【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：3.3 波的反射折射和衍射提能作業(yè)習(xí)題

第三章3.eq\f(基礎(chǔ)鞏固練,25分鐘·滿(mǎn)分60分)一、選擇題(本題共5小題，每題7分，共35分)1．下列現(xiàn)象不屬于波的明顯衍射現(xiàn)象的是(D)A．“隔墻有耳”B．“空山不見(jiàn)人，但聞人語(yǔ)聲”C．河中蘆葦后面沒(méi)有留下無(wú)波的區(qū)域D．池中假山前有水波，假山后無(wú)水波解析：假山前有波，假山后無(wú)波，說(shuō)明波沒(méi)有繞過(guò)障礙物，因此不屬于明顯衍射現(xiàn)象，故選D。2．如圖所示，正中O是水面上一波源，實(shí)、虛線(xiàn)分別表示該時(shí)刻的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，水面上的波形將分布于(B)A．整個(gè)區(qū)域 B．陰影Ⅰ以外區(qū)域C．陰影Ⅱ以外區(qū)域 D．陰影Ⅲ以外區(qū)域解析：由題圖中可直觀(guān)看出，半波長(zhǎng)為實(shí)虛兩圓半徑之差，且可看出擋板A的尺寸比波長(zhǎng)大得多，而小孔B與波長(zhǎng)長(zhǎng)度差不多。據(jù)波發(fā)生明顯衍射的條件知道，該波在擋板A處的衍射現(xiàn)象很不明顯，即可認(rèn)為波沿直線(xiàn)傳播，故Ⅰ區(qū)內(nèi)水面無(wú)波形，故A、C、D選項(xiàng)不正確；該波的波長(zhǎng)與小孔B差不多，能夠產(chǎn)生明顯的衍射，故在陰影區(qū)Ⅲ、Ⅱ之內(nèi)，明顯存在衍射波的波形，故B選項(xiàng)正確。3．當(dāng)一個(gè)探險(xiǎn)者進(jìn)入一個(gè)山谷后，為了估測(cè)出山谷的寬度，他吼一聲后，經(jīng)過(guò)0.5s聽(tīng)到右邊山坡反射回來(lái)的聲音，又經(jīng)過(guò)1.5s后聽(tīng)到左邊山坡反射回來(lái)的聲音，若聲速為340m/s，則這個(gè)山谷的寬度約為(C)A．170m B．340mC．425m D．680m解析：d＝eq\f(vt1＋vt1＋t2,2)＝425m。4．(2023·河北省南宮中學(xué)等四校高二下學(xué)期檢測(cè))聲波是一種機(jī)械波，在空氣中傳播速度約為340m/s，人能聽(tīng)到的聲波頻率在20Hz到20000Hz之間，對(duì)于波長(zhǎng)為34m的聲波，下列說(shuō)法正確的是(C)A．在水中它比波長(zhǎng)為20m的聲波傳播得更快一些B．不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C．它不能被人聽(tīng)到D．不能產(chǎn)生反射現(xiàn)象解析：波速由介質(zhì)決定，在同一介質(zhì)中波速相同，故A錯(cuò)誤；聲波具有波的特性，能發(fā)生波的反射、衍射和折射，故B、D錯(cuò)誤；據(jù)v＝λf可知，f＝eq\f(340,34)Hz＝10Hz，所以該波為次聲波，人不能聽(tīng)見(jiàn)，故C正確。5．(多選)一列水波通過(guò)某孔的實(shí)際情況如圖(1)所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長(zhǎng)變大，水波通過(guò)孔后的假想情況如圖(2)四幅圖所示，其假想錯(cuò)誤的圖示有(BD)解析：從圖(1)可知，衍射現(xiàn)象不明顯，則說(shuō)明孔的尺寸比水波的波長(zhǎng)更大。把孔的尺寸變小，或者把水波的波長(zhǎng)變大，水波通過(guò)孔后發(fā)生的衍射現(xiàn)象會(huì)更明顯。故A、C選項(xiàng)正確，B、D錯(cuò)誤。二、非選擇題(共25分)6．(8分)用2×106Hz的超聲波檢查膽結(jié)石，該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別為2250m/s和1500m/s，則該超聲波在結(jié)石中的波長(zhǎng)是膽汁中的_1.5__倍。用超聲波檢查膽結(jié)石是因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL(zhǎng)短，遇到結(jié)石時(shí)_不容易__(選填“容易”或“不容易”)發(fā)生衍射。解析：根據(jù)λ＝eq\f(v,f)，在傳播過(guò)程中，頻率保持不變，所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(v1,v2)＝1.5；因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生衍射，所以超聲波遇到結(jié)石時(shí)，不容易發(fā)生衍射。7．(8分)如圖所示，甲、乙兩人平行站在一堵墻前面，二人相距2a，距離墻均為eq\r(3)a，當(dāng)甲開(kāi)了一槍后，乙在時(shí)間t后聽(tīng)到第一聲槍響，則乙聽(tīng)到第二聲槍響的時(shí)間為多少？答案：2t解析：乙聽(tīng)到第一聲槍響是甲放槍的聲音直接傳到乙的耳朵中，設(shè)槍聲的傳播速度為v，故t＝eq\f(2a,v)。乙聽(tīng)到第二聲槍響是墻反射的槍聲，由反射定律可知，波傳播路線(xiàn)如題圖中AC和CB。由幾何關(guān)系可得：AC＝CB＝2a，故第二聲槍響傳到乙的耳朵中的時(shí)間為t′＝eq\f(AC＋CB,v)＝eq\f(4a,v)＝2t。8．(9分)甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚(yú)，兩船相距24m。有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動(dòng)20次，當(dāng)甲船位于波峰時(shí)，乙船位于波谷，這時(shí)兩船之間還有5個(gè)波峰。