影响，水波发生明显衍射现象
B．有影响，水波不发生明显衍射现象
C．无影响，水波发生明显衍射现象
D．无影响，水波不发生明显衍射现象
【答案】C
【解析】ABCD．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长相差不多，圆珠笔的尺寸跟水波的波长差不多，故能发生明显的衍射现象，对水波的传播无影响，C正确。
故选C。
3．如图，是观察水面波衍射的实验装置，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）之间距离表示一个波长，相邻波纹间距离与AB间距相等。下列说法正确的是（ ）
A．水面波经过孔后波速减小
B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C．若波源频率增大，衍射现象更明显
D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象
【答案】D
【解析】A．在同一介质水中，波速不变，A错误；
B．频率由波源决定，保持不变，由可知波长不变，即水面波经过孔后波纹间距离不变，B错误；
C．若波源频率增大，波长变短，孔的尺寸大于波长，衍射现象会变得不明显，C错误；
D．如果将孔扩大，大于波长，衍射现象会变得不明显，可能观察不到明显的衍射现象，D正确。
故选D。
4．如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是（ ）
A．水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射
B．水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射
C．水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射
D．水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射
【答案】B
【解析】根据衍射定义，水波进入阴影以外两侧的区域叫做波的衍射，不一定非得绕到障碍物后面的每一点。
故选B。
5．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是（ ）
A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率
B．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率
C．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率
D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率
【答案】D
【解析】根据波的衍射条件可知，要想发生明显的衍射现象，则波长大于障碍物的尺寸或者差不多，则要使衍射现象更明显，则需缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率，从而增大波长，故选D。
6．如图所示为两列不同频率的水波通过相同的小孔所形成的衍射图样，由图可知，两列波的波长和频率的大小关系是（ ）
A．λA＞λB，fA＞fB B．λA＜λB，fA＜fB
C．λA＞λB，fA＜fB D．λA＜λB，fA＞fB
【答案】C
【解析】由图知A图衍射现象最明显，B图最不明显，属于A中波长最大，B中波长最短，而相同的介质中，水波的速度相同，根据，可知，波长越长，则频率越小，故C正确，ABD错误．故选C．
7．古语云：“但闻其声，不见其人”，这一现象是声波的
A．反射 B．折射 C．干涉 D．衍射
【答案】D
【解析】声波的波长比较长，它能绕过一般的障碍物而被另一侧的人听到，容易发生衍射现象，就产生了只闻其声不见其人的现象，D正确；
故选D。
8．下列说法中错误的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．障碍物或孔越小越易产生衍射
C．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的衍射现象
D．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象
【答案】C
【解析】A．衍射是一切波特有的现象，故A正确，不符合题意；
B．障碍物或孔越小越易产生衍射，故B正确，不符合题意；
CD．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象，C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
9．声波能绕过某一建筑物而传播，这是因为声波（ ）
A．是纵波 B．是机械波 C．发生了衍射现象 D．穿透力强
【答案】C
【解析】声波能绕过某一建筑物传播，声音发生了衍射，说明声波波长较长．声波虽是纵波，但绕过阻碍物的现象不能说明声波是纵波．
A．是纵波，与结论不相符，选项A错误；
B．是机械波 ，与结论不相符，选项B错误；
C．发生了衍射现象 ，与结论相符，选项C正确；
D．穿透力强，与结论不相符，选项D错误；
故选C
点睛：波能绕过阻碍物的现象，这是波的衍射现象．
10．水槽内有一振源振动时产生的水波通过一个空隙发生衍射现象，为了使衍射现象更明显，可采用的方法是（ ）.
A．增加空隙宽度 B．减小空隙宽度 C．增加振源的振动频率 D．减小振源的振动波长
【答案】B
【解析】发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多，因此，为使衍射现象更明显，可采用的方法是减小空隙宽度或用频率较低的波，振动频率低，则对于波长变大。
A． 增加空隙宽度与分析不符，故A错误。
B． 减小空隙宽度与分析相符，故B正确。
C． 增加振源的振动频率与分析不符，故C错误。
D． 减小振源的振动波长与分析不符，故D错误。
11．一列水波穿过小孔产生衍射，衍射后的水波（ ）.
