3-3-波的反射、折射和衍射(2019人教版选择性必修第一册)(解析版)

3.3波的反射、折射和衍射课后培优练课后培优练级练培优第一阶——基础过关练1．下列说法中正确的是(

)A．水波是球面波B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波【答案】B【详解】该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与横波、纵波无关，由此可知B正确．由于水波不能在空间中传播，所以它不是球面波，A不正确。故选B。2．(多选)下列对惠更斯原理的理解，正确的是A．同一波面上的各质点振动情况完全相同B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定相同C．球面波是以波源为中心的一个个球面D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直【答案】ACD【详解】根据惠更斯原理，介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面，同一波面上各质点的振动情况完全相同，选项A正确；不同波面上质点的振动情况可能相同，选项B错误；波线始终与波面垂直，选项D正确；球面波是以波源为中心的一个个球面，选项C正确．故选ACD.3．声波从声源发出，在空中向外传播的过程中()A．波速在逐渐变小 B．频率在逐渐变小C．振幅在逐渐变小 D．波长在逐渐变小【答案】C【详解】根据惠更斯原理知，声波从声源发出后，在空中向外传播的过程中，形成了以波源为中心的波面，波面上的每个点都是子波的波源，然后又形成子波波面．形成包络面，即为新波面．但声源提供的能量一定，在形成新的波面后，总能量不变，但新波面单位面积内获得的能量减少，故在波的传播过程中振幅逐渐减少，综上分析ABD错误，C正确。故选C。4．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，要使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是（）A．无论怎样拍打，A都能振动起来 B．无论怎样拍打，A都不会振动起来C．降低拍打水面的频率 D．提高拍打水面的频率【答案】C【详解】要使树叶振动起来，需要波衍射到树叶处，因为障碍物的尺寸较大，所以要增加水面波的波长才能较好发生衍射，故可降低拍打水面的频率，故选C。5．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II以外的区域【答案】B【详解】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，ACD错误。故选B。6．机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（）A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直B．入射线与反射线可能在法线同侧C．“回声”是声波的反射现象D．“回声”是声波的折射现象【答案】C【详解】AB．波的反射遵守波的反射定律，即反射线在入射线和法线所决定的平面内，分居法线两侧，故AB错误；CD．声波遇到障碍物时可发声反射，形成回声，因此“回声”是声波的反射现象，故C正确，D错误。故选C。7．下列说法正确的是（）A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B．波发生反射时，频率、波长、波速均发生变化C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化【答案】C【详解】AB．波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率都不发生变化，故AB错误；CD．波发生折射时，频率不变，波长和波速均发生变化，故C正确，D错误。故选C。8．对于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（）A．图甲中，由电子偏转轨迹可判断a端应为磁铁的N极B．图乙中，回旋加速器所接电压U应为直流电C．图丙中，线圈中插入铁芯，自感系数L将变小D．图丁中，水波波长远小于狭缝的宽度【答案】A【详解】A．图甲中，由电子偏转轨迹根据左手定则可以判断a端应为磁铁的N极，所以A正确；B．图乙中，回旋加速器所接电压U应为变化电流，所以B错误；C．图丙中，线圈中插入铁芯，自感系数L将变大，所以C错误；D．图丁中，水波波长远大于狭缝的宽度，水波的衍射效果才明显，所以D错误；故选A。9．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。培优第二阶——拓展培优练10．（多选）如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，t时刻的波形图如图甲所示，质点A从t＋0.3s时刻开始计时，振动图像如图乙所示，若设＋y方向为振动正方向，则下列说法中正确的是（

