人教版高中物理选择性必修第一册第三章机械波3-3波的反射、折射和衍射含答案 试卷
展开第三章 机械波
3 波的反射、折射和衍射
【基础巩固】
1.下列现象属于波反射现象的是 ( )
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少声波的反射,从而达到隐形的目的
C.水波绕过水中的芦苇秆传播
D.在水里的人能听到岸上的声音
解析:声呐应用了波的反射现象,选项A正确.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少电磁波的反射,选项B错误.水波绕过水中的芦苇秆传播属于衍射现象,选项C错误.波在不同介质中传播是折射现象,选项D错误.
答案:A
2.人耳只能区分相差0.1 s以上的两个声音,人要能听到自己讲话的回声,离障碍物的距离至少要大于(v声=340 m/s)( )
A.34 m B.17 m C.100 m D.170 m
解析:声波在空气中传播的速度约为340 m/s,因此2s=vt,s==17 m,选项B正确.
答案:B
3.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0.5 s听到右边山坡反射回来的声音,又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音,若声速为340 m/s,则这个山谷的宽度约为 ( )
A.170 m B.340 m C.425 m D.680 m
解析:声波从发出到从右边山坡反射回来所用时间为 t1=0.5 s,声波从发出到从左边山坡反射回来所用的时间为t2=2 s.山谷的宽度s=v(t1+t2)=×340×
2.5 m=425 m,选项C正确.
答案:C
4.(多选)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,波的频率、波长、波速均不变
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
解析:波发生反射时,波在同一种介质中传播,频率、波长和波速均不变,选项A错误,选项B正确;波发生折射时,波从一种介质进入另一种介质,波速发生变化,波的频率由波源决定,所以波的频率不变,由公式v=λf 可知,波长和波速发生变化,选项C正确,选项D错误.
答案:BC
5.一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则 ( )
A.声波频率不变,波长变小 B.声波频率不变,波长变大
C.声波频率变小,波长变大 D.声波频率变大,波长不变
解析:波的频率由波源决定,因此波无论在空气中还是在水中频率都不变,故选项C、D错误;又因为波在水中的传播速度较大,由公式v=λf可得,波在水中的波长较大,故选项A错误,选项B正确.
答案:B
6.(多选)如图所示,当波源和障碍物都静止不动时,波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射.下列措施可能使波发生较为明显衍射的是 ( )
A.增大波源的振动频率 B.减小波源的振动频率
C.增大障碍物的长度 D.减小障碍物的长度
解析:增大波长或减小障碍物的长度都可能发生较为明显的衍射现象,选项C错误,选项D正确;增大波源的振动频率则波长减小,减小波源的振动频率则波长增大,选项A错误,选项B正确.
答案:BD
【拓展提高】
7.一列波在传播过程中通过一个障碍物,发生了一定程度的衍射,下列情况下衍射现象更明显的是 ( )
A.增大障碍物的尺寸,同时增大波的频率
B.增大障碍物的尺寸,同时减小波的频率
C.缩小障碍物的尺寸,同时增大波的频率
D.缩小障碍物的尺寸,同时减小波的频率
解析:由v=λf可知,当波速一定时,若减小频率,则波长增大,而发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小,或跟波长相差不多,所以缩小障碍物的尺寸,同时减小波的频率会使衍射现象更明显,选项D正确.
答案:D
8.(多选)某同学使用如图所示的实验装置观察水面波衍射,AC、BD是挡板,AB之间是一个孔,O是波源.图中曲线中,每两条相邻波纹之间距离是一个波长,波经过孔之后,下列描述正确的是 ( )
A.不能观察到明显的波的衍射现象
B.挡板前后波纹间距离不相等
C.如果将孔扩大,仍可能观察到明显的衍射现象
D.如果孔的大小不变,使波源频率减小,仍能观察到明显的衍射现象
解析:由题图可知,孔的尺寸与水波的波长差不多,故此时能观察到明显的波的衍射现象,故选项A错误;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,故选项B错误;如果将孔扩大,若孔的尺寸远大于水波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,若孔的尺寸与波的波长差不多,仍可能观察到明显的衍射现象,故选项C正确;如果孔的大小不变,使波源频率减小,因为波速不变,根据λ=知波长增大,仍能观察到明显的衍射现象,故选项D正确.
答案:CD
9.在空旷的广场上有一堵较高的墙MN,墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源,某人从图中的A点走到墙后的B点.在此过程中,若从声波的衍射角度来考虑,则会听到 ( )
A.声音变响亮,男声比女声更响
B.声音变响亮,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:一般情况下,男声频率较低,在空气中的波长较长,女声频率较高,在空气中的波长较短,所以男声比女声更容易发生衍射,故选项D正确.
答案:D
10.甲、乙两人平行站在一堵墙前面,二人相距2 a,距离墙均为a,当甲开了一枪后,乙在时间t后听到第一声枪响,则乙听到第二声枪响的时间为 ( )
A.听不到 B.甲开枪3 t后
C.甲开枪2 t后 D.甲开枪t后
解析:乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中,故t=.甲、乙二人及墙的位置如图所示,乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声,由反射定律可知,波线如图中AC和CB所示,由几何关系可得:lAC=lCB=2a,故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t'===2t.选项C正确.
答案:C
11.已知空气中的声速为340 m/s,现有以下三种声波:①周期为 s的声波;②频率为30 Hz的声波;③波长为10 m 的声波.它们传播时遇到宽度均为9.5 m的障碍物,哪种波能发生明显的衍射现象?
解析:由v=可知,λ=vT=.
①当波的周期为T= s时,
解得λ1=17 m;
②当波的频率为30 Hz时,
解得λ2=11.3 m;
③λ3=10 m;
因为障碍物宽度d=9.5 m,比三种波的波长都小,所以三种波都可以发生明显的衍射现象.
答案:①②③三种波都可以发生明显的衍射现象.
【挑战创新】
12.如图所示,图中O点是水面上的一个波源,其周围的实线、虚线分别表示该时刻水波的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,哪些区域有波形分布?
解析:从题图中可以看出挡板A的宽度比波长大得多,因此波不会绕过挡板A;小孔B的大小与波长差不多,能发生明显的衍射现象,故水面上的波形将分布于阴影Ⅰ以外的区域.
答案:区域Ⅱ、Ⅲ有波形分布.
