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    3.3波的反射、折射和衍射提升优化(含解析)-2023学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册 试卷
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    物理人教版 (2019)3 波的反射、折射和衍射随堂练习题

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    这是一份物理人教版 (2019)3 波的反射、折射和衍射随堂练习题,共14页。试卷主要包含了单选题,综合题等内容,欢迎下载使用。

    3.3波的反射、折射和衍射提升优化(含解析)

    一、单选题

    1.关于机械波,下列说法中正确的是(  

    A. 机械波的传播过程也是传递能量的过程               B. 机械波的频率与波源振动的频率无关

    C. 机械波不能产生干涉、衍射现象                         D. 机械波能在真空中传播

    2.如图所示,沿x轴正方向传播的一列横波,传到A点的同时,沿x轴负方向传播的另一列横波恰传到B点,这一时刻AB质点的速度方向相同。两列波的波速相同,波长都是2m,质点的振幅都是2cm,继续传播足够长的时间后(    

    A. 质点M的振幅是2cm                                           B. 质点M的振幅是4cm

    C. 质点N1.5m处)的振幅是4cm                         D. 质点MN的振幅都是0

    3.水槽中,波源是固定在同一个振动片上的两根细杆,当振动片振动时,两根细杆周期性地触动水面,形成两个波源。这两列波相遇后,在它们重叠的区域形成如图所示的图样。下列说法中正确的是(    

    A. 这是水波的衍射现象                                           B. 这两个波源的振动频率相同

    C. 加强区和减弱区在水面上的位置会发生变化        D. 这是水波特有的现象,其它波没有此类现象

    4.振动情况完全相同的两波源 (图中未画出)形成的波在同一均匀介质中传播时发生干涉,如图所示为在某个时刻的干涉图样,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,下列说法正确的是(    

    A.  处为振动减弱点, 处为振动加强点

    B.  处为振动加强点,所以 处质点的位移始终大于 处质点的位移

    C. 再过半个周期,原来位于 处的质点运动到

    D.  处质点到两波源 的路程差可能为半个波长

    5.如图所示,在两列相干简谐横波的叠加区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷。两列波的振幅均0.1m,波速为2m/s,波长为0.2mEF两点分别是ABBC连线的中点,下列说法正确的是(    

    A. AC始终处于波峰 

    B. 此时图中F正经过平衡位置且向下运动 

    C. E经过0.2s的路程为1.6m 

    D. AD的竖直高度差始终为0.2m 

    6.两列频率相同的简谐横波振幅分别为A1=4cmA2=3cm,它们在某时刻的干涉图样如图所示,以波源S1S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线),下列说法正确的是(    

    A. 质点A的振幅是1cm 

    B. 质点C是振动减弱点 

    C. 质点B此刻振动的速度最小 

    D. 再过半个周期,质点D是振动加强点 

    7.关于波的衍射,正确的是(            

    A. 波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象

    B. 当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显

    C. 孔越大,则衍射现象越明显

    D. 当障碍物的尺寸与波长差不多时,会发生明显的衍射现象

    8.在观察频率相同的两列波的干涉现象实验中,出现了稳定的干涉图样,下列说法中正确的是(  )           

    A. 振动加强是指合振动的振幅变大                         B. 振动加强的区域内各质点的位移始终不为零

    C. 振动加强的区域内各质点都在波峰上                  D. 振动加强和减弱区域的质点随波前进

    9.在水波槽里放两块挡板,当中留一窄缝,已知窄缝的宽度为0.5cm,所用水波的波长为5cm,则如图所示的衍射图样中正确的是(              

    A.                             B.                             C.                             D. 

    10.当两列水波发生干涉时,如果两列波的波谷在某点相遇,下列说法错误的是(              

    A. 该点的位移有时可能为0                                     B. 该点的振幅最大

    C. 该点的位移始终最大                                           D. 该点的振动加强,且始终是加强的

    11.关于衍射和干涉,以下说法正确的是(              

    A. 只有机械波才能发生衍射,次声波容易产生衍射现象

    B. 当障碍物的尺寸比声波波长大得多时,容易产生衍射现象

    C. 两个完全相同的波源,在其干涉的区域内,振动减弱点的位移始终为零

    D. 两个完全相同的波源,在其干涉的区域内,振动加强点的位移始终最大

    12.如图所示观察水面波衍射的实验装置,ACBD是两块挡板AB是一个小孔,O是波源,图中已画出波源所在区域的传播情况,每两条相邻的波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则对于波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是(     

