第03講波的反射折射和衍射-高二物理講義（人教2019選擇性必修一）

第03講波的反射、折射和衍射課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1．知道什么是波的反射、折射和衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．2．知道波發(fā)生反射現(xiàn)象時(shí)，反射角等于入射角．掌握入射角與折射角關(guān)系．3．了解波的衍射在生活中的應(yīng)用，感受物理與生活之間的聯(lián)系．1．通過觀察水波的衍射現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)衍射現(xiàn)象的特征．2．知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．3．知道衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象.知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01波的反射1．反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面會(huì)返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．反射角與入射角(1)入射角：入射波的波線與法線的夾角，如圖中的α.(2)反射角：反射波的波線與法線的夾角，如圖中的β.3．反射定律：反射波線、法線、入射波線在同一平面內(nèi)，且反射角等于入射角．【即學(xué)即練1】某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長(zhǎng)為1m，波速為340m/s，在海水中的波長(zhǎng)為4.5m（1）該波的頻率為________Hz，在海水中的波速為________m/s。（2）若物體在海面上發(fā)出的聲音經(jīng)過0.5s聽到回聲，則海水深為多少？（3）若物體以5m/s的速度由海面向海底運(yùn)動(dòng)，則經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間聽到回聲？【解析】(1)由f＝eq\f(v,λ)得f＝eq\f(340,1)Hz＝340Hz因波的頻率不變，則在海水中的波速為v海＝λ′f＝4.5×340m/s＝1530m/s(2)入射聲波和反射聲波用時(shí)相同，則海水深為h＝v海eq\f(t,2)＝1530×eq\f(0.5,2)m＝382.5m(3)物體與聲音運(yùn)動(dòng)的過程示意圖如圖所示，設(shè)聽到回聲的時(shí)間為t′，則v物t′＋v海t′＝2h代入數(shù)據(jù)解得t′＝0.498s.【答案】(1)3401530(2)382.5m(3)0.498s知識(shí)點(diǎn)02波的折射1．波在傳播過程中，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波傳播的方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫作波的折射．2．一切波都會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象．3．波的折射(1)折射角(γ)：折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角γ叫做折射角．如圖所示．(2)折射定律：入射波線、法線、折射波線在同一平面內(nèi)，入射波線與折射波線分居在法線兩側(cè)．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比，即eq\f(sini,sinγ)＝eq\f(v1,v2).4．波的反射與折射的對(duì)比波現(xiàn)象比較項(xiàng)目波的反射波的折射傳播方向改變(θ反＝θ入)改變(θ折≠θ入)頻率f不變不變波速v不變改變波長(zhǎng)λ不變改變(1)頻率f由波源決定，故無(wú)論是反射波還是折射波都與入射波的頻率，即波源的振動(dòng)頻率相同．(2)波速v由介質(zhì)決定，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所以波速變化．(3)據(jù)v＝λf知，波長(zhǎng)λ與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)及波源有關(guān)，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播、頻率相同，故波長(zhǎng)相同．折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相同，v不同，故λ不同．【即學(xué)即練2】下列說法正確的是()A．入射波的波長(zhǎng)和反射波的波長(zhǎng)相等B．入射波的波長(zhǎng)大于折射波的波長(zhǎng)C．入射波的波長(zhǎng)小于折射波的波長(zhǎng)D．入射角與折射角之比等于兩波速之比【解析】在同一介質(zhì)中波長(zhǎng)、波速是一定的，故選項(xiàng)A正確；介質(zhì)不確定時(shí)，入射波和折射波的波長(zhǎng)大小關(guān)系無(wú)法確定，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；入射角的正弦與折射角的正弦之比，才等于兩介質(zhì)中的波速之比，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】A知識(shí)點(diǎn)03波的衍射及其特點(diǎn)1．定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射。2．發(fā)生明顯衍射的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小。3．一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象。4．衍射是波特有的現(xiàn)象(1)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯。(2)波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似。(3)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。5．關(guān)于衍射的條件：應(yīng)該說衍射是沒有條件的，衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射。衍射只有“明顯”與“不明顯”之分，障礙物或小孔的尺寸跟波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)小是產(chǎn)生明顯衍射的條件。6．波的衍射實(shí)質(zhì)分析：波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛是一個(gè)新波源，由它發(fā)出的與原來同頻率的波在小孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向。波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況。7．衍射現(xiàn)象與觀察的矛盾：當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)盡管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到?！