2025版新教材高中物理第3章机械波3波的反射折射和衍射提能作业新人教版选择性必修第一册

第三章3基础强化练(时间25分钟满分60分)一、选择题(本题共5小题，每题7分，共35分)1．(多选)下列各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图A、B)和障碍物(图C、D)的状况。水波用弧线表示，相邻弧线间距为一个波长，则其中能发生明显衍射现象的有(BD)解析：当小孔尺寸或障碍物的尺寸，与波长相比较时，相差不多或者比波长更小，就能发生明显衍射，所以B、D正确。2．在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，假如从声波的衍射来考虑，则会听到(D)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，女声比男声更弱解析：由于墙MN很高大，所以衍射现象比较弱，由于女声音调更高，波长更短，所以衍射现象更不明显。3．(多选)如图所示，一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60m，在防波堤后A、B两处各有一条小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有(AD)A．假设波浪的波长约为5m，则A、B两处小船所受波浪的影响很小B．假设波浪的波长约为5m，则A、B两处小船明显受到波浪影响C．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响D．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船明显受到波浪影响解析：A、B两处小船明显受到波浪影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处。当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象，故A、D正确。4．一个圆弧形海湾，人不论站在海湾的哪个方位，都会看到海浪向岸边传来，下面的说明中正确的是(C)A．这说明海边的风都是从海湾中心向岸边吹来的B．这说明海浪是从海湾中心发出向四周传播的C．这是由于靠近岸边处海水慢慢变浅，海浪向岸边传播的过程中，不断发生折射而造成的D．这是由于海浪从岸边反射回来的波与原来的波叠加而形成的解析：海浪是水波，它的传播速度与水的深度有关，海浪向岸边传播的过程中，由于波速慢慢变更而要发生折射，传播方向不断向法线靠拢，因此看到岸边海浪的传播方向几乎与岸边垂直。5．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0.5s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340m/s，则这个山谷的宽度约为(C)A．170m B．340mC．425m D．680m解析：d＝eq\f(vt1＋vt1＋t2,2)＝425m。二、非选择题(共25分)6．(12分)一辆火车在经过某直线路段时，司机发觉其刚要通过正前方高山悬崖下的隧道，遂鸣笛，5s后听到回声，听到回声后又行驶10s司机其次次鸣笛，3s后听到回声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s，此路段的最高限速为120km/h，请你依据以上数据帮助司机计算一下，看火车是否超速行驶？答案：火车没有超速行驶解析：设火车行驶的速度为v1，声速为v2，火车第一次鸣笛时到悬崖的距离为L。由题意，在火车第一次鸣笛到听到回声的过程中，有2L－v1t1＝v2t1，当火车其次次鸣笛时，火车到悬崖的距离为L′＝L－v1(t′＋t1)，同理有2L′－v1t2＝v2t2，将数据代入，整理得v1＝eq\f(v2,14)≈24.3m/s≈87.5km/h<120km/h，故火车没有超速行驶。7．(13分)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直的电线杆，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，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射现象？(4)若该桥有一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射现象？答案：(1)eq\f(16,11)m/s(2)发生明显的衍射现象(3)(4)能发生明显的衍射现象解析：(1)由题意知，此水波的周期T＝eq\f(60,20)s＝3s，设波长为λ，则5λ＋eq\f(λ,2)＝24m，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，明显大于竖直电线杆的直径，所以此波通过竖直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>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。实力提升练(时间15分钟满分40分)一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分)1．