第3-3课--波的反射、折射和衍射-(解析版)(人教版2019选择性必修第一册).docx

第3.3课 波的反射、折射和衍射
解题要点梳理：
1. 波的反射、折射现象中各物理量的变化

2.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。
基础巩固
1.（2022·全国·高二课时练习）下列哪些现象不是由声音的反射形成的（　　）
A．夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声
B．北京天坛的回音壁的回音现象
C．同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些
D．在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音
【答案】A
【详解】A．先看到闪电，后听到雷声是由于光比声音传播速度快，不是声音的反射，故A符合题意；B．北京天坛的回音壁的回音现象属于声音的反射，故B不符合题意；C．同样高的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些，描述的是声音的反射现象，故C不符合题意；D．在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音，是声音的反射造成的，故D不符合题意。故选A。
2.（2022·江苏·高二阶段练习）下列所描述的物理现象正确的是（　　）
A．机械波在介质中传播时，各质点会随波的传播而迁移
B．当观察者靠近波源运动时，观察者观测到的频率变小
C．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的振幅越大
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
【答案】D
【详解】A．机械波在介质中传播时，各质点只在平衡位置附近振动，并不会随波的传播而迁移，A错误；B．当观察者靠近波源运动时，观察者观测到的频率变大，B错误；C．物体做受迫振动时，当驱动力频率等于物体的固有频率时，振幅最大；如果驱动力频率大于物体的固有频率，驱动力频率越高，受迫振动的振幅越小，C错误；D．深水区域和浅水区域的密度不同，可视为不同介质，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，D正确。
3．（2022·全国·高二课时练习）在空旷的广场上有一堵较高大的墙，墙的一侧有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从墙的另一侧远离墙的A点走到靠近墙的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到（　　）
A．声音变响，男声比女声更响 B．声音变响，女声比男声更响
C．声音变弱，男声比女声更弱 D．声音变弱，女声比男声更弱
【答案】A
【详解】因为从墙的另一侧远离墙的A点走到靠近墙的B点的过程中，力声源越来越近，则声音变响。而女声频率更高，波长更小，所以衍射现象更不明显，所以男声比女声更响。故选A。

4.（2022·辽宁·辽西育明高级中学高二期中）如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可左右移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点振动，为了能观察到A点的振动，可采用的方法是（　　）

A．将N板向右移 B．将N板向左移 C．增大波源的频率 D．增大波源的振幅
【答案】B
【详解】当缝的尺寸跟波长相差不多，或比波长更小时会发生明显衍射。所以为了能观察到A点的振动，则可以减小缝的宽度（即将N板向左移）或增大波长（即减小波源的频率），而增大波源的振幅不会发生明显衍射现象。故选B。
5.（2022·湖北孝感·高二期中）在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况，图（一）是保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况变化；图（二）是实验时拍摄波长不同的水波通过宽度一定的狭缝的照片，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的、、，对比这三张照片观察衍射现象与波长、狭缝宽度的关系。该实验现象表明（    ）

A．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长小，才能观察到明显的衍射现象
B．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，才能观察到明显的衍射现象
C．图（二）丙图可以得出，波长比狭缝小太多就不会发生衍射现象
D．图（一）甲可以看出，狭缝宽度再增加就不会发生衍射现象
【答案】B
【详解】AB．由图（一）可知，波长一定时，狭缝越窄衍射现象越明显；由图（二）可知，狭缝一定，波长越大衍射现象越明显；只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，才能观察到明显的衍射现象，选项A错误，B正确；C．图（二）丙图可以得出，波长比狭缝小太多同样会发生衍射现象，只是衍射现象不明显，选项C错误；D．图（一）甲可以看出，狭缝宽度再增加也会发生衍射现象，只是衍射现象不明显，选项D错误。故选B。
6.（2022·江苏·海安高级中学高二阶段练习）观察水面波衍射的实验装置如图所示，O是波源，AC和BD是两块挡板，AB是两块挡板间的空隙，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，关于波经过空隙之后的传播情况，下列说法正确的是（　　）

