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1、2023-2024（上） 全品学练考 高中物理 选择性必修第一册第3章 机械波3波的反射、折射和衍射学习任务一对波的反射和折射的理解教材链接 阅读教材,填写波的反射和折射的相关知识.(1)波的反射反射现象:波遇到障碍物时会继续传播的现象.反射定律:反射线、和入射线在同一平面内,反射线和入射线分居两侧,反射角入射角.(2)波的折射:波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时,发生偏折的现象.例1 有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣笛2 s后司机听到回声,此时汽车与山崖的距离是多少?(v声=340 m/s)变式1 当一个探险者进入一个山谷后,为了估测出山谷的宽度
2、,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 mB.340 mC.425 mD.680 m例2 一列声波在空气中的波长为0.25 m.当该声波传入某种介质中时,波长变为0.8 m,若空气中的声速是340 m/s.求:(1)该声波在介质中传播时的频率.(2)该声波在介质中传播的速度大小.变式2 (多选)下列说法正确的是()A.波发生反射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化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
3、时,波的频率、波长、波速均发生变化【要点总结】波的反射现象的应用(1)回声测距当声源不动时,声波遇到了障碍物会返回来继续传播,反射波与入射波在同一介质中传播速度相同,因此在传播距离一样的情况下,入射波和反射波用的时间相等,设经时间t听到回声,则声源与障碍物的距离为s=v声t2.当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时,声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声+v)t2.当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时,声源发声时障碍物到声源的距离s=(v声-v)t2.(2)超声波定位蝙蝠能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来,蝙蝠就根据接
4、收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物位置,从而确定飞行方向.另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位或测速的.学习任务二对波的衍射的理解教材链接 阅读教材,填写波的衍射的相关知识.(1)定义:波可以障碍物继续传播,这种现象叫作波的衍射.(2)影响衍射明显程度的因素波长:在缝、孔的宽度或障碍物的尺寸保持不变的条件下,波长越长,衍射.缝、孔的宽度或障碍物的尺寸:在波长保持不变的条件下,缝、孔的宽度或障碍物的尺寸越小,衍射.(3)发生明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长,或者比波长时,才能发生明显的衍射现象.例3 (多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB
5、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)之间的距离表示一个波长.对于波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是()A.此时能观察到明显的衍射现象B.若将孔AB扩大,则有可能观察不到明显的衍射现象C.挡板前、后波纹之间距离相等D.若孔的大小不变,使波源频率增大,则一定能观察到明显的衍射现象变式3 2022成都七中月考 如图所示,S为水面上一波源,M、N是两块挡板,两板中间有一狭缝,此时观察不到A点振动,为了能观察到A点的振动,可采用的方法是()A.增大波源的振幅B.减小波源的频率C.将波源S向左移D.将N板向右移反思感悟 变式4 如图所示,O是水面上一波
6、源,实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔.经过一段时间,水面上的波形将分布于()A.整个区域B.阴影以外区域C.阴影以外区域D.阴影以外区域【要点总结】1.衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射现象.2.缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件.3.当波长与障碍物的尺寸相比非常小时,波将沿直线传播,观察不到衍射现象.1.(波的反射和折射)(多选)下列叙述属于波的反射现象的是()A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝B.在空房间里讲话,会感到声音比在野外响C.水波从深水区入射到浅水区时方向变化D.讲话者又听到自己的回声2.(波的反射与折射
7、)对于波长为100 m的声波,下列说法正确的是()A.在同一介质中,比波长为20 m的声波传播快B.在空气中的频率比在水中的大C.声波能发生折射,且折射后频率发生变化D.声波能发生反射,且反射后波速不变3.(波的衍射)(多选)利用发波水槽观察波的衍射现象时,看到如图所示的图样.为使衍射现象更明显,下列方法可采用的是()A.缩小挡板间距B.增大挡板间距C.减小波源频率D.减小水波的振幅4.(波的衍射)2022江苏苏州中学月考 如图所示,有一人在河边钓鱼,浮标位于A点,S为在水面上沿竖直方向振动的波源,M、N是水面上的两块固定挡板,两板中间有一狭缝.波源S的振动引起浮标上下振动,下列说法正确的是(
8、)A.减小波源的振幅,可以减小波源S的振动对浮标的影响B.增大波源的振幅,可以减小波源S的振动对浮标的影响C.减小波源的波长,衍射现象更明显D.增大波源的振动频率,衍射现象更明显反思感悟 3波的反射、折射和衍射教材链接 (1)返回来法线法线等于(2)传播方向例1325 m解析 画出汽车与声音运动过程示意图如图所示设汽车由A到C的距离为s1,C到山崖B的距离为s2,汽车鸣笛至司机听到回声所用时间为t=2 s,则s1v车=s1+2s2v声=t解得s2=325 m.变式1C解析 右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5 s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2 s,则山谷的宽度s=
