3-3-波的反射、折射和衍射(2019人教版選擇性必修第一冊)(解析版)

3.3波的反射、折射和衍射課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．下列說法中正確的是(

)A．水波是球面波B．聲波是球面波C．只有橫波才能形成球面波D．只有縱波才能形成球面波【答案】B【詳解】該題考查了波面，根據(jù)球面波的定義可知：若波面是球面則為球面波，與橫波、縱波無關(guān)，由此可知B正確．由于水波不能在空間中傳播，所以它不是球面波，A不正確。故選B。2．(多選)下列對惠更斯原理的理解，正確的是A．同一波面上的各質(zhì)點振動情況完全相同B．同一振源的不同波面上的質(zhì)點的振動情況一定相同C．球面波是以波源為中心的一個個球面D．無論怎樣的波，波線始終和波面垂直【答案】ACD【詳解】根據(jù)惠更斯原理，介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡(luò)面就是新的波面，同一波面上各質(zhì)點的振動情況完全相同，選項A正確；不同波面上質(zhì)點的振動情況可能相同，選項B錯誤；波線始終與波面垂直，選項D正確；球面波是以波源為中心的一個個球面，選項C正確．故選ACD.3．聲波從聲源發(fā)出，在空中向外傳播的過程中()A．波速在逐漸變小 B．頻率在逐漸變小C．振幅在逐漸變小 D．波長在逐漸變小【答案】C【詳解】根據(jù)惠更斯原理知，聲波從聲源發(fā)出后，在空中向外傳播的過程中，形成了以波源為中心的波面，波面上的每個點都是子波的波源，然后又形成子波波面．形成包絡(luò)面，即為新波面．但聲源提供的能量一定，在形成新的波面后，總能量不變，但新波面單位面積內(nèi)獲得的能量減少，故在波的傳播過程中振幅逐漸減少，綜上分析ABD錯誤，C正確。故選C。4．小河中有一個實心橋墩P，A為靠近橋墩浮在水面上的一片樹葉，俯視圖如圖所示，小河水面平靜?，F(xiàn)在S處以某一頻率拍打水面，要使形成的水波能帶動樹葉A振動起來，可以采用的方法是（）A．無論怎樣拍打，A都能振動起來 B．無論怎樣拍打，A都不會振動起來C．降低拍打水面的頻率 D．提高拍打水面的頻率【答案】C【詳解】要使樹葉振動起來，需要波衍射到樹葉處，因為障礙物的尺寸較大，所以要增加水面波的波長才能較好發(fā)生衍射，故可降低拍打水面的頻率，故選C。5．如圖所示，O是水面上一波源，實線和虛線分別表示某時刻的波峰和波谷，A是擋板，B是小孔。若不考慮波的反射因素，則經(jīng)過足夠長的時間后，水面上的波將分布于（）A．整個區(qū)域B．陰影I以外區(qū)域C．陰影II以外區(qū)域D．陰影II和II以外的區(qū)域【答案】B【詳解】從圖中可以看出A擋板比波長大，所以不能發(fā)生明顯的衍射，而B小孔與波長相差不多，能發(fā)生明顯的衍射，所以經(jīng)過足夠長的時間后，水面上的波將分布于陰影Ⅰ以外區(qū)域，故B正確，ACD錯誤。故選B。6．機械波在傳播過程中遇到障礙物時會發(fā)生反射，如果用射線表示波的傳播方向，下列說法正確的是（）A．入射線與反射線一定在同一平面內(nèi)，法線與這一平面垂直B．入射線與反射線可能在法線同側(cè)C．“回聲”是聲波的反射現(xiàn)象D．“回聲”是聲波的折射現(xiàn)象【答案】C【詳解】AB．波的反射遵守波的反射定律，即反射線在入射線和法線所決定的平面內(nèi)，分居法線兩側(cè)，故AB錯誤；CD．聲波遇到障礙物時可發(fā)聲反射，形成回聲，因此“回聲”是聲波的反射現(xiàn)象，故C正確，D錯誤。故選C。7．下列說法正確的是（）A．波發(fā)生反射時，波的頻率不變，波速變小，波長變短B．波發(fā)生反射時，頻率、波長、波速均發(fā)生變化C．波發(fā)生折射時，波的頻率不變，但波長、波速發(fā)生變化D．波發(fā)生折射時，波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化【答案】C【詳解】AB．波發(fā)生反射時，在同一種介質(zhì)中運動，因此波長、波速和頻率都不發(fā)生變化，故AB錯誤；CD．波發(fā)生折射時，頻率不變，波長和波速均發(fā)生變化，故C正確，D錯誤。故選C。8．對于教材中的四幅插圖，下列說法正確的是（）A．圖甲中，由電子偏轉(zhuǎn)軌跡可判斷a端應(yīng)為磁鐵的N極B．圖乙中，回旋加速器所接電壓U應(yīng)為直流電C．圖丙中，線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)L將變小D．