选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射课后复习题

十二　波的反射、折射和衍射

(25分钟　60分)

一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)

1．小明和小刚每天上学途中都要经过一座铁桥。学习了波的知识之后，小明和小刚想到了一个测量桥长的方法，一人在铁桥的一端用锤子敲击一下，另一人在铁桥的另一端听传来的声音，结果发现声音经空气和桥传到另一端的时间差为2 s(声波在空气中传播速率v1＝340 m/s，在钢铁中的传播速率为4 900 m/s)，则桥长大约为(　　)

A．680 m　　 B．9 800 m

C．730.7 m     D．无法计算

【解析】选C。由题意可知：－＝2 s，解得l＝730.7 m，C对。

2．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为(　　)

A．170 m    B．340 m

C．425 m    D．680 m

【解析】选C。右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.5 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝2 s，山谷的宽度s＝v(t1＋t2)＝425 m。

3.如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图像，从图像可知(　　)

A．B侧波是衍射波

B．减小挡板间距离，衍射波的波长不变

C．A侧波速比B侧波速大

D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显

【解析】选B。小孔是衍射波的波源，则A侧波是衍射波，故A错误；同一介质中传播，波速不变，同时频率不变，则波长不变，根据波速、波长和频率的关系式v＝λf可知，减小挡板间距离，衍射波的波长不变，故B正确；在同一种介质中，波速相等，故C错误；波长比小孔尺寸越大，越容易发生衍射现象，在波长不改变的情况下，减小挡板间距，衍射现象将更明显，故D错误。

4．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．衍射是一切波特有的现象

B．对同一列波，障碍物或孔越小衍射越明显

C．听到回声是声波的衍射现象

D．听到墙外人的说话声是衍射现象

【解析】选A、B、D。衍射是一切波所特有的现象，A对；发生明显衍射现象的条件：障碍物或小孔和波长差不多或更小，B对；回声是波的反射不是衍射，C错；听到墙外人的说话声是衍射现象，D对。

5．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5 Hz，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，小孔的直径d应为(　　)

A．10 cm     B．5 cm

C．d＞1 cm     D．d＜1 cm

【解析】选D。由题知水波的波长λ＝＝1 cm，即孔直径d应与1 cm差不多或比它还小，故选项D正确。

6．有一障碍物的高度为10 m，下列波衍射现象最明显的是(　　)

A．波长为40 m的波

B．波长为9.9 m的波

C．频率为40 Hz的声波

D．频率为5 000 MHz的电磁波(v＝3.0×108 m/s)

【解析】选A。题中几列波的波长分别是λA＝40 m，λB＝9.9 m，λC＝ m＝8.5 m，λD ＝ m＝0.06 m。由波明显衍射条件知，λA＝ 40 m，大于障碍物的尺寸，而其余波长都小于障碍物的尺寸，所以A正确。

二、非选择题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)

7．(12分)在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振子振动频率为5 Hz，水波在水槽中传播速度为0.05 m/s，为使实验效果更明显，使用小孔直径d应不大于________m。

【解析】由发生明显衍射现象的条件知，当d≤λ时满足要求。由v＝λf知λ＝＝ m＝0.01 m，因为d≤λ，所以d≤0.01 m。

答案：0.01 

8．(12分)一个观察者在高处用望远镜注视在地上的木工以每秒2次的频率击打钉子，他听到声音时恰好看到击打动作，若观察者距木工680 m，当木工停止击打后，他还能听到几次击钉声？(声波在空气中的传播速度为340 m/s)

【解析】题中木工击打钉子产生的声波属于一种时间短暂的“脉冲波”，如图所示，设脉冲的间距为d，由于声速是v＝340 m/s，木工击钉频率为f＝2 Hz。所以d＝λ＝＝ m＝170 m。因此在680 m距离内有n＝＝4个脉冲间隔，也就是说木工停止击钉后还能听到4次击钉声。

答案：4次

(15分钟　40分)

9．(7分)(多选)对于波的折射现象，下列说法正确的是(　　)

A．当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线

B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变

C．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变

D．波发生折射时一定不会发生反射现象

【解析】选A、C。当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线，A对；当波垂直界面入射时，传播方向不改变，但波速和波长都发生改变，周期、频率不变，故B错，C对；波发生折射时在同一个界面也可发生反射现象，D错。

10. (7分)(多选)如图所示，S是振源，MN是带孔的挡板，其中M固定，N可以上下移动，为了使原来不振动的A点振动起来，可采用的办法是(　　)

A．增大S的振动频率

B．减小S的振动频率

C．N上移

D．N下移

【解析】选B、C。本题以比较灵活的形式考查明显衍射条件。要使A振动起来，则S振动产生的波必须经小孔发生明显衍射，原来A未振动，说明孔的尺寸太大，所以应使孔减小，C选项正确；当然A未振动的另一个原因是波长太小，在v一定的前提下，要增大波长则必须减小S的振动频率，所以B正确。

11. (7分)如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，两天线同时发出频率分别为f1和f2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到f1和f2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是(　　)

A．此系统利用的是波的干涉原理

B．在跑道上，f1与f2这两种无线电波干涉加强，所以跑道上的信号最强

C．只有跑道上才能接收到f1的最强信号，其他地方f1的信号都比跑道上的弱

D．只有在跑道的中心线上才能接收到f1和f2的最强信号，跑道的其他地方是无法同时接收到f1和f2的最强信号的

【解析】选D。由于两列波干涉的条件是频率相同，而这两列波的频率是不相同的，所以此系统利用的不是波的干涉原理，所以干涉加强才使跑道上信号最强是错误的，故A、B错误；对于某一个频率而言，并不只有跑道上的位置信号才最强，两波源连线的中垂线上的点到两波源的路程差为零，是加强点，所以其他地方也有最强的位置，故C错误；由于这两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，两波源连线的中垂线上的点到两波源的路程差为零，是加强点，所以在跑道上可以同时接收到它们的最强信号，如果偏离了跑道，则不可能这两个信号同时最强，故D正确。

12．(19分)甲、乙两人分别乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m。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30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？

(4)若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？

【解析】(1)由题意知：周期T＝ s＝3 s。

设波长为λ，则5λ＋＝24 m，λ＝ m。

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

答案：(1) m　 m/s　(2)会发生明显的衍射现象

(3)能看到明显衍射　(4)能发生明显衍射

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