9、12v(t1+t2)=123402.5 m=425 m,故C正确.例2(1)1360 Hz(2)1088 m/s解析 (1)声波在空气中传播时,由v=f得f=v11=3400.25 Hz=1360 Hz由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在该介质中传播时,频率仍为1360 Hz.(2)由v=f得v2=2f=0.81360 m/s=1088 m/s.变式2BC解析 波发生反射时,波是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,波是从一种介质传入另一种介质,波速发生变化,而波的频率由波源决定,所以波的频率不变,由公式v=f可知,波长发生变化,选项D错
10、误,选项C正确.教材链接 (1)绕过(2)越明显越明显(3)相差不多更小例3ABC解析 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A正确;若将孔AB扩大,则孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,故B正确;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C正确;若孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据=vf 知,波长减小,则可能观察不到明显的衍射现象,故D错误.变式3B解析 观察不到A点振动,说明衍射现象不明显,要使衍射现象变得明显,可以减小波源的频率以增大波长,或将N板向左移减小狭缝的尺寸,故B正确.变式4B解析 由图可直观看出,半波长为
11、实、虚两圆半径之差,且挡板A的尺寸比波长大得多,而小孔B的宽度与波长差不多,根据波发生明显衍射的条件知,该波在挡板A处的衍射现象很不明显,故区内水面无波形,故选项A、C、D错误;该波的波长与小孔B的宽度差不多,能够发生明显的衍射,故在阴影区、之内存在明显的衍射波的波形,故选项B正确.随堂巩固1.ABD解析 选项A、B、D都属于波的反射现象,选项C属于波的折射现象.2.D解析 机械波的传播速度由介质决定,选项A错误;波的频率由波源决定,与介质无关,选项B错误;折射后,波进入另一种介质,传播速度发生变化,频率不变,而反射后回到原来的介质,传播速度不变,选项C错误,D正确.3.AC解析 在相同条件下
12、,波长越长的波越容易发生明显衍射现象,本题中水波波长不变,适当缩小挡板间距,衍射现象更明显,故A正确,B错误;在同一介质中,v一定,适当减小波源的频率,能增大波长,使衍射现象更明显,故C正确;衍射现象是否明显与振幅无关,故D错误.4.A解析 减小波源的振幅, 位于A点的浮标做受迫振动的振幅相应减小,所以可以减小波源S的振动对浮标的影响,故A正确,B错误;减小波源的振动频率,由=vf可知,波长变大,则衍射现象更明显,故C、D错误.3波的反射、折射和衍射建议用时:40分钟 知识点一波的反射与折射1.人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮,下列说法正确的是()A.室内空气不流动B.室内声源
13、多次反射C.室内声音发生折射D.室内物体会吸收声音2.一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,波长变小3.关于回声,下列说法中正确的是()A.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,回声的频率发生了变化B.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,回声的波速发生了变化C.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声音的折射现象D.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声音的反射现象4.下列关于波的认识,错误的是()A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐
14、形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的C.雷达的工作原理是利用波的折射进行定位D.水波从深水区传到浅水区传播方向改变是波的折射现象 知识点二波的衍射5.(多选)波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时,下列叙述正确的是()A.波长为60 m的声波比17 m的声波传播速度慢B.波长为60 m的声波比17 m的声波频率小C.波长为60 m的声波比17 m的声波易发生明显衍射D.波长为17 m的声波不能发生衍射6.2022唐山一中月考 一列水波穿过小孔发生了明显衍射现象,衍射后水波与衍射前水波相比()A.波长变短B.频率变高C.波速不变D.振幅不变7.在空旷的广场上有一堵较高大的墙,
15、墙的一侧有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源.某人从墙的另一侧远离墙的A点走到靠近墙的B点,在此过程中,如果从声波的衍射来考虑,则会听到()A.声音变响,男声比女声更响B.声音变响,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8.(多选)如图所示为水波的衍射现象,S为波源,d为挡板上的小孔宽度,相邻弧线间距为一个波长,其中符合事实的是()ABCD9.如图所示,P为桥墩,A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,波源S连续振动,形成水波,此时树叶A静止不动.为使水波能带动树叶A振动,可采用的方法是()A.增大波源的频率B.减小波源的频率C.增大波源与桥墩的距离D.增大波源的振幅1
16、0.(多选)2022重庆八中月考 蟾蜍在水塘边平静的水面上鸣叫,形成如图所示的水波.已知水波的传播速度与水的深度正相关,蟾蜍的鸣叫频率为1451 Hz.下列说法正确的是()A.水波从浅水区传入深水区,频率变大B.在深水区,水波更容易发生衍射现象C.水面上飘落的树叶会被水波推向岸边D.测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为0.5 cm,则此处水波的波速约为7.3 m/s11.(多选)2022福建福州一中月考 如图所示,一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60 m,在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播,下列说法正确的有()A.假设波浪的