A．波长增大 B．周期增大 C．频率减小 D．振幅减小
【答案】D
【解析】由题意可知，水波发生衍射现象，由于频率不变，则周期也不变，因绕过阻碍物继续向前传播的现象叫波的衍射，由于波速不变，则波长也不变，因振动能量的减弱，导致振幅减小。
A． 波长增大与分析不符，故A错误。
B． 周期增大与分析不符，故B错误。
C． 频率减小与分析不符，故C错误。
D． 振幅减小与分析相符，故D正确。
12．振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动，频率为时刻向右传播的简谐横波如图所示，则以下说法错误的是（ ）
A．该横波的波速大小为
B．时，处的质点振动方向向下
C．时，处的质点处在平衡位置且振动方向向下
D．传播过程中该横波遇到小于1m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象
【答案】B
【解析】A．由图可知，该波的波长是λ=2m，则波速大小为
v=λ•f=2×5=10m/s
故A正确；
B．y轴右侧的波向右传播，根据波形的平移法得知，t=0时，x=1m处的质点振动方向向上。故B错误；
C．该波的周期
T==0.2s
所以
t=0.5s=2T
x=3m处的介质点与t=0时，x=2m处的介质点振动方向相同，t=0时，x=2m处的质点振动方向向下，那么所以t=0.5s时，x=3m处的质点在平衡位置且振动方向向下。故C正确；
D．根据衍射的条件可知，传播过程中波只有遇到小于2m或与2m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象。故D正确。
故选B。
13．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻，该波传播到x轴上的质点B处，质点A在负的最大位移处。在t=0.3s时，质点A恰第二次出现在正的最大位移处，则（ ）
A．该波的周期为0.3s
B．该波的波速等于10m/s
C．t=0.6s时，质点B在平衡位置处且向下运动
D．该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，不能发生明显衍射现象
【答案】B
【解析】A．从t=0到t=0.3s质点A恰第二次出现在正的最大位移处
可得，故A错误。
B．由
故B正确。
C．t=0时刻质点B在平衡位置处且向上运动，则t=0.6s时，即3T后，质点B仍在平衡位置处且向上运动，故C错误。
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小，该简谐横波遇到宽为0.8m的障碍物时，能发生明显衍射现象。故D错误。
故选B。
二、多选题
14．下列叙述属于波的反射现象的是（ ）
A．夏日的雷声有时会轰鸣不绝 B．在空房间里讲话，会感到声音更响
C．墙里讲话墙外听 D．讲话者又听到自己的回声
【答案】ABD
【解析】墙里讲话墙外听是波的衍射现象，A、B、D选项描述的现象均属于波的反射现象。
故选ABD。
15．如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，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10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
B．假设波浪的波长约为10 m，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55 m，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55 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
【答案】AD
【解析】A、B两处小船明显受到影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象，AD正确，BC错误。
故选AD。
16．一列水波通过某孔的实际情况如图所示，现把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，水波通过孔后的假想情况如图四幅图所示，其假想错误的图示有（ ）
A．孔变小 B．孔变小
C．波长变大 D．波长变大
【答案】BD
【解析】衍射现象是普遍存在的。波遇到障碍物时都有绕过障碍物的特性，即衍射现象，当障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多时能观察到明显的衍射现象，所以AC正确，不符合题意；BD错误，符合题意；
故选BD。
17．如图为演示波的衍射装置，S为水平面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板间有一狭缝，此时测得图中A处没有振动，下列说法正确的是( )
A．使波源的振动频率增大，可以使A处的水振动起来
B．使波源的振动频率减小，可以使A处的水振动起来
C．移动N板使狭缝间距增大，可以使A处的水振动起来
D．当A点振动后，挡板两边的波纹间距相等
【答案】BD
【解析】发生明显衍射现象的条件是障碍物或者小孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小，根据这个条件，本题需减小狭缝的宽度或增大波长，即可求得．
A处没有振动说明不能发生明显的衍射现象．发生明显的衍射现象，必须减小狭缝的宽度或增大波长．所以C是错误的．要想增大波长，由知，当减小时，增大,所以B正确，A错误．发生衍射前后，波速，波长都是不变的，D正确．故选择BD.
