高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射精品同步达标检测题

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1．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 mD．680 m
【答案】C
【详解】由d＝v·eq \f(t1,2)＋v·eq \f(t1＋t2,2)，可得山谷的宽度约为d＝425 m，故选项C正确。
2.图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
【答案】D
【详解】波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错。波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝eq \f(v,f)得波长不同，故C错，D对。
3.某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m。
(1)该波的频率为________ Hz，在海水中的波速为________m/s。
(2)若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为多少？
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？
[答案] (1)340 1 530 (2)382.5 m (3)0.498 s
[详解] (1)由f＝eq \f(v,λ)得f＝eq \f(340,1) Hz＝340 Hz。
因波的频率不变，则在海水中的波速为
v海＝λf＝4.5×340 m/s＝1 530 m/s。
(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为
s＝v海eq \f(t,2)＝1 530×eq \f(0.5,2) m＝382.5 m。
(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示。
设听到回声的时间为t，则v物t＋v海t＝2s。
代入数据解得t＝0.498 s。
4.一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340 m/s。求：
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度。
[答案] (1)1 700 Hz (2)1 020 m/s
[详解] (1)声波在介质Ⅰ中传播时，由v＝λf得
f＝eq \f(v1,λ1)＝eq \f(340,0.2) Hz＝1 700 Hz，
由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为 1 700 Hz。
(2)由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s。
对波的衍射现象的理解
5.如图所示，正中有一O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形发生明显衍射的区域是( )
A．阴影Ⅰ区域 B．阴影Ⅱ、Ⅲ区域
C．阴影Ⅰ、Ⅱ区域D．无明显衍射区域
[答案] B
[详解] 水波在传播过程中遇到了小孔B，与水波波长相比，小孔B的尺寸比较小，所以能发生明显的衍射现象，水面上的波能明显进入阴影Ⅱ、Ⅲ区域；但与水波波长相比，A挡板的尺寸较大，不能发生明显的衍射现象，所以水面上波分布于除阴影Ⅰ以外区域，故A、C、D错误，B正确。
6．水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，下列做法可取的是( )
A．增大小孔尺寸 B．增大小孔尺寸
C．增大水波频率 D．减小水波频率
【答案】D
【详解】根据发生明显衍射现象的条件，可知本题中要使现象更明显，可采取：减小小孔尺寸或增大水波波长，或同时减小小孔尺寸、增大水波波长，所以A、B错误；介质已确定，波速是确定的，由v＝λf知：若f改变了，λ也会改变，就会影响衍射发生的明显程度，因此欲增大波长，必须减小水波频率，故C错误，D正确。
7.观察水面波衍射的实验装置如图所示，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，相邻波纹间距离与AB间距相等。下列说法正确的是( )
A．水面波经过孔后波速减小
B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C．若波源频率增大，衍射现象更明显
D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象
【答案】D
【详解】在同一介质水中，波速不变，A错误；频率由波源决定，保持不变，由λ＝eq \f(v,f)可知波长不变，即水面波经过孔后波纹间距离不变，B错误；若波源频率增大，波长变短，孔的尺寸大于波长，衍射现象会变得不明显，C错误；如果将孔扩大，大于波长，衍射现象会变得不明显，可能观察不到明显的衍射现象，D正确。
8．（2023上·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考阶段练习）下列关于机械波和机械振动说法正确的是（ ）
A．做简谐振动的物体每次经过平衡位置时，加速度一定为零
B．机械波的频率越小，经过障碍物的衍射现象就越好
C．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大
D．波源振动得越快，波就传播得越快
【答案】B
【详解】A．做简谐振动的物体每次经过平衡位置时，加速度不一定为零，例如单摆摆动到平衡位置，具有竖直方向的向心加速度，故A错误；
B．根据
机械波的频率越小，波长越长，越容易发生明显的衍射现象，经过障碍物的衍射现象就越好，故B正确；
C．物体做受迫振动时，驱动力的频率越接近物体的固有频率，受迫振动的物体振幅越大，故C错误；
D．波的传播速度由介质决定，与波源振动频率无关，故D错误。
故选B。
9．（2023上·山东枣庄·高二校联考阶段练习）在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，水波通过狭缝的传播情况如图所示。若在挡板后M点放置一乒乓球，乒乓球没有振动起来，下列说法正确的是（ ）
A．为使乒乓球振动起来，可适当增加波源的振动频率
B．为使乒乓球振动起来，可适当增加波源的振动振幅
C．为使乒乓球振动起来，可适当减小狭缝的宽度
D．乒乓球振动起来后，会随水波的传播向远处运动
【答案】C
【详解】A．增大波源的振动频率，则波长会变小，衍射现象较之前比变得不明显，故A错误；
B．适当增加波源的振动振幅，对衍射现象无影响，故B错误；
C．适当减小狭缝的宽度，衍射现象更加明显，乒乓球的振动会变得比原来更明显，故C正确；
D．乒乓球振动起来后，乒乓球在平衡位置附近振动，但不会向远处传播，故D错误。
故选C。
10．（2023上·四川资阳·高二四川省乐至中学校考期中）某横波在介质中沿x轴传播，图甲为时的波形图，图乙为P点（处的质点）的振动图像，那么下列说法错误的是（ ）
A．该波向左传播，波速为
B．质点L与质点N的运动方向总相反
C．时，质点P处于平衡位置，并正在往y轴正方向运动
D．若该波波长越大，则越容易发生明显的衍射
【答案】C
【详解】A．由图乙可知，0.75s时P点向y轴的负方向运动，该波的周期T为2s，则由图甲可知，该波向左传播，该波的波长为4m，则该波的波速为
故A正确；
B．由图甲可知质点L与质点N的平衡位置距离恰好半个波长，则质点L与质点N的运动方向总相反，故B正确；
C．由图乙可知，时，质点P处于平衡位置，并正在往y轴负方向运动，故C错误；
D．波的波长越大，越容易发生明显的衍射，故D正确。
本题选错误的，故选C。
11．（2023上·江苏盐城·高二江苏省射阳中学校考期中）某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 如下图所示，下列说法正确的是（ ）