17、波长约为10 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响B.假设波浪的波长约为10 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响C.假设波浪的波长约为50 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响D.假设波浪的波长约为50 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响12.(多选)2022北师大附中月考 青岛濒临黄海,是国内著名的滨海旅游城市,长达800多公里的海岸线,拥有众多优良海水浴场.在石老人海水浴场,某同学漂浮在海面上,水波以3 m/s的速率向着海滩传播,该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s.下列说法正确的是()A.该同学很快就会漂流到沙滩上B.该水波的周期为1.8 sC.该水波的波
18、长为6 mD.该水波可以绕过石老人继续传播属于波的衍射现象13.如图所示,相邻实线间的距离等于一个波长,试大致画出波通过孔A和B以及遇到障碍物C和D之后的传播情况.14.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的物体振动频率是5 Hz,水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s,为观察到明显的衍射现象,小孔直径d应为多少?3波的反射、折射和衍射1.B解析 波遇到普通房间的墙壁、地面、天花板会反射,当声源停止发声时,声音要经过一段时间才会消失,而且原声与回声相隔时间很短,人耳分辨不开,所以感觉声音洪亮,故选项B正确.2.B解析 由于波的频率由波源决定,故声波从空气传入水中后频率不变,选项C、D错误;声波在
19、水中的传播速度较大,由波速公式v=f可得,声波在水中的波长较大,选项A错误,选项B正确.3.D解析 在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声波的反射现象,频率由波源决定,波速由介质决定,所以频率和波速均保持不变,选项A、B、C错误, D正确.4.C解析 声呐利用了超声波反射原理,A正确;隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质都是为了减少其对电磁波的反射,B正确;雷达的工作原理是利用电磁波的反射进行定位,C错误;水波从深水区传到浅水区时,可把深水区域和浅水区域视为不同介质,故发生的是折射现象,D正确.5.BC解析 不管波长为多少,常温常压下,声波在空气中传播速度都约为340 m/s,由波长、波速
20、、频率关系v=f可知,波长越长,则频率越小,A错误,B正确;由发生明显衍射的条件可知,波长越长,则越容易发生明显衍射,C正确;任何波都可以发生衍射,D错误.6.C解析 发生衍射现象时波的波长和频率都不变,都等于波源的波长和频率,由于波速是由介质的性质决定,所以波速不变,选项A、B错误,选项C正确;由于衍射使波的能量分布范围变大,从而导致单位面积上的能量变小,振幅变小,选项D错误.7.A解析 因为从墙的另一侧远离墙的A点走到靠近墙的B点的过程中,离声源越来越近,则声音变响.而女声频率更高,波长更小,所以衍射现象更不明显,所以男声比女声更响.8.BC解析 波发生明显的衍射现象的条件是:孔、缝的宽度
21、或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小,由图可知,小孔宽度较大时,不能发生明显的衍射现象,故A错误,B正确;由图可知,小孔宽度较小时,能发生明显的衍射现象,因频率不变,而波速也不变,则波长也会不变,故C正确,D错误.9.B解析 树叶A之所以不振动,是因为水波不能绕过桥墩传过来,也就是说波的衍射不太明显,而发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或与波长差不多,所以让树叶A振动起来的方法可以是减小桥墩的尺寸或增大波长,波速一定,减小频率会增大波长,增大频率会减小波长,故A错误,B正确;改变波源与桥墩的距离和改变波源的振幅都不会让衍射更明显,故C、D错误.10.BD解析 蟾蜍声带的振动产生了在
22、空气中传播的声波和池塘中传播的水波,无论是声波还是水波,它们都是由声带振动产生,所以其频率都应该等于声带的振动频率,故A错误;由已知水波的传播速度与水的深度正相关,可知水波的波长与水深有关,深水区的波长大,所以更容易发生明显衍射现象,故B正确;水面上飘落的树叶只会上下振动,不会随波向前运动,故C错误;蟾蜍的鸣叫频率f=1451 Hz,且水波波长=0.5 cm=0.005 m,则波速v=f=0.0051451 m/s7.3 m/s,故D正确.11.AD解析 A、B处小船受到波浪影响是水波发生明显的衍射,波浪能传播到A、B处的结果,当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候,会发生明显的衍射
23、现象.假设波浪的波长约为10 m,则不能发生明显衍射,而若波浪的波长约为50 m,则能发生明显衍射.12.CD解析 该同学只会在平衡位置附近振动,不会随波迁移,A错误;该水波的周期为T=tn-1=2 s,B错误;根据波长公式得=vT=6 m,C正确;该水波可以绕过石老人继续传播属于波的衍射现象,D正确.13.如图所示解析 由题图可知,孔A和障碍物D的尺寸跟波长相差不多,因此,从孔A传出的波和遇到障碍物D之后的波均有明显的衍射现象;孔B和障碍物C的尺寸跟波长相比相差较大,因此,从孔B传出的波和遇到障碍物C之后的波无明显的衍射现象.在画通过孔A的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A为圆心的;遇到障碍物D之后波的传播并没有受影响;而从孔B传出的波和遇到障碍物C之后的波只沿直线传播.所以从孔A、B传出的波和遇到障碍物C、D之后的波如图所示.14.约为1 cm或小于1 cm解析 在水槽中激发的水波波长为=vf=0.055 m=0.01 m=1 cm.要使在小孔后产生明显的衍射现象,应使小孔的直径跟波长相差不多或小于波长.