18．关于波的衍射现象下列说法正确的是( )
A．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象
B．只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时会观察到明显的衍射现象
C．只有波才有衍射现象
D．以上说法均不正确
【答案】BC
【解析】AB．当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍射现象，故A错误，B正确；
CD．衍射现象是波的特有现象，故C正确，D错误．
故选BC．
19．下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长
【答案】ABD
【解析】AC．衍射是一切波特有的现象，故A正确，C错误；
B．发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故B正确；
D．声波的波长1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，由于声波的波长较长，所以声波容易发生明显的衍射现象，故D正确．
故选ABD．
20．如图，下列各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（A、B图）或障碍物（C、D图），其中能发生明显衍射现象的有（ ）
A． B． C． D．
【答案】BD
【解析】发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸跟波长差不多甚至比波长还小。
A.图中孔的尺寸比水波的波长差不多大两倍，衍射不明显，故A错误；
B.图中孔的尺寸比水波的波长还小，能发生明显衍射，故B正确；
C.图中障碍物的尺寸比水波的波长大好几倍，衍射不明显，故C错误；
D.图中障碍物的尺寸比水波的波长还小，能发生明显衍射，故D正确.
故选BD.
21．如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显衍射的是（ ）
A．增大波源的振动频率
B．减小波源的振动频率
C．增大障碍物的长度
D．减小障碍物的长度
【答案】BD
【解析】CD．不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，则增大波长或减小障碍物的长度可能使波发生较为明显的衍射，C错误，D正确。
AB．由
可知，v不变，减小f，λ增大，A错误，B正确。
故选BD。
题组B 能力提升练
一、单选题
1．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯视如图所示。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A明显振动起来，可以采用的方法是（ ）
A．以较低的频率拍打水面 B．以较高的频率拍打水面
C．只要拍打，A就会明显振动 D．无论怎样拍打，A都不会明显振动
【答案】A
【解析】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，以较高的频率拍打水面，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，波速不变，频率增大，根据可知波长减小，衍射现象不明显；反之以较低的频率拍打水面，波长增大，衍射现象更明显。故以较低的频率拍打水面，可以使衍射现象明显，以带动树叶A明显振动起来，选项A正确，BCD错误。
故选A。
2．如图所示是观察水面波衍射的实验装置。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，下列描述中正确的是（ ）
A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．频率不变，则AB孔越大，挡板后面的相邻波纹间距越大
C．频率不变，将孔扩大，可观察到更明显的衍射现象
D．孔的大小不变，使波源频率增大，可观察到更明显的衍射现象
【答案】A
【解析】A．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，A正确；
B．由于同一列波的频率不变，而衍射前后波速相同，因此衍射前后波长相同，即挡板前后的相邻波纹之间距离相等，B错误；
C．频率不变，波速不变，波长不变，如果将孔扩大，有可能使孔的宽度大于波的波长，这样可能观察不到明显的衍射现象，只有当孔、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，C错误；
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，由可知，波长减小，有可能使孔的宽度大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，D错误。
故选A。
3．如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是（ ）
A．经过0.05s时，质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离
B．经过0.15s，P质点沿x轴的正方向移动了3m
C．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向
D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】D
【解析】A．根据乙图可知周期，此时P点在平衡位置向上振动，所以波沿x轴正方向传播，经过0.05s时，即经过，P达到波峰处，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，故A错误；
B．该波的波速
经过0.15s，波沿x轴的正方形传播了
但是质点不会沿波的传播方向移动，只会在平衡位置附近振动，故B错误；
C．经过0.1s时，即经过，质点Q到达波谷，故C错误；
D．该波的波长，当障碍物的尺寸比波长小、或跟波长差不多时能够发生明显的衍射，所以若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D正确。
故选D。