圖丁中，水波波長遠小于狹縫的寬度【答案】A【詳解】A．圖甲中，由電子偏轉(zhuǎn)軌跡根據(jù)左手定則可以判斷a端應(yīng)為磁鐵的N極，所以A正確；B．圖乙中，回旋加速器所接電壓U應(yīng)為變化電流，所以B錯誤；C．圖丙中，線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)L將變大，所以C錯誤；D．圖丁中，水波波長遠大于狹縫的寬度，水波的衍射效果才明顯，所以D錯誤；故選A。9．干涉和衍射都是波特有的現(xiàn)象。圖甲為水波的衍射實驗，擋板M是固定的，擋板N可以上下移動。圖乙為兩列頻率相同的橫波相遇時某一時刻的情況，實線表示波蜂，虛線表示波谷。下列說法正確的是（）A．甲圖中P點為振動加強點 B．甲圖中水波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．乙圖中M點為振動加強點 D．乙圖中N點為振動加強點【答案】C【詳解】A．圖甲只有一列波，不存在振動加強或減弱的說法，故A錯誤；B．由圖甲可知，縫寬遠大于波長，沒有發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B錯誤；C．圖乙中，M點為兩列波波峰交點，M點振動加強，C正確；D．圖乙中，N點為兩列波波和峰波谷交點，N點振動減弱，D錯誤。故選C。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練10．（多選）如圖甲所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，t時刻的波形圖如圖甲所示，質(zhì)點A從t＋0.3s時刻開始計時，振動圖像如圖乙所示，若設(shè)＋y方向為振動正方向，則下列說法中正確的是（

）A．該簡諧橫波沿x軸正方向傳播B．該簡諧橫波波速為10m/sC．若該波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物或孔的尺寸定比4m大得多D．在t＋0.5s時刻，質(zhì)點A的加速度比質(zhì)點B的大【答案】BD【詳解】A．由圖乙可知t＋0.3s時刻，質(zhì)點A位于y軸正方向最高點，質(zhì)點振動周期為0.4s，可知A處于平衡位置且速度沿y軸負方向，根據(jù)同側(cè)法可知，波沿x軸負方向傳播，故A錯誤；B．由圖可知波長為4m，故故B正確；C．根據(jù)衍射條件可知，當(dāng)障礙物或孔的尺寸根波長差不多時，或者比波長更小時才能看到明顯衍射現(xiàn)象，故C錯誤；D．從t到t＋0.5s時刻，經(jīng)歷時間在t＋0.5s時刻，質(zhì)點A到達波谷，質(zhì)點B到達平衡位置，可知質(zhì)點A的位移較大，加速度較大，故D正確。故選BD。11．（多選）B超檢查是醫(yī)學(xué)上常用的診斷方法，其基本原理是探頭向人體內(nèi)發(fā)射超聲波，超聲波遇到人體不同的組織會產(chǎn)生不同程度的反射，它不會對人體產(chǎn)生電離作用，利用超聲的回聲原理進行定位，通過計算機分析產(chǎn)生的二維圖像（如圖甲所示）。圖乙、圖丙是儀器檢測到的探頭發(fā)送和接收的超聲波圖像（圖乙為某時刻沿x軸正方向發(fā)送的超聲波，圖丙為一段時間后沿x軸負方向返回的超聲波）已知超聲波在人體內(nèi)傳播速度約為1500m/s，下列說法正確的是（）A．圖丙中質(zhì)點b正沿y軸負方向運動B．圖乙和圖丙中，質(zhì)點a和質(zhì)點b加速度相同C．圖乙中質(zhì)點a的振動周期為T＝8.010-5sD．圖乙中質(zhì)點a在此后的0.1s時間內(nèi)運動的路程為200mE．超聲波在人體內(nèi)傳播會發(fā)生反射現(xiàn)象，但不會發(fā)生衍射現(xiàn)象【答案】ABD【詳解】A．圖丙中波沿x軸負向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”可知，質(zhì)點b正沿y軸負方向運動，選項A正確；B．圖乙和圖丙中，質(zhì)點a和質(zhì)點b位移相同，則根據(jù)可知兩質(zhì)點的加速度相同，選項B正確；C．圖乙中質(zhì)點a的振動周期為選項C錯誤；D．因為圖乙中質(zhì)點a在此后的0.1s時間內(nèi)運動的路程為12500×4A=200m選項D正確；E．