高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射同步测试题

2020-2021学年度人教版（2019）选择性必修第一册

3.3波的反射、折射和衍射同步训练1（含解析）

1．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子的振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（　　）

A． B． C． D． 

2．湖面上的水波可以绕过障碍物是由于波在传播过程中发生了（　　）

A．反射 B．折射 C．干涉 D．衍射

3．一列简谐横波在t=0.6s时的波形图如图甲所示，此时P、Q两质点的位移相等，波上x=15m处的质点A的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（　　）

A．这列波沿x轴负方向传播

B．这列波的波速为0.06m/s

C．从t=0.6s时刻开始，质点P比质点Q早回到平衡位置

D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为15m的障碍物，这列波不能发生明显衍射现象

4．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

5．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

6．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

7．下列现象属于波的衍射现象的是（　　）

A．在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声

B．只闻其声，不见其人

C．余音绕梁，三日而不绝

D．夏日的雷声有时轰鸣不绝

8．如图所示，S是波源，MN是带孔的挡板，其中M固定、N可以上下移动，为了使原来振动的A点停止振动，可采用的办法是（　　）

A．减小波源S的频率 B．波源S向右移动靠近小孔

C．减小波源S的波长 D．挡板N上移一点

9．如图所示，S1、S2是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5 cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　）

A．d点始终保持静止不动

B．图示时刻c点的位移为零

C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱

D．图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10 cm

E.a点振动介于加强点和减弱点之间

10．下列现象中属于波的衍射的是（　　）

A．敲响一个音叉，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，另外几个也跟着一起振动起来

C．敲响一个音叉，并使音叉慢慢转动，听到音叉忽轻忽响的声音

D．水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝不会受影响地继续向前传播

11．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

12．有一列沿水平方向传播的简谐横波，某一时刻它的波形图如图甲所示，和是这列波上的两个质点，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．该波正以1.0m/s的速度向左传播

B．图甲时刻和两质点的速度都为零

C．和两质点的振动方向始终相反

D．当时质点处于处的波谷

E.这列波遇到宽度为2m的障碍物时会发生明显的衍射现象

13．一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示。介质中x＝2 m处的质点P沿y轴正方向做简谐运动的表达式为y＝10sin (5πt) cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是 （　　）

A．周期为0.4 s

B．振幅为20 cm

C．传播方向沿x轴正向

D．传播速度为20 m/s

E.该列波遇到直径为2m的障碍物能发生明显的衍射现象

14．波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（　　）

A．波长为60 m的声波比17 m的声波传播速度慢

B．波长为60 m的声波比17 m的声波频率小

C．波长为60 m的声波比17 m的声波易发生明显衍射

D．波长为17 m的声波不能发生衍射

15．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吸波材料，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的

C．雷达的工作原理是利用波的直线传播

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

E.声呐仪利用的是波的折射现象

16．如图是观察水波衍射现象的实验装置，AB和CD是两块挡板，BC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，则此时______（选填“能”或“不能”）明显观察到波的衍射现象，挡板前后波纹之间的距离______。（选填“相等”或“不相等”）

17．两列频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，在同一介质中传播时，某时刻t形成如图所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷（实线表示波峰，虚线表示波谷），在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________。

18．如图，挡板是固定的，挡板可以上下移动。现在把、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，点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到点，可以采用什么办法？

19．操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？

20．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。

21．甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。

(1)此水波的波长为多少？波速为多少？

(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？

(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射？

(4)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？

22．甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24m，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动10次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波速为多少？若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？

23．正在报警的警钟每隔0.5 s响一声。一个人正坐在以60 km/h的速度向着警钟行驶的车中。已知声音在空气中的速度为330 m/s，则这个人在每分钟内能听到几声警钟？

参考答案

1．D

【详解】

水波的频率与振子的频率一样，根据波速公式得

.

当小孔与障碍物的尺寸比波长小或差不多时，能发生明显的衍射现象。故选D。

2．D

【详解】

湖面上的水波可以绕过障碍物是由于波在传播过程中发生了衍射现象。

故选D。

3．C

【详解】

A．根据振动图像，质点A在t=0.6s时向下振动，所以在波动图像上质点A向下振动，得到波的传播方向沿x轴正方向传播。A错误；

B．从甲图可知波长为，从乙图可知振动周期为，所以波速为

B错误；

C．波的传播方向沿x轴正方向传播，在t=0.6s时，质点P向上振动，质点Q向下振动，质点P比质点Q早回到平衡位置。C正确；

D．因为障碍物尺寸小于波长，所以能发生明显衍射。D错误。

故选C。

4．D

【详解】

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。

5．C

【详解】

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。

6．A

【详解】

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。

7．B

【详解】

A．空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声波的反射现象，故A错误；

B．波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象叫做波的衍射，“只闻其声，不见其人”是声波的衍射现象。故B正确；

