高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射复习练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射复习练习题，共4页。试卷主要包含了夏天听到雷声隆隆不绝，是由于等内容，欢迎下载使用。

1．一块小石子投入河水中激起一列水波，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，障碍物是( )
A．静止在河面的渔船 B．静止在河面的货船
C．竖立在河中的竹竿 D．竖立在河中的桥墩
解析：选C 河水中激起一列水波，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，依据发生明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长小，故该障碍物的尺寸较小，故C正确，A、B、D错误。
2.如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是( )
A．提高波源频率
B．降低波源频率
C．增加波源距桥墩的距离
D．减小波源距桥墩的距离
解析：选B 叶片A静止不动，是因为水波不能绕过桥墩传过来，即水波衍射现象不太明显，而发生明显衍射的条件是，障碍物的尺寸比波长小或差不多，所以要让叶片A动起来只能减小桥墩的尺寸或增大水波的波长，水波的速度一定，降低波源频率会增大波长，提高波源频率会减小波长，故A错误，B正确；改变波源与桥墩的距离不会让衍射现象更明显，故C、D错误。
3.如图所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于( )
A．整个区域
B．阴影Ⅰ以外区域
C．阴影Ⅱ以外区域
D．阴影Ⅰ区域
解析：选B 从题图中可以看出挡板A比波长大得多，因此波不会绕过挡板A，而小孔B的大小与波长差不多，能发生明显的衍射现象，故B正确。
4．已知空气中的声速为340 m/s。现有几种声波：
①周期为eq \f(1,20) s；②频率为104 Hz；③波长为10 m。
这三种声波传播时若遇到宽约为13 m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是( )
A．①和② B．②和③
C．①和③ D．都可以
解析：选C 由波速公式v＝λf得：波长λ＝eq \f(v,f)＝vT，则①②③三种声波的波长分别为λ1＝340×eq \f(1,20) m＝17 m，λ2＝eq \f(340,104) m＝0.034 m，λ3＝10 m，根据发生明显衍射现象的条件可知，①③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多，能产生明显的衍射现象，故C正确。
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，则下列各图所示的衍射图样中正确的是( )
解析：选C 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，故只有选项C正确。
6．对于波长为100 m的声波，下列说法正确的是( )
A．在同一介质中，比波长为20 m的声波传播快
B．在空气中的频率比在水中大
C．声波能发生折射，但折射后频率发生变化
D．声波能发生反射，但反射后波速不变
解析：选D 机械波的传播速度由介质决定，波的频率由波源决定，与介质无关，所以折射后，波进入另一种介质，传播速度发生变化，反射后回到原来的介质，传播速度不变，故D选项正确。
7．夏天听到雷声隆隆不绝，是由于( )
A．声波在云层多次反射造成的
B．声波透进云层发生折射造成的
C．云层之间发生多次放电造成的
D．以上说法都不对
解析：选A 雷声隆隆不绝，我们好像听到了多个雷声，实际是一次声音在云层中多次反射，传到人耳中有时间间隔造成的。
8．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a，距离墙均为eq \r(3)a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为( )
A．听不到 B．甲开枪3t后
C．甲开枪2t后 D．甲开枪eq \f(\r(3)＋\r(7),2)t后
解析：选C 乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝eq \f(2a,v)。甲、乙二人及墙的位置如图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB，由几何关系可得AC＝CB＝2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t′＝eq \f(AC＋CB,v)＝eq \f(4a,v)＝2t，故C正确。
9．甲、乙两人分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＝eq \f(60,20) s＝3 s。
设波长为λ，则5λ＋eq \f(λ,2)＝24 m，λ＝eq \f(48,11) m。
由v＝eq \f(λ,T)得，v＝eq \f(48,11×3) m/s＝eq \f(16,11) m/s。
(2)由于λ＝eq \f(48,11) 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＝eq \f(48,11) 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，都能发生明显衍射现象。
答案：(1)eq \f(48,11) m eq \f(16,11) m/s (2)会 (3)能 (4)能
B级—选考提能
10．一列波在第一种均匀介质中的波长为λ1，在第二种均匀介质中的波长为λ2，且λ1＝3λ2，那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( )
A．3∶1,1∶1 B．1∶3,1∶4
C．1∶1,3∶1 D．1∶1,1∶3
解析：选C 同一列波频率不变，由v＝λf可得，eq \f(v1,v2)＝eq \f(λ1,λ2)＝eq \f(3,1)，故C正确。
11．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200 μs后收到反射波；隔0.8 s后再发出一个脉冲，经198 μs收到反射波，已知无线电波传播的速度为c＝3×108 m/s，远大于飞机的飞行速度v，则v应为( )
A．1 500 m/s B．750 m/s
C．375 m/s D．以上数据都不对
解析：选C 由于c≫v，故可不考虑电磁波传播过程中飞机的位移；设雷达两次发射电磁波时飞机分别位于x1、x2处，则第一次：2x1＝ct1，第二次：2x2＝ct2，飞机的飞行速度：v＝eq \f(x1－x2,Δt)且Δt＝0.8 s，代入数据解得v＝375 m/s。
12.波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射。若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介质中的波速为1.2×105 km/s。
(1)该波的折射角为多大？
(2)该波在甲介质中的传播速度为多少？
(3)该波在两种介质中的波长比为多少？
解析：(1)由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为γ＝30°。
(2)由波的折射规律eq \f(v甲,v乙)＝eq \f(sin i,sin γ)
所以v甲＝eq \f(sin i,sin γ)·v乙＝eq \f(sin 60°,sin 30°)·v乙＝eq \r(3)×1.2×105 km/s＝2.08×105 km/s。
(3)因波长λ＝eq \f(v,f)，又因为波在两种介质中的频率相同，则eq \f(λ甲,λ乙)＝eq \f(v甲,v乙)＝eq \f(2.08×105,1.2×105)＝eq \f(26,15)。
答案：(1)30° (2)2.08×105 km/s (3)eq \f(26,15)