炯磳W(xué)即練3】(多選)下列說法中正確的是()A．孔的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象B．孔的尺寸比波長(zhǎng)小才發(fā)生衍射現(xiàn)象C．只有孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象D．只有波才有衍射現(xiàn)象【解析】波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的衍射現(xiàn)象，發(fā)生明顯衍射的條件是孔或障礙物尺寸跟波長(zhǎng)差不多或者比波長(zhǎng)更小，孔徑大并不是不發(fā)生衍射，只是波的衍射現(xiàn)象不明顯，A、B錯(cuò)誤，C正確；衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，D正確。【答案】CD【歸納總結(jié)】衍射現(xiàn)象的判斷方法判定一些熟悉的現(xiàn)象是否是波的衍射現(xiàn)象，首先要看現(xiàn)象中是否有波，其次是看波從波源傳出后是否偏離了直線傳播，即是否“拐彎”，這兩個(gè)條件都滿足時(shí)才有波的衍射現(xiàn)象發(fā)生。能力拓展能力拓展考法01波的反射【典例1】甲、乙兩人站在一堵墻前面，兩人相距2a，距墻均為eq\r(3)a.當(dāng)甲開了一槍后，乙在t時(shí)間后聽到第一聲槍響，則乙在什么時(shí)候能聽到第二聲槍響()A．聽不到 B．甲開槍后3t時(shí)間C．甲開槍后2t時(shí)間 D．甲開槍后eq\f(\r(3)＋\r(7),2)t時(shí)間【解析】乙聽到的第一聲槍響必然是甲開槍的聲音直接傳到乙的耳中，故t＝eq\f(2a,v).甲、乙二人及墻的位置如圖所示，乙聽到的第二聲槍響必然是經(jīng)墻反射傳來的槍聲，由反射定律可知，波線如圖中AC和CB，由幾何關(guān)系可得eq\x\to(AC)＝eq\x\to(CB)＝2a，故第二聲槍響傳到乙耳中的時(shí)間為t′＝eq\f(\x\to(AC)＋\x\to(CB),v)＝eq\f(4a,v)＝2t.]【答案】C【歸納總結(jié)】利用回聲測(cè)距是波的反射的一個(gè)重要應(yīng)用，它的特點(diǎn)是聲源正對(duì)障礙物，聲源發(fā)出的聲波與回聲在同一條直線上傳播．(1)若是一般情況下的反射，反射波和入射波是遵從反射定律的，可用反射定律作圖后再求解．(2)利用回聲測(cè)距時(shí)，要特別注意聲源是否運(yùn)動(dòng)，若聲源運(yùn)動(dòng)，聲源發(fā)出的原聲至障礙物再返回至聲源的這段時(shí)間與聲源的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同．(3)解決波的反射問題，關(guān)鍵是根據(jù)物理情景規(guī)范作出幾何圖形，然后利用幾何知識(shí)結(jié)合物理規(guī)律進(jìn)行解題．考法02波的衍射【典例2】如圖所示，正中O是水面上一波源，實(shí)、虛線分別表示該時(shí)刻的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過一段時(shí)間，水面上的波形將分布于()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?！敬鸢浮緽【歸納總結(jié)】對(duì)波的衍射條件的理解障礙物或孔的尺寸大小并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是衍射現(xiàn)象能否明顯表現(xiàn)的條件?？挤?3發(fā)生明顯衍射的條件【典例3】一列波在傳播過程中通過一個(gè)障礙物，發(fā)生了一定程度的衍射，以下哪種情況一定能使衍射現(xiàn)象更明顯()A．增大障礙物的尺寸，同時(shí)增大波的頻率B．增大障礙物的尺寸，同時(shí)減小波的頻率C．縮小障礙物的尺寸，同時(shí)增大波的頻率D．縮小障礙物的尺寸，同時(shí)減小波的頻率【解析】波在介質(zhì)中傳播時(shí)波速是由介質(zhì)決定的，與波的頻率無(wú)關(guān)，所以改變波的頻率不會(huì)改變波速。由v＝λf可知，當(dāng)波速一定時(shí)，減小頻率則波長(zhǎng)增大。而發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多，所以縮小障礙物的尺寸，同時(shí)減小波的頻率會(huì)使衍射現(xiàn)象更明顯，D正確?！敬鸢浮緿題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．某些波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象B．不是所有的波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象C．一切波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象D．一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象【解析】衍射現(xiàn)象是波在傳播過程中所特有的特征，沒有條件，故一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯，故D正確?！敬鸢浮緿2．(多選)下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是()A．風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來B．雪堆積在背風(fēng)的屋后C．聽到墻外人的說話聲D．水波前進(jìn)方向上遇到凸出在水面上的小石頭，小石頭對(duì)波的傳播沒有影響【解析】波在傳播過程中繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為波的衍射。根據(jù)波的衍射定義易知A、B錯(cuò)誤；聽到墻外人的說話聲，是聲波的衍射現(xiàn)象，C正確；水波前進(jìn)方向上遇到凸出在水面上的小石頭，小石頭對(duì)波的傳播沒有影響，這是水波的衍射現(xiàn)象，D正確?！敬鸢浮緾D3．圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()A．2與1的波長(zhǎng)、頻率相等，波速不等B．2與1的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等C．3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等D．3與1的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不等【解析】波發(fā)生反射時(shí)，在同一種介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，因此波長(zhǎng)、波速和頻率不變，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；波發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，波速變，波長(zhǎng)變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。故選D?！敬鸢浮緿4．