物理选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射测试题

这是一份物理选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射测试题，共7页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。
波的反射、折射和衍射 (25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1．关于波的频率，下列说法正确的是(　　)A．波的频率由波源决定，与介质无关B．波的频率与波速有直接关系C．波由一种介质传到另一种介质时，频率要发生变化D．由公式f＝可知，频率与波速成正比，与波长成反比【解析】选A。波的频率由波源的频率决定，与波速和介质都无关，波在不同介质中传播时频率保持不变，故A正确，B、C、D错误。【加固训练】室内的人隔着墙能听到室外的谈话声，而看不见谈话的人，这是因为(　　)A．声波速度小，光波速度大B．声波是纵波，光波是横波C．声波波长较长，容易产生衍射现象D．光波频率高，容易产生衍射现象【解析】选C。室内的人隔着墙能听到室外的谈话声，而看不见谈话的人，是由于声波波长较长，能够绕过障碍物发生衍射，而光波的波长短，不容易发生衍射，所以有“闻其声不见其人”的现象，与波的种类等无关，故C正确，A、B、D错误。故选C。2．(2021·徐州高二检测)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＜fBC．λA＞λB，fA＜fB      D．λA＜λB，fA＞fB【解析】选C。由图知A图衍射现象明显，B图不明显，故A的波长长，B的波长短，而相同的介质中，水波的速度相同，根据v＝λf可知，波长越长，则频率越小，故C正确，A、B、D错误，故选C。3.如图所示，O是水面上一波源，实线和虚线分别表示某时刻的波峰和波谷，A是挡板，B是小孔。若不考虑波的反射因素，则经过足够长的时间后，水面上的波将分布于(　　)A．整个区域       B．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域     D．阴影Ⅱ和Ⅲ以外的区域【解析】选B。从图中可以看出A挡板比波长大，所以不能发生明显的衍射，而B小孔与波长相差不多，能发生明显的衍射，所以经过足够长的时间后，水面上的波将分布于阴影Ⅰ以外区域，故B正确。4．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【解析】选C。衍射是一切波特有的现象，故A正确，不符合题意；障碍物或孔越小越易产生衍射，故B正确，不符合题意；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。5．在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5 cm，所用水波的波长为5 cm，则如图所示的衍射图样中正确的是(　　)【解析】选C。窄缝宽度是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A、B、D错误，C正确。6．海浪从远海传向海岸。已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海水越深，速度越大。一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8 s，则(　　)A．海浪拍打海岸的周期大于8 sB．海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大C．悬挂在船上摆长为1 m的单摆的振动周期为8 sD．让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显【解析】选C。海浪的机械振动频率不变，即海浪拍打海岸的周期与振动周期相同为8 s，所以选项A错误；根据v＝得，海浪的波长λ＝vT，离海岸越近，波长越小，即相邻波峰之间的距离变小，所以选项B错误；悬挂在船上的单摆振动属于受迫振动，其振动频率取决于驱动力频率，与固有频率无关，所以选项C正确；机械波发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多，离海岸更近时，海浪波长变小，故衍射现象不如较远处明显，所以选项D错误。二、计算题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7．(12分)一架飞机水平匀速地从某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60°角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍？【解析】设飞机在人头顶正上方时距地面的高度是h，发动机声传到地面所用的时间是t，声速是v声，有h＝v声t。在这段时间t内，设飞机飞出x，飞机速度是v机，则有x＝v机t。两式相比＝＝cot60°＝，即飞机速度约为声速的倍。答案：倍【加固训练】在水波槽的衍射实验中，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，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为多少？【解析】在水槽中激发的水波波长为：λ＝＝ m＝0.01 m＝1 cm。要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长。答案：小孔直径d应小于1 cm8．(12分)如图所示，图甲是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收信号间的时间差，测出被测物体的速度。图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt＝1.0 s，超声波在空气中的传播速度是v＝340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是多少？汽车的速度是多少？【解析】设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2，则有：2s1－2s2＝vΔt′，其中Δt′＝tP1n1－tP2n2＝(－)Δt＝0.1 s，则汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离为s1－s2＝＝ m＝17 m。已知测速仪匀速扫描，由图乙记录数据可求出汽车前进(s1－s2)这段距离所用时间为Δt″＝Δt－＝(1.0－) s＝0.95 s，汽车运动的速度v′＝＝ m/s≈17.9 m/s。答案：17 m　17.9 m/s (15分钟·40分)9.(6分)如图所示，甲为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可移动，两板中间有一狭缝。此时测得乙处点没有振动。为了使乙处点能发生振动，可操作的办法是(　　)A．增大甲波源的频率B．减小甲波源的频率C．将N板竖直向下移动一些D．将N板水平向右移动 一些【解析】选B。乙处点没有振动，说明波没有衍射过去，原因是M、N间的缝太宽或波长太小，因此若使乙处质点振动，可采用N板上移减小间距或增大波的波长，即减小甲波源的频率，故B正确，A、C、D错误。10．(6分)同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图所示，以下说法正确的是(　　)A. 声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线【解析】选A。波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故相同音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同。机械波在介质中传播的速度只取决于介质的性质。声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度，由v＝λf知，声波在水中的波长较大，对应于题图中波形曲线b。故选项A正确。【加固训练】如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，则(　　)A．在真空中，a光的波长大于b光的波长B．在玻璃中，a光的波长大于b光的波长C．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐减小，则折射光线b首先消失【解析】选C。光线a的偏折程度大，则a光的折射率大，说明a光的频率高，根据v＝λf，a光在真空中的波长较短，故A错误；由v＝可知，由于a光的折射率大，则在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，由v＝λf可知，由于在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度且a光的频率高，则在玻璃中，a光的波长小于b光的波长，故B错误，C正确；若改变光束的入射方向，使θ角逐渐减小，则两光都不能发生全反射，即都不会消失，故D错误。故选C。11．(6分)关于波的衍射，下列说法中错误的是(　　)A．衍射是一切波的特性B．波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越明显C．发生波的衍射时必须有两个波源D．波的衍射也是由于波的叠加产生的【解析】选C。干涉和衍射现象是波所特有的现象，A正确；波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越明显，B正确；发生波的干涉时必须有两个波源，C错误；由于狭缝或小孔有一定的宽度或大小，波通过后出现明暗相间的条纹就是波叠加的结果，因此波的衍射也是由于波的叠加产生的，D正确。故选C。12．(22分)某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m。(1)该波的频率为____________Hz，在海水中的波速为__________m/s。(2)若物体在海面上发出的声音经过0.5 s听到回声，则海水深为多少？(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？【解析】(1)由f＝得f＝ Hz＝340 Hz，因波的频率不变，则在海水中的波速为v海＝λ′f＝4.5×340 m/s＝1 530 m/s。(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为h＝v海＝1 530× m＝382.5 m。(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示，设听到回声的时间为t′，则v物t′＋v海t′＝2h代入数据解得t′≈0.498 s。答案：(1)340　1 530　(2)382.5 m　(3)0.498 s