超聲波在人體內(nèi)傳播會發(fā)生反射現(xiàn)象，也會發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項E錯誤。故選ABD。12．（多選）情形1：如圖，兩列水波波源S1和S2的振幅分別為2A和A，某時刻它們形成的波峰和波谷分別由實線和虛線表示。情形2：在楊氏雙縫實驗中，若兩縫之間的距離稍微加大，其他條件不變，則干涉條紋將如何變？情形3：用單色光通過小圓盤和小圓孔做衍射實驗時，在光屏上得到衍射圖形，它們的特征是（）A．情形1中兩列波在相遇區(qū)域發(fā)生干涉B．情形1中此刻A點和B點的位移大小分別是A和3AC．情形2中干涉條紋將變密D．情形3中中央均為亮點的同心圓形條紋E．情形3中用小圓盤時中央是暗的，用小圓孔時中央是亮的【答案】BCD【詳解】A．由圖看出，波源Sl形成的水波波長大于波源S2是形成的水波波長，兩列波在同一介質(zhì)中傳播，波速相等，由波速公式v=λf得知，兩列波的頻率不等，不會形成干涉現(xiàn)象，但能發(fā)生疊加現(xiàn)象，故A錯誤；B．根據(jù)兩列水波波源S1和S2的振幅分別為2A和A，結(jié)合圖可知，此時刻A點和B點的位移大小分別是A和3A，故B正確。C．在楊氏雙縫實驗中，若兩縫之間的距離稍微加大，其他條件不變，根據(jù)可知，則條紋間距減小，干涉條紋將變密集，選項C正確；DE．情形3中小圓盤和小圓孔衍射均為中央亮點的同心圓形條紋，選項D正確，E錯誤。故選BCD。13．（多選）某時刻O處質(zhì)點沿y軸向下開始做簡諧運動，形成沿x軸正向傳播的簡諧橫波。O處質(zhì)點開始振動后t=0.8s時，第一次形成的波形圖像如圖所示。P點是x軸上距坐標(biāo)原點96cm處的質(zhì)點，下列說法正確的是（）A．質(zhì)點P經(jīng)過32s開始振動B．該波遇到一個尺寸為10m的障礙物時可以發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C．t=4.2s時刻質(zhì)點P第二次到達波谷D．若質(zhì)點O在t=2s時停止振動，那么質(zhì)點P在5.2s時也將停止振動【答案】CD【詳解】A．波在t=0.8s內(nèi)傳播的距離x=24cm=0.24m所以該波的波速v=m/s=0.3m/s則波從O點傳到P點的時間t=s=3.2s則質(zhì)點P經(jīng)過3.2s開始振動，故A錯誤；B．由圖讀出該波的波長為λ=24cm，若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為10m的障礙物時，不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故B錯誤；C．該波的周期為T=0.8s，當(dāng)x=18cm處的波谷傳到P點時，P點第一次到達波谷，用時t1=s=2.6s再過一個周期質(zhì)點P第二次到達波谷，所以P第二次到達波谷的時刻為t=2.6s+0.8s+0.8s=4.2s故C正確；D．波從O點傳到P點的時間是3.2s，則若質(zhì)點O在t=2s時停止振動，那么質(zhì)點P在5.2s時也將停止振動，故D正確。故選CD。14．（多選）一列沿軸正方向傳播的簡諧橫波在時刻的波形如圖所示，在傳播方向上有兩質(zhì)點，質(zhì)點的平衡位置坐標(biāo)為，質(zhì)點的平衡位置坐標(biāo)為，該波的波速為，則下列說法正確的是（）A．時質(zhì)點向軸正方向運動B．質(zhì)點的振幅比質(zhì)點的振幅大C．質(zhì)點的振動方程為D．平衡位置位于的質(zhì)點的位移與質(zhì)點的位移始終相反E．該波能很容易地繞過長度為的障礙物【答案】ACD【詳解】A．根據(jù)“上下坡”法可知，Q點處于下坡，所以Q質(zhì)點向y軸正方向運動，A正確；B．P、Q兩質(zhì)點的振幅相同，都為8cm，B錯誤；C．Q點所對應(yīng)比平衡位置滯后，所以Q質(zhì)點的振方程為由圖像可知A=8cm，，根據(jù)所以角速度所以（cm）C正確；D．平衡位置位于x=4.5m的質(zhì)點的位移與Q質(zhì)點剛好相差半個周期，所以它們的振動步調(diào)恰好相反，D正確；E．波能繞過障礙物繼續(xù)傳播即發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，根據(jù)明顯衍射現(xiàn)象條件即波長與障礙物尺寸差不多或更大，由于該波波長為4m，所以不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，E錯誤。故選ACD