(1)此水波的波長(zhǎng)為多少？波速為多少？(2)若此波在傳播過(guò)程中遇到一根豎直的電線(xiàn)桿，是否會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？(3)若該波經(jīng)過(guò)一跨度為30m的橋洞，橋墩直徑為3m，橋墩處能否看到明顯衍射現(xiàn)象？(4)若該橋有一3m寬的涵洞，洞后能否發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？答案：(1)eq\f(16,11)m/s(2)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(3)(4)能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析：(1)由題意知，此水波的周期T＝eq\f(60,20)s＝3s，設(shè)波長(zhǎng)為λ，則5λ＋eq\f(λ,2)＝24m，λ＝eq\f(48,11)m，由v＝eq\f(λ,T)得，v＝eq\f(48,11×3)m/s＝eq\f(16,11)m/s。(2)由于λ＝eq\f(48,11)m，明顯大于豎直電線(xiàn)桿的直徑，所以此波通過(guò)豎直的電線(xiàn)桿時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。(3)(4)由于λ＝eq\f(48,11)m>3m，所以此波無(wú)論是通過(guò)直徑為3m的橋墩，還是通過(guò)寬為3m的涵洞，都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。eq\f(素能等級(jí)練,15分鐘·滿(mǎn)分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題7分，共21分)1．(多選)在下列四種情況中，能夠使聲波發(fā)生明顯衍射的是(CD)A．聲源頻率為300Hz，聲速為340m/s，障礙物尺寸為60m×60mB．聲源頻率為300Hz，聲速為1500m/s，障礙物尺寸為60m×60mC．聲源頻率為300Hz，在空氣中傳播，障礙物尺寸為1m×1mD．聲源頻率為300Hz，聲速為1500m/s，障礙物尺寸為1dm×1dm解析：A中聲波波長(zhǎng)λA＝eq\f(vA,fA)≈1.1m<60m，不發(fā)生明顯衍射；B中聲波波長(zhǎng)λB＝eq\f(vB,fB)＝5m<60m，不發(fā)生明顯衍射；C中聲波波長(zhǎng)λC＝eq\f(vC,fC)≈1.1m，與1m相當(dāng)，發(fā)生明顯衍射；D中聲波波長(zhǎng)λD＝eq\f(vD,fD)＝5m>1dm，發(fā)生明顯衍射。故選C、D。2．某雷達(dá)站正在跟蹤一架飛機(jī)，此時(shí)飛機(jī)正朝著雷達(dá)站方向勻速飛來(lái)；某一時(shí)刻雷達(dá)發(fā)出一個(gè)無(wú)線(xiàn)電脈沖，經(jīng)200μs后收到反射波；隔0.8s后再發(fā)出一個(gè)脈沖，經(jīng)198μs收到反射波。已知無(wú)線(xiàn)電波傳播的速度為c＝3×108m/s，遠(yuǎn)大于飛機(jī)的飛行速度v，則v應(yīng)為(C)A．1500m/s B．750m/sC．375m/s D．以上數(shù)據(jù)都不對(duì)解析：由于c?v，所以可不考慮無(wú)線(xiàn)電脈沖傳播過(guò)程中飛機(jī)的位移；設(shè)雷達(dá)兩次發(fā)射無(wú)線(xiàn)電脈沖時(shí)飛機(jī)分別位于x1、x2處，則第一次：2x1＝ct1，第二次：2x2＝ct2，飛機(jī)的飛行速度v＝eq\f(x1－x2,Δt)，且Δt＝0.8s，代入數(shù)據(jù)解得：v＝375m/s。3．如圖所示，P為橋墩，A為靠近橋墩浮在水面的葉片，波源S連續(xù)振動(dòng)，形成水波，此時(shí)葉片A靜止不動(dòng)。為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，可用的方法是(B)A．提高波源頻率B．降低波源頻率C．增大波源距橋墩的距離D．減小波源距橋墩的距離解析：波的頻率與振動(dòng)的頻率相等，波速不變，根據(jù)λ＝eq\f(v,f)，頻率增大時(shí)波長(zhǎng)減小，衍射現(xiàn)象不明顯，反之降低頻率，波長(zhǎng)增大，衍射現(xiàn)象明顯，故B正確。二、非選擇題(共19分)4．(8分)墻壁的傳音性比空氣好得多，但把門(mén)窗關(guān)閉后(如圖)，外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻明顯地減弱，這是為什么？答案：聲波原來(lái)在空氣中傳播，如果沒(méi)有障礙物，能直接傳到室內(nèi)，當(dāng)把門(mén)窗關(guān)閉后，聲波遇到墻壁和門(mén)窗，在界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，只有折射進(jìn)入墻壁和門(mén)窗的聲波才能進(jìn)入室內(nèi)，雖然墻壁和門(mén)窗的傳音性能好但反射性能也好，所以大部分聲波被反射回去，室內(nèi)的聲音就顯著地減弱了。5．(11分)一架飛機(jī)水平勻速地從某同學(xué)頭頂飛過(guò)，當(dāng)他聽(tīng)到飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)聲從頭頂正上方傳來(lái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在他前上方約與地面成60°角的方向上，據(jù)此可估算出此飛機(jī)的速度約為聲速的多少倍？答案：eq\f(\r(