4．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，要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．无论怎样拍打，A都能振动起来 B．无论怎样拍打，A都不会振动起来
C．降低拍打水面的频率 D．提高拍打水面的频率
【答案】C
【解析】要使树叶振动起来，需要波衍射到树叶处，因为障碍物的尺寸较大，所以要增加水面波的波长才能较好发生衍射，故可降低拍打水面的频率，故选C。
5．如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（ ）
A．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置
B．从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为0.8m
C．若该波波源从0点沿x轴正向运动，则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50Hz
D．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象
【答案】D
【解析】A．根据上下坡法则，b点处于上坡阶段，所以b点先沿y轴负方向运动到最低点再向沿y轴正方向运动到平衡位置，则从图示时刻开始，质点b比质点a慢到平衡位置，A错误；
B．根据
则从图示时刻开始，经0.01s质点a振动了半个周期，其通过的路程为
B错误；
C．该波的振动频率为
改变振动方向，其振动频率保持不变，并且各点的振动频率都相同，C错误；
D．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物时，波长与障碍物的宽度接近，所以能发生明显的衍射现象，D正确。
故选D。
二、多选题
6．一列简谐横波在同一介质中传播，图甲是某时刻的波形图，图乙是从该时刻起质点A的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．从该时刻起，质点P将比质点Q先回到平衡位置
B．从该时刻起，再经过，P质点通过的路程为12m
C．若该波的频率变为2.5Hz，则波速变为50m/s
D．若该波遇到尺寸为5m的障碍物，能发生明显的衍射现象
【答案】BD
【解析】A．由A点的振动图像可知，t=0时刻质点A向上振动，由波形图可知，波沿x轴负向传播，则P点向下振动，则从该时刻起，质点P将比质点Q后回到平衡位置，选项A错误；
B．质点振动周期T=0.8s，而，则从该时刻起，再经过，P质点通过的路程为1.5×4A=6A=6×2m=12m，选项B正确；
C．该波的波速为
因为波速只与介质有关，与波的频率无关，则若该波的频率变为2.5Hz，则波速仍为25m/s，选项C错误；
D．因该波的波长为20m，则若该波遇到尺寸为5m的障碍物，能发生明显的衍射现象，选项D正确。
故选BD。
7．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子其振动图象如图所示，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为( )
A．2 cm B．1cm C．小于2cm D．小于1 cm
【答案】BD
【解析】由图可知波动周期为，所以水波的波长为
要观察到明显的衍射现象，小孔直径d应小于波长或与波长相当，即直径d为1cm或小于1 cm。
故选BD。
8．如图所示是观察水面波衍射的实验装置，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）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（ ）
A．此时能观察到明显的波的衍射现象
B．挡板前后波纹间距离相等
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，能观察到更明显的衍射现象
【答案】ABC
【解析】A．由题图可知，孔的尺寸与水波的波长差不多，故此时能观察到明显的波的衍射现象，A正确；
B．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，B正确；
C．如果将孔AB扩大，若孔的尺寸远大于水波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，C正确；
D．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，D错误。
故选ABC。
9．一列沿x轴传播的简谐横波在t=2s时的波动图象如图甲所示，该波传播路径上某质点的振动图象如图乙所示。则下列判断正确的是（ ）
A．该波中的质点的振动频率为4Hz
B．若图乙是质点P的振动图象，则简谐波向x轴负方向传播
C．若简谐波向x轴正方向传播，则t=3s时，质点P运动到波峰位置
D．若此波传入另一介质中其波速变为0.8m/s，则它在该介质中的传播周期为5s
E.该波在传播过程中若遇到直径d=3.8m的圆形障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】BCE
【解析】A．由题图乙可知简谐横波中质点的振动周期为4s，所以该波中质点的振动频率为0.25Hz，故A错误；
B．若题图乙是质点P的振动图象，在t=2s时质点P沿y轴负方向振动，根据同侧法可以判断简谐波向x轴负方向传播，故B正确；
C．若简谐波向x轴正方向传播，在t=2s时质点P沿y轴正方向振动，t=3s时，质点P运动到波峰位置，故C正确；
D．机械波从一种介质传入另一种介质时频率不变，则
T=
不变，故D错误；
E．d=3.8m略小于λ=4m，能发生明显衍射现象，故E正确。
故选BCE。
10．关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（ ）
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．“闻其声而不见其人”，说明声波也能发生衍射
C．频率不相同的两列波也能发生干涉
D．声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象
【答案】BD
【解析】A．当障碍物的尺寸与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，A错误；