A．水波通过狭缝后波长变短
B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象
C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显
D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
【答案】D
【详解】A．水波通过狭缝后波长不变，选项A错误；
B．这是水波的衍射现象，衍射是波特有的性质，任何波都能发生衍射现象，选项B错误；
CD．该实验的狭缝宽度相等，波长不等，则此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显，选项C错误，D正确。
故选D。
12．（2023上·四川绵阳·高三绵阳中学校考阶段练习）渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则（ ）
A．该波的波速为
B．该波沿x轴负方向传播
C．时间内，质点P沿x轴运动了1500m
D．时间内，质点P运动的路程为2m
E．此超声波遇到大小为的孔会发生明显的衍射
【答案】ADE
【详解】A．由图1可知，该波的波长
由图2可知周期
该波的波速为
故A正确；
B．由图2可知，在时刻，P质点速度沿y轴正方向，根据上下坡法可知该波沿x轴正方向传播，故B错误；
C．质点P在平衡位置上下附近振动，不会随波迁移，故C错误；
D．质点P在时间内做全振动的次数为
依题意，期间其运动的路程为
故D正确。
E．当波的波长大于或接近障碍物的尺寸大小时，将发生明显衍射现象，此超声波遇到大小为的孔会发生明显的衍射，故E正确。
故选ADE。
13（2023·河南·校联考模拟预测）一列简谐横波沿x轴正方向传播，波长大于2m，t=0时刻x1=2m处的质点M位于平衡位置向上振动，x2=4m处的质点N位于波峰，经过1s的时间质点M第一次到达波峰。下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为8m
B．该波的波速为m/s
C．t=0.5s时质点M和N的位移第一次相等
D．2s末质点M的速率大于N点的速率
E．该波在传播过程中遇到尺寸为4m的障碍物能发生明显的衍射现象
【答案】BCD
【详解】AB．t=0时刻质点M位于平衡位置向上振动，经过1s的时间质点M第一次到达波峰，则
根据题意质点M和N之间的距离
因为波长大于2m，则n只能取0，解得
波速
故A错误，B正确；
C．t=0.5s时，质点M位移为
质点N位移为
质点M和N的位移第一次相等，故C正确；
D．波周期为4s，则2s末（经过半个周期）质点M处于平衡位置速度最大，N处于波谷速度为零，故D正确；
E．该波在传播过程中遇到尺寸为4m的障碍物，由于波长相比较障碍物尺寸小得多，则不能发生明显的衍射现象，故E错误。
故选BCD。
14．（2023下·浙江·高二萧山区第三高级中学校联考阶段练习）位于坐标原点O的波源，从时刻开始沿y轴负方向振动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波。某时刻在之间第一次出现如图所示的波形，此时质点P、Q的位移大小相等，方向相反，且从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置和质点Q第一次回到平衡位置所用时间之比为。已知时质点Q恰好第一次到达波峰处，则以下说法正确的是（ ）

A．图示时刻P、Q两质点的加速度大小相等、方向相反
B．若能发生稳定干涉，该波所遇到的波的频率为Hz
C．从时刻开始，当质点P第二次到达波峰时，m处的质点经过的路程为10cm
D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为80m的障碍物，这列波不能发生衍射现象
【答案】ABC
【详解】A．图示时刻P、Q两质点位移等大、反向，则加速度大小相等、方向相反，故A正确；
B．设质点P的平衡位置到坐标原点的距离为x，波的传播速度为v，则从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置的时间
质点Q第一次回到平衡位置的时间
由题意知
联立可得
因为时质点Q恰好第一次到达波峰处，所以
可得
，
其频率
发生干涉时，两列波的频率相同，故B正确；
C．质点P从开始振动到第二次出现波峰所用的时间为
波从P点传到处所需时间为
则处的质点振动时间为
即T，质点在一个周期内的路程为8cm，所以处的质点路程为10cm，故C正确；
D．衍射现象是波的特性，衍射一定能发生，障碍物尺寸80m大于该波的波长12m，不能发生明显衍射现象，故D错误。
故选ABC。
15．（2018·安徽合肥·统考一模）如图所示，一简谐横波在某区域沿x轴传播，实线a为t=0时刻的波形图线，虚线b为时刻的波形图线，已知该简谐横波波源振动的频率为f=2.5Hz，虚线b与x轴交点P的坐标xp=1m。下列说法中正确的是（ ）
A．这列波的传播速度大小一定为20m/s
B．这列波一定沿x轴正向传播
C．可能有
D．可能有
E．若该列波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象
【答案】ACE
【详解】A．简谐波的周期为
所以传播速度为
故A正确；
B．质点的振动方向未知，前后时刻的位置也没有说明，所以传播方向无法确定，故B错误；
C．从图可知，可能运动的时间为
或者
所以有可能是1.25s，故C正确；
D．根据上面选项分析，1.45s不在可能运动时间内，故D错误；
E．小孔或障碍物的尺寸比波的波长小，或者跟波长差不多时，波才能发生明显的衍射现象，此时障碍物的宽度小于波长，所以有明显的衍射现象，故E正确。
故选ACE。
16.（2023·新课标卷·T14）船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的（ ）
A. 波速和波长均不同B. 频率和波速均不同
C. 波长和周期均不同D. 周期和频率均不同
【答案】A
【详解】声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系可知，波长也不同。故A正确，BCD错误。
故选A。