    ①此时能明显观察到波的衍射现象

    ②如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象

    ③挡板前后波纹及间距离相等

    ④如果孔的大小不变,使波源频率增大,能明显观察到衍射现象.

    A. 只有②④                           B. 只有②                           C. 只有①②③                           D. ②③④

    13.一游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动.可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为6.0s.当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐.地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船.在一个周期内,游客不能舒服登船的时间是(              

    A. 2.0 s                                    B. 3.0s                                    C. 4.0 s                                    D. 5.0 s

    14.如图所示,S1S2为两个振动情况完全一样的波源,两列波的波长都为λ,它们在介质中产生干涉现象,S1S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处),P是振动减弱区域中的一点,以下说法错误的是(    

    A. P点到两波源的距离差等于1.5λ

    B. P点始终不振动

    C. P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动变为最强

    D. 当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一定传到P

    15.下列说法中正确的是(  

    A. 用比值法来定义加速度这个物理量,其表达式为a=

    B. 奥斯特发现了电流的磁效应并总结得出了电磁感应定律

    C. 机械波和电磁波本质上是不相同的,但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象

    D. 光在真空中传播的速度在不同惯性系可能不同

    16.如图,P为直立于小河之中的一个实心桥墩,A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,小河水面平静,现在S处于稳定拍打水面,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. 提高拍打水面的频率                                           B. 降低拍打水面的频率

    C. 不需拍打,A也会振动起来                                 D. 无论怎样拍打,A都不会振动起来

    二、综合题

    17.在“观察水波的干涉”实验中得到如图所示的干涉图样.O1O2为波源,实线表示波峰,虚线为P位置与波源连线,且O1P=O2P

    1P点是振动加强点吗?

    2)若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上,则此后纸片运动情况是

    18.一个人在船上测得,每经过5s有一个波峰经过船的锚链,他还通过目测估计出相邻两个波峰的距离是15m  问:

    1)这时的波速是多少?

    2)船的固有频率是多大就会引起共振?

    19.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t0时刻的波形如图所示,介质中质点PQ分别位于x2 mx4 m处。从t0时刻开始计时,当t15 s时质点Q刚好第4次到达波峰。

    1)求波速。

    2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)


    答案解析

    1.【答案】 A  

    【解析】A、机械波的传播过程也是传递能量的过程;故A正确;

    B、机械波的频率与波源振动的频率相同;故B错误;

    C、机械波可以产生干涉及衍射现象;故C错误;

    D、机械波的传播需要介质;不能在真空中传播;故D错误;

    故选:A

    2.【答案】 B  

    【解析】ABD.质点MAB的路程差为

    所以质点M是振动加强点,振幅为

    AD不符合题意,B符合题意;

    C.质点NAB的路程差为

    所以质点N是振动减弱点,振幅为

    C不符合题意。

    故答案为:B

    3.【答案】 B  

    【解析】A.这是水波的干涉现象,A不符合题意;

    B.形成稳定的干涉图案时,两列波的频率一定相同,B符合题意;

    C.加强区和减弱区在水面上的位置是固定的,不会发生变化,C不符合题意;

    D.干涉现象是波所特有的现象,只要是波,就一定能产生干涉现象,D不符合题意。

    故答案为:B

    4.【答案】 D  

    【解析】Aa处为谷谷相遇点,为振动加强点,b处为峰谷相遇点,为振动减弱点,A不符合题意;

    Bc处为峰峰相遇点,为振动加强点,b处为峰谷相遇点,为振动减弱点,加强点的振幅大于减弱点的振幅,但是并非加强点的位移总大于减弱点的位移,B不符合题意;