B．声波波长在1.7 cm～17 m之间，所以声波可以绕过一般的障碍物，“闻其声而不见其人”，就是声波的衍射现象，B正确；
C．只有频率相同的两列波才能发生干涉，C错误；
D．干涉和衍射是波的特有现象，声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象，D正确。
故选BD。
11．图甲为一简谐横波在t = 0.10s时的波形图，Р是平衡位置在x = 0.5m处的质点，Q是平衡位置在x = 4.0m处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的传播速度为10m/s
C．从到，P通过的路程为30cm
D．该波在传播过程中若遇到直径为3m的障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】AD
【解析】A．由质点Q的振动图象可知，在t = 0.1s时质点Q向下振动，由波形图可知，这列波沿x轴负方向传播，A正确；
B．由图中中读出波长λ = 8m，周期T = 0.2s，可知波速
v = = 40m/s
B错误；
C．从t = 0s到t = 0.15s经过了
Dt = 0.05s = T
由于t = 0s时刻质点P不在平衡位置，也不在最高点或最低点位置，则其通过的路程不等于A = 30cm，C错误；
D．由于
λ = 8m > 3m
则该波在传播过程中若遇到直径为3m的障碍物，能发生明显衍射现象，D正确。
故选AD。
12．一列简谐横波，在时的图像如图甲所示，波上质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿轴负方向传播
B．这列波的波速是
C．从开始，在时间内，质点经过的路程为
D．该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物时不能发生明显的衍射现象
【答案】BC
【解析】A．由乙图读出t=0.6s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴正方向，故A错误；
B．由甲图读出该波的波长为λ=20m，由乙图周期为T=1.2s，则波速为
故B正确；
C．△t=0.6s=0.5T，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过△t=0.6s时间，A质点通过的路程是
S=2A=2×2m=4m
故C正确；
D．该波的波长为20m，根据发生明显衍射现象是障碍物的尺寸小于波长，或与波长差不多，知该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误；
故选BC。
13．图甲所示为一列简谐横波在某一时刻波形图，图乙为介质中处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像。则下列说法正确的是（ ）
A．这列波的传播方向是沿x轴正方向
B．图甲时刻，质点P的加速度大于质点Q的加速度
C．时，质点P距平衡位置的距离大于质点Q距平衡位置的距离
D．该波在传播过程中若遇到直径为2m的障碍物，不能发生明显衍射现象
【答案】AC
【解析】A．图乙中处的质点P在t=0时刻向下振动，由图甲可知质点P在平衡位置向下振动，因此波的传播方向是沿x轴正方向，故A正确；
B．图甲时刻，质点P在平衡位置，因此质点P的加速度小于质点Q的加速度，故B错误；
C．由图乙可知，这列波的周期为0.2s，时，波传播了，质点P的起振方向向下，时质点P刚好位于波峰，因此质点P距平衡位置的距离大于质点Q距平衡位置的距离，故C正确；
D．由甲图可知，波长为4m，当波长与障碍物尺寸相近时会发生明显的衍射现象，因此波在传播过程中若遇到直径为2m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误。
故选AC。
14．图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x=0.5m处的质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．波速为0.5m/s
B．该波沿x轴负方向传播
C．当t=6s时，x=2m的质点恰好回到平衡位置
D．该波在传播过程中，若遇到宽度为2m的障碍物，会发生明显衍射现象
【答案】AD
【解析】A．从图中可得波长
周期
由公式得
故A正确；
B．t=2s时x=0.5m处的质点向上运动，故波的传播方向沿x轴正方向传播，故B错误；
C．t=2s时，x=2m处的质点位于波谷，从t=2s到t=6s经过时间是一个周期，质点恰好回到波谷，故C错误；
D．由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到2m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故D正确。
故选AD。
15．有一列沿轴传播的简谐横波，在某一时刻它的波形图如图甲所示，和是这列简谐横波上的两个质点，从该时刻起某同学记录下了质点在一段时间内的振动图像，如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．该列简谐横波正以的速度沿轴负方向传播
B．图甲所示时刻和两质点的速度都为零
C．时质点距离平衡位置最远，其加速度最大，加速度方向且沿轴负方向
D．该波在传播过程中若遇到直径d=7m的圆形障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】AD
【解析】A．由甲图可知，该简谐波的波长为8m；由乙图可知N点开始时向y轴正方向运动，故该简谐波沿x轴负方向传播，由乙图可知，质点振动的周期为T=8s，故波速为
故A正确；
B．图甲所示时刻，M、N两点均在振动的平衡位置，速度最大，故B错误；
C．因该简谐波沿x轴负方向传播，故开始时刻，质点向y轴负方向运动，经2s后，到达最下方振幅位置，加速度最大，加速度指向平衡位置，即y轴正方向，故C错误；
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或者与波长差不多，因
因此能发生明显衍射现象，故D正确。
故选AD。
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