C．“余音绕梁，三日而不绝”，是声波的反射，故C错误；

D．雷声有时轰鸣不绝，也是声波的反射，故D错误。

故选B。

8．C

【详解】

为了使原来振动的A点停止振动，即让衍射现象不明显，可以减小波长的大小，或增大缝的宽度。因为波长 ，增大波源的频率，可以减小波长。故C正确，A、B、D错误。
故选C。

9．A

【详解】

A．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；

BCD．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5 cm，则b点相对平衡位置高10 cm，而c点是波谷与波谷相遇，则c点相对平衡位置低10 cm，所以b、c两点的竖直高度差为20 cm，故BCD错误；

E．a点位于加强点的连线上，仍为加强点，E错误。

故选A。

10．D

【详解】

A．敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉又响起来，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．敲响一个音叉，并使音叉慢慢转动，听到音叉忽轻忽响的声音，这是声波的干涉，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。

11．ABC

【详解】

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。

12．ACE

【详解】

A．由图可知，该简谐横波的波长为=8m，周期T=8s，所以波速为

由图乙可知图甲所示时刻的质点F向下振动，所以该波沿x轴的负方向传播，即向左传播，A正确；

B．在图甲时刻F和G两质点均处于平衡位置，加速度是零，速度最大，B错误；

C．F和G两质点相差半个波长，则振动方向一直相反，C正确；

D．当t=6s时，G质点在波谷，可质点不随波迁移，D错误；

E．当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长更小时，就能观察到明显的衍射现象。因此这列波遇到宽度是2m的障碍物时会产生明显的衍射现象，E正确。

故选ACE。

13．ACE

【详解】

A．由表达式可知，角速度 ，根据

A正确；

B．由题图知，波的振幅为10 cm，B错误；

C．质点P沿y轴正方向，根据波动方向传播和质点的振动方向关系，传播方向沿x轴正向，C正确

D．根据图像，波长为4m，根据

D错误；

E．根据发生明显衍射的条件，波长为4m，该列波遇到直径为2m的障碍物能发生明显的衍射现象，E正确。

故选ACE。

14．BC

【详解】

AB．不管波长为多少，声波在空气中传播速度都约为340 m/s，由波长、波速、频率关系v=λf可知，波长越长，频率越小，所以A错误，B正确；

C．由发生明显衍射的条件可知，波长越长，越容易发生明显衍射，C正确；

D．任何波都可以发生衍射，D错误；

故选BC。

15．ABD

【详解】

ACE．声呐、雷达都是利用接收反射波来进行定位，故A正确，CE错误；

B．隐形飞机是通过减少波的反射达到隐形的目的，故B正确；

D．水波的传播方向发生改变属于波的折射现象，故D正确。

故选ABD。

16．能    相等   

【详解】

[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。

[2] 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。

17．A、B    C   

【详解】

[1][2]由题图中可知，A点距波源S1、S2的距离均为1.5λ，即x1＝1.5λ，x2＝1.5λ，故A到S1、S2的距离差

Δx＝x1－x2＝0

B点距S1距离为x1＝λ，距S2距离为x2距离为x2＝2λ，故B到S1、S2的距离差

Δx＝λ

C点距S1的距离为x1＝2λ，距S2的距离为x2＝1.5λ，故C到两波源S1、S2的距离差为

Δx＝x1－x2＝0.5λ

因为两波源的振动情况完全相同，所以A、B点均为振动加强点，C点为振动减弱点。

18．N板上移或减小水波的频率

【详解】

P处质点没有振动，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，即减小水波的频率。

19．高音减弱的较明显

【详解】

高音的频率较高，则波长较短，不容易绕过高楼发生明显衍射；而低音频率较低，波长较大，容易绕过高楼发生衍射，则高音减弱的较明显。

20．见解析

【详解】

我们人耳能听见的声音频率范围在到之间，蝙蝠发出的是超声波，频率大于。

21．(1)m； m/s；(2)会；(3)能；(4)能

【详解】

(1)由题意知，周期

T=s=3s

设波长为λ，则

5λ＋=24m

得

λ==m

由得

v=m/s=m/s

(2)由于λ=m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象；

(3)(4)由于λ=m>3m，所以此波无论是通过直径为3m的桥墩，还是通过宽为3m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。

22．m/s，会发生

【详解】

由题意可知

设此波的波长为，则有

得

所以

由于

大于竖立电线杆的尺寸，所以当波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。

23．126次

【详解】

先设空气中声速为v0，在时间T内传播的距离

s0=v0T（T为周期）

而声波在时间t内走的距离为

s1=v0t

因而人不动时听到钟声次数为

n0=

如果人以v的速度向声源运动，则声波在时间t内相对于人行进的距离为

s2=(v0+v）t

此时人听到的钟声次数为

n==126次