    C.质点只在平衡位置附近上下振动,但不随波迁移,C不符合题意;

    Db处质点为振动减弱点,则c到两波源 的路程差可能为半个波长,D符合题意。

    故答案为:D

    5.【答案】 C  

    【解析】A.由图可知, 是振动加强区域,此时的 是波峰与波峰相遇,波是由近及远向外传播的,所以 点与 点随时间的推移,会有平衡位置、波谷等依次通过,A不符合题意;

    B.图中 处于振动加强区,由于波的传播特点可知,下一波峰将从 位置传播到 位置,则由图示时刻 点正经过平衡位置且向上运动,B不符合题意;

    C.波的周期为

    因波的周期和质点振动周期相同, 点又在振动加强区域,两列波的振幅都是 ,两列波叠加后的振幅为 ,所以 在一个周期内通过的路程是 ,那么在 内通过的路程为 C符合题意;

    D.由图知, 点是波峰与波峰相遇,相对平衡位置的高度是 ,因两列波的振幅相同, 点是波峰与波谷相遇,处于平衡位置, 点与 点的竖直高度差是 ,但下一时刻 点虽然是振动加强区,不一定是波峰与波峰相遇,其相对平衡位置的竖直高度不再是 D不符合题意。

    故答案为:C

    6.【答案】 C  

    【解析】图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况,实线和虚线分别表示波峰和波谷,则C点是波谷与波谷相遇点,A是波峰与波峰相遇点,BD两点是波峰与波谷相遇点。则AC两点是振动加强的,且BD两点是振动减弱的。

    AS1的振幅A1=4cmS2的振幅A2=3cm,质点A是处于波峰叠加位置,则A点的振幅为7cmA不符合题意;

    B.质点C是振动加强点,B不符合题意;

    C.质点B是振动减弱点,此刻振动的速度最小,C符合题意;

    DD点是振动减弱点,再过半个周期,质点D的振动仍是减弱点,D不符合题意;

    故答案为:C

    7.【答案】 D  

    【解析】波发生明显衍射的条件是:孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小;如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸,比波长大得多时,就不能发生明显的衍射现象,D符合题意,ABC不符合题意.

    故答案为:D

    8.【答案】 A  

    【解析】解:A、在干涉图样中振动加强是指合振动的振幅变大,振动质点的能量变大,A符合题意;

    B、振动加强区域质点是在平衡位置附近振动,有时位移为零,B不符合题意;

    C、振动加强的区域内各质点的振动方向均相同,可在波峰上,也可在波谷,也可能在平衡位置,C不符合题意;

    D、振动加强和减弱区域的质点不随波前进,D不符合题意;

    故答案为:A

    【分析】只有两个频率完全相同的波能发生干涉,有的区域振动加强,有的区域震动减弱。而且加强和减弱的区域相间隔。

    9.【答案】 C  

    【解析】解: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,且波长不变,故ABD错误,C正确. 

    故选:C

    【分析】知道障碍物或孔的尺寸与波长相差不大时发生衍射现象;知道向前传播时,波长不变,形状不变即可求解.

    10.【答案】 C  

    【解析】解:该点为波谷与波谷叠加,为振动加强点,振动始终加强,振幅最大.位移在变化,有时为零,有时处于最大.故C错误,ABD正确. 

    本题选择错误的,故选:C

    【分析】两列波波峰与波峰相遇,振动加强,振幅最大.频率相同的两列波发生干涉,振动加强点始终加强,减弱点始终减弱,都呈周期性变化.

    11.【答案】 C  

    【解析】解:衍射是波共有的特性,所有的波都可以,故A错误; 

    当障碍物的尺寸与声波波长接近或相差不多时,容易产生衍射现象,故B错误;

    波源相同,则振幅相同,所有振动减弱的点的位移始终为零,C正确;

    振动加强的位移也是正弦变化的,D错误.

    故选C

    【分析】当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时,容易发生衍射现象,且波长越大越容易;干涉时位移是呈正弦规律变化的.