A．挡板前相邻波纹间距大于挡板后相邻波纹间距
B．此时能观察到明显的衍射现象
C．两挡板AB间空隙增大10倍，衍射现象会更明显
D．波源振动频率增大10倍，衍射现象会更明显
【答案】B
【详解A．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。故A错误；B．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。故B正确；C．如果将孔AB增大，孔的尺寸会大于波的波长，不能观察到明显的衍射现象。故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，根据，可知波长减小，可能观察不到明显的衍射现象。故D错误。故选B。
7.（2022·全国·高二课时练习）如图所示，正中心O点是水面上一波源，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Ⅲ以外区域
【答案】B
【详解】由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B与波长长度差不多。据波发生明显衍射的条件知道，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，该波的波长与小孔B差不多，能够产生明显的衍射现象，故在阴影区Ⅲ、Ⅱ之内，明显存在衍射波的波形。故选B。
8.（2022·全国·高二课时练习）某测量员利用回声测距，他站在两平行竖直墙壁间某一位置（不是中间位置）鸣枪，经过1s第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，已知声速为340m/s，则两墙壁间的距离为多少。
【答案】425m
【详解】设两墙壁间的距离为，测量员离较近的墙壁的距离为，则他离较远的墙壁的距离为，第一次听到回声时满足，第二次听到回声时满足，其中，，代入数据解得。
能力提升
9.（2022·江苏·常熟中学高二期中）如图为蟾蜍在水中鸣叫时水面形成的奇妙水波。已知水波的传播速度与水的深度正相关。下列说法正确的是（　　）

A．岸边的人听到的声波是横波
B．岸边的人听到的声波频率大于水波的频率
C．水面上飘落的树叶逐渐被水波推向岸边
D．在深水区，水波更容易发生衍射
【答案】D
【详解】A．声波在空气中传播是通过空气的膨胀和收缩，是沿声波传播的方向，是纵波，故A错误；
B．蟾蜍声带振动产生了在空气中传播的声波和在水中传播的水波，它们都是由声带振动产生，其频率都等于声带振动的频率，故B错误；C．水波上飘落的树叶只会上下振动，不会随水波向前运动，故C错误；D．由题意可知水波的传播速度与水的深度正相关，可知水越深传播速度越快，根据，可知水越深，水波的波长越长，越容易发生衍射现象，故D正确。故选D。
10.（2022·全国·高二课时练习）干涉和衍射都是波特有的现象。图甲为水波的衍射实验，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。图乙为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波蜂，虚线表示波谷。下列说法正确的是（　　）

A．甲图中P点为振动加强点 B．甲图中水波发生明显的衍射现象
C．乙图中M点为振动加强点 D．乙图中N点为振动加强点
【答案】C
【详解】A．图甲只有一列波，不存在振动加强或减弱的说法，故A错误；B．由图甲可知，缝宽远大于波长，没有发生明显的衍射现象，故B错误；C．图乙中，M点为两列波波峰交点，M点振动加强，C正确；D．图乙中，N点为两列波波和峰波谷交点，N点振动减弱，D错误。故选C。
11.（2022·全国·高三课时练习）在某海水浴场，某同学漂浮在海面上，水波以3 m/s的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s。则该水波的周期为______s，该水波的波长为______m，该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的______现象
【答案】     2     6     衍射
【详解】该水波的周期，根据波长公式得，该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的衍射现象。

12.（2022·全国·高二课时练习）有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？（v声＝340 m/s）
【答案】325m
【详解】汽车匀速行驶，速度为v车＝15 m/s，声音在空气中传播速度不变，汽车从鸣笛到听到回声，二者运动时间相同，如图所示

设汽车在A点鸣笛，A点到山崖B的距离为x1，汽车运动到C点听到回声，设AC距离为x2，CB距离为x，因二者运动时间相同，则有x1＝x2＋x，x1＋x＝，x2＝，联立解得x＝325m。