）A．该简谐横波沿x轴正方向传播B．该简谐横波波速为10m/sC．若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸定比4m大得多D．在t＋0.5s时刻，质点A的加速度比质点B的大【答案】BD【详解】A．由图乙可知t＋0.3s时刻，质点A位于y轴正方向最高点，质点振动周期为0.4s，可知A处于平衡位置且速度沿y轴负方向，根据同侧法可知，波沿x轴负方向传播，故A错误；B．由图可知波长为4m，故故B正确；C．根据衍射条件可知，当障碍物或孔的尺寸根波长差不多时，或者比波长更小时才能看到明显衍射现象，故C错误；D．从t到t＋0.5s时刻，经历时间在t＋0.5s时刻，质点A到达波谷，质点B到达平衡位置，可知质点A的位移较大，加速度较大，故D正确。故选BD。11．（多选）B超检查是医学上常用的诊断方法，其基本原理是探头向人体内发射超声波，超声波遇到人体不同的组织会产生不同程度的反射，它不会对人体产生电离作用，利用超声的回声原理进行定位，通过计算机分析产生的二维图像（如图甲所示）。图乙、图丙是仪器检测到的探头发送和接收的超声波图像（图乙为某时刻沿x轴正方向发送的超声波，图丙为一段时间后沿x轴负方向返回的超声波）已知超声波在人体内传播速度约为1500m/s，下列说法正确的是（）A．图丙中质点b正沿y轴负方向运动B．图乙和图丙中，质点a和质点b加速度相同C．图乙中质点a的振动周期为T＝8.010-5sD．图乙中质点a在此后的0.1s时间内运动的路程为200mE．超声波在人体内传播会发生反射现象，但不会发生衍射现象【答案】ABD【详解】A．图丙中波沿x轴负向传播，根据“同侧法”可知，质点b正沿y轴负方向运动，选项A正确；B．图乙和图丙中，质点a和质点b位移相同，则根据可知两质点的加速度相同，选项B正确；C．图乙中质点a的振动周期为选项C错误；D．因为图乙中质点a在此后的0.1s时间内运动的路程为12500×4A=200m选项D正确；E．超声波在人体内传播会发生反射现象，也会发生衍射现象，选项E错误。故选ABD。12．（多选）情形1：如图，两列水波波源S1和S2的振幅分别为2A和A，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。情形2：在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍微加大，其他条件不变，则干涉条纹将如何变？情形3：用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的特征是（）A．情形1中两列波在相遇区域发生干涉B．情形1中此刻A点和B点的位移大小分别是A和3AC．情形2中干涉条纹将变密D．情形3中中央均为亮点的同心圆形条纹E．情形3中用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的【答案】BCD【详解】A．由图看出，波源Sl形成的水波波长大于波源S2是形成的水波波长，两列波在同一介质中传播，波速相等，由波速公式v=λf得知，两列波的频率不等，不会形成干涉现象，但能发生叠加现象，故A错误；B．根据两列水波波源S1和S2的振幅分别为2A和A，结合图可知，此时刻A点和B点的位移大小分别是A和3A，故B正确。C．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍微加大，其他条件不变，根据可知，则条纹间距减小，干涉条纹将变密集，选项C正确；DE．情形3中小圆盘和小圆孔衍射均为中央亮点的同心圆形条纹，选项D正确，E错误。故选BCD。13．（多选）某时刻O处质点沿y轴向下开始做简谐运动，形成沿x轴正向传播的简谐横波。O处质点开始振动后t=0.8s时，第一次形成的波形图像如图所示。P点是x轴上距坐标原点96cm处的质点，下列说法正确的是（）A．质点P经过32s开始振动B．该波遇到一个尺寸为10m的障碍物时可以发生明显衍射现象C．t=4.2s时刻质点P第二次到达波谷D．若质点O在t=2s时停止振动，那么质点P在5.2s时也将停止振动【答案】CD【详解】A．波在t=0.8s内传播的距离x=24cm=0.24m所以该波的波速v=m/s=0.3m/s则波从O点传到P点的时间t=s=3.2s则质点P经过3.2s开始振动，故A错误；B．由图读出该波的波长为λ=24cm，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10m的障碍物时，不能发生明显衍射现象，故B错误；C．该波的周期为T=0.8s，当x=18cm处的波谷传到P点时，P点第一次到达波谷，用时t1=s=2.6s再过一个周期质点P第二次到达波谷，所以P第二次到达波谷的时刻为t=2.6s+0.8s+0.8s=4.2s故C正确；D．波从O点传到P点的时间是3.2s，则若质点O在t=2s时停止振动，那么质点P在5.2s时也将停止振动，故D正确。故选CD。14．（多选）一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示，在传播方向上有两质点，质点的平衡位置坐标为，质点的平衡位置坐标为，该波的波速为，则下列说法正确的是（）A．时质点向轴正方向运动B．质点的振幅比质点的振幅大C．质点的振动方程为D．平衡位置位于的质点的位移与质点的位移始终相反E．该波能很容易地绕过长度为的障碍物【答案】ACD【详解】A．根据“上下坡”法可知，Q点处于下坡，所以Q质点向y轴正方向运动，A正确；B．P、Q两质点的振幅相同，都为8cm，B错误；C．Q点所对应比平衡位置滞后，所以Q质点的振方程为由图像可知A=8cm，，根据所以角速度所以（cm）C正确；D．平衡位置位于x=4.5m的质点的位移与Q质点刚好相差半个周期，所以它们的振动步调恰好相反，D正确；E．波能绕过障碍物继续传播即发生明显衍射现象，根据明显衍射现象条件即波长与障碍物尺寸差不多或更大，由于该波波长为4m，所以不能发生明显衍射现象，E错误。故选ACD