(多选)如图甲所示，一根拉紧的匀整弦线沿水平的x轴放置，现对弦线上O点(坐标原点)施加一个向上的扰动后停止，其位移—时间图像如图乙所示，该扰动将以2m/s的波速向x轴正方向传播，且在传播过程中没有能量损失，则有(ABC)A．该波遇到长度为3m的障碍物时会发生明显衍射现象B．1.5s<t<2s时间内，x＝3m处的质点向上运动C．2s时，.x＝4m处的质点起先向上运动D．2.5s时，x＝1m处的质点运动的路程为0.4cm解析：由题图乙知，周期T＝2s，则波长λ＝vT＝4m，障碍物尺寸为3m，故发生明显衍射现象，A正确；t＝1.5s，振动形式才传到x＝3m处，则1.5s<t<2s时间内，x＝3m处的质点始终向上运动，B正确；t＝2s时，波传播的距离为4m，故x＝4m处的质点刚起先向上运动，C正确；由图乙知波源只振动了1s，波传到x＝1m处用时t＝0.5s，则2.5s时x＝1m处的质点已停止运动，故2.5s内x＝1m处的质点运动的路程为0.2cm，D错误。2.“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最终从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律可表述为eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(v1,v2)(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2＝0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为(D)A.eq\f(9dsini,2\r(100－81sin2i)) B．eq\f(d\r(81－100sin2i),100sini)C.eq\f(d\r(81－100sin2i),20sini) D．eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)解析：画出波的传播示意图如图所示，由题意知eq\f(sini,sinr)＝eq\f(v1,v2)＝eq\f(1,0.9)，得sinr＝eq\f(9,10)sini，由几何学问有sinr＝eq\f(\f(d,2),\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2＋h2))，解得h＝eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)，故选D。3．(2024·河北省南宫中学等四校高二下学期检测)声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340m/s，人能听到的声波频率在20Hz到20000Hz之间，对于波长为34m的声波，下列说法正确的是(C)A．在水中它比波长为20m的声波传播得更快一些B．不能产生衍射现象C．它不能被人听到D．不能产生反射现象解析：波速由介质确定，在同一介质中波速相同，故A错误；声波具有波的特性，能发生波的反射、衍射和折射，故B、D错误；据v＝λf可知，f＝eq\f(340,34)Hz＝10Hz，所以该波为次声波，人不能听见，故C正确。4．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200μs后收到反射波；隔0.8s后再发出一个脉冲，经198μs收到反射波。已知无线电波传播的速度为c＝3×108m/s，远大于飞机的飞行速度v，则v应为(C)A．1500m/s B．750m/sC．375m/s D．以上数据都不对解析：由于c≫v，所以可不考虑无线电脉冲传播过程中飞机的位移；设雷达两次放射无线电脉冲时飞机分别位于x1、x2处，则第一次：2x1＝ct1，其次次：2x2＝ct2，飞机的飞行速度v＝eq\f(x1－x2,Δt)，且Δt＝0.8s，代入数据解得：v＝375m/s。二、非选择题(共20分)5．(8分)一木匠在房顶上用铁锤钉钉子，有一位旁观者在视察，他看到锤子举到最高点时，也恰好听到敲打声，他抬手看了看手表，木匠敲了8下用4s，他便很快估计出他到木匠的最小距离不小于85m。已知声速为340m/s，木匠上举和向下放锤的时间相等，说说旁观者用的方法，写出他到木匠距离的表达式。答案：见解析解析：木匠敲了8下用4s，每敲击一次用的时间T＝eq\f(4,8)s＝0.5s，木匠的动作和声音同时发生，由于光速比声速大得多，所以旁观者看到动作时，声音还没有传过来，造成声音和动作不同步；由于旁观者恰好在看到木匠把锤子到最高处，听到敲打声音，则前一次的敲打声在发声处传到旁观者的耳朵里的时间为从前一次的敲打发声后到把锤子数次举到最高处所阅历的时间，即t＝nT＋eq\f(1,2)T旁观者到木匠距离x＝vt＝340×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n×0.5＋\f(1,2)×0.5))m＝85eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2n＋1))m(n＝0,1,2，…)6．(12分)(2024·山西省浑源中学高二期中)宁静的湖面有相距为1m的两个小木块A、B，距小木块A左侧3m处有一波源在t＝0时刻起先向上振动，经4s小木块A第一次达到波峰，再经3s小木块B第一次达到波谷，波源和小木块A、B在一条直线上。(1)求这列横波的周期和波速；(2)求这列横波的波长；(3)若此波在传播过程中遇到一根直立的芦苇杆