    12.【答案】 C  

    【解析】解:①、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①正确.②、如果将孔AB扩大,孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象.故②正确.③、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③正确.④、如果孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据λ= 知,波长减小,可能观察不到明显的衍射现象.故④错误. 

    故选:C

    【分析】当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时,就能够发生明显的衍射现象,这是发生明显衍射的条件.

    13.【答案】 C  

    【解析】解:把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,从船上升到最高点时计时,其振动方程为:y=Acos   

    代入得:y=20cos tcm

    y=10cm时,可解得: = t=1s

    故在一个周期内,游客不能舒服登船的时间是62t=4.0s

    故选:C

    【分析】把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,写出其振动方程,根据数学知识求解时间.

    14.【答案】 C  

    【解析】解:A、由题意可知,S1S2在空间共形成6个振动减弱的区域,则P点到两波源的距离差等于1.5λ.故A正确; 

    BS1S2为振动情况完全相同的波源,P点电振动减弱点,则始终不振动.故B正确;

    C、若P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动仍为最弱.故C错误;

    D、因P点是振动减弱区,当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一定传到P点,故D正确;

    本题是选说法错误的是,故选:C

    【分析】两列波相遇时振动情况相同时振动加强,振动情况相反时振动减弱;当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强,当波峰与波谷相遇时振动减弱,则振动情况相同时振动加强;振动情况相反时振动减弱.

    15.【答案】 C  

    【解析】解:A、公式a= 是牛顿第二定律的表达式,用比值法来定义加速度这个物理量,其定义式为a= .故A错误;

    B、奥斯特仅发现了电流的磁效应;库伯和韦德总结得出了电磁感应定律.故B错误;

    C、机械波和电磁波本质上是不相同的,但它们都具备波的特性,它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象.故C正确;

    D、根据光速不变原理可知,在不同的惯性参考系中,光的速度是相等的.故D错误.

    故选:C

    【分析】根据比值定义法的含义,明确加速度的定义式;记住著名物理学家的主要贡献;机械波和电磁波本质上是不相同的,但它们都具备波的特性;光速在惯性参考系中的速度不变;

    16.【答案】 B  

    【解析】解:打水面时,水波中的质点上下振动,形成的波向前传播,提高拍打水面的频率,则质点振动的频率增加,波的频率与振动的频率相等,根据λ= ,波速不变,频率增大,波长减小,衍射现象不明显,反之降低频率,波长增大,衍射现象更明显,故B正确,ACD错误.

    故选:B

    【分析】发生明显的衍射现象的条件:孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或更小.当衍射现象明显时,形成的水波能带动树叶A振动起来.

    二、综合题

    17.【答案】 1)据图可知,两列波的波长相同,所以两列波的频率相同,由于且O1P=O2P,所以路程差为半个波长的整数倍,所以该点P为振动加强点

     

    2)在P点处随水面上下运动

    【解析】(1)据图可知,两列波的波长相同,所以两列波的频率相同,由于且O1P=O2P  所以路程差为半个波长的整数倍,所以该点P为振动加强点.在P点处随水面上下运动

    【分析】两列频率相同,当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强,当波峰与波谷相遇时振动减弱,则振动情况相同时振动加强;判断加强点时也可利用路程差判断;据波传播与质点的振动实质判断选项.

    18.【答案】 1)每经过5s有一个波峰经过船的锚链,故周期为5s;相邻两个波峰的距离是15m,故波长为15m;故波速为:

    V= 

     

    2)船做受迫振动,当驱动力频率与固有频率相等时,发生共振,故发生共振的频率为:

    F=  =0.2Hz

    【解析】【分析】(1)根据公式v= 求解波速;(2)船做受迫振动,当驱动力频率与固有频率相等时,发生共振.

    19.【答案】 1)设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,由图象知 。由题意知

    t

    联立①②式,代入数据得

     

    2)质点P做简谐运动的表达式为

    【解析】​【分析】(1)根据波形图得到波长;从t=0时刻开始计时,当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰,判断出周期;然后根据 计算波速;(2)根据波形图得到振幅A,然后根据公式 列式求解。

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