一列波在第一種均勻介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ1，在第二種均勻介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ2，且λ1＝3λ2，那么波在這兩種介質(zhì)中的頻率之比和波速之比分別為()A．3∶11∶1 B．1∶31∶4C．1∶13∶1 D．1∶11∶3【解析】同一列波頻率不變，由v＝λf知，eq\f(v1,v2)＝eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(3,1)。故C選項(xiàng)正確。故選C?！敬鸢浮緾5．(多選)如圖所示是聲波從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ的折射情況，由圖判斷下列說法正確的是()A．折射角小于入射角，聲波在介質(zhì)Ⅰ中的波速大于它在介質(zhì)Ⅱ中的波速B．折射角小于入射角，介質(zhì)Ⅰ可能是空氣，介質(zhì)Ⅱ可能是水C．折射角大于入射角，介質(zhì)Ⅰ可能是鋼鐵，介質(zhì)Ⅱ可能是空氣D．介質(zhì)Ⅰ中波速v1與介質(zhì)Ⅱ中波速v2滿足eq\f(v1,v2)＝eq\f(sinθ2,sinθ1)【解析】題圖中MN為介質(zhì)界面，虛線為法線，θ1為入射角，θ2為折射角，從題圖中可直接看出折射角小于入射角，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)折射定律有n＝eq\f(v1,v2)＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＞1，所以v1＞v2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A正確；由于入射角大于折射角，介質(zhì)Ⅰ對(duì)波的折射率小于介質(zhì)Ⅱ?qū)Σǖ恼凵渎?，Ⅰ可能是空氣，Ⅱ可能是水，選項(xiàng)B正確．【答案】AB6．(多選)下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B．對(duì)同一列波，縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長(zhǎng)較大【解析】衍射是一切波的特有的現(xiàn)象，波發(fā)生衍射的條件是：孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相比差不多或者比波長(zhǎng)更小，但如果孔、縫的寬度或障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)，就不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，A、B正確，C錯(cuò)誤；聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，故D正確．【答案】ABD7．下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A．波要發(fā)生衍射現(xiàn)象必須滿足一定的條件B．與光波相比聲波容易發(fā)生衍射是由于聲波波長(zhǎng)較大C．對(duì)同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越明顯D．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象【解析】衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，故A、D錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射現(xiàn)象越明顯，B正確；對(duì)同一列波障礙物越大衍射現(xiàn)象越不明顯，C錯(cuò)誤。【答案】B8．(多選)一列水波通過某孔的實(shí)際情況如圖所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長(zhǎng)變大，對(duì)水波通過孔后的假想情況的四幅圖中，其假想正確的圖示有()【解析】由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件知，波長(zhǎng)不變，孔變小時(shí)衍射現(xiàn)象明顯，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)孔不變，波長(zhǎng)變大時(shí)衍射現(xiàn)象更明顯，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】AC9．在水波槽的衍射實(shí)驗(yàn)中，若打擊水面的振子振動(dòng)的頻率是5Hz，水波在水波槽中的傳播速度是0.05m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為()A．10cm B．5mC．d≥1cm D．d≤1cm【解析】設(shè)小孔的直徑為d，水波波長(zhǎng)為λ，當(dāng)d≤λ時(shí)發(fā)生明顯的衍射，由題知水波的波長(zhǎng)λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(0.05,5)m＝0.01m＝1cm.即孔徑d應(yīng)與1cm相當(dāng)或比它還?。蔬xD.【答案】D10．(多選)如圖所示，圖中S為在水面上振動(dòng)的波源，M、N是水面上的兩塊擋板，其中N板可以上下移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測(cè)得A處水面沒有振動(dòng)，為使A處水面也能發(fā)生振動(dòng)，可采用的方法是()A．使波源的頻率增大B．使波源的頻率減小C．移動(dòng)N使狹縫的間距增大D．移動(dòng)N使狹縫的間距減小【解析】要發(fā)生明顯的衍射，障礙物的尺寸或?qū)挾缺炔ㄩL(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多，本題中要使狹縫滿足明顯衍射的條件即將狹縫間距變小，或?qū)⒉ㄩL(zhǎng)變長(zhǎng)，B、D正確．【答案】BD11．如圖所示，一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60m，在防波堤后A、B兩處有兩個(gè)小船進(jìn)港躲避風(fēng)浪。某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播，下列說法中正確的是（）A．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10m，則A、B兩處小船完全不受波浪影響B(tài)．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響C．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為50m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為50m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響【解析】AB．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10m，而防波堤兩端MN相距約60m，小于防波堤兩端距離，不會(huì)有明顯的衍射現(xiàn)象，受到影響較小，但并不是完全沒有影響，故AB錯(cuò)誤；CD．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為50m，而防波堤兩端MN相距約60m，接近防波堤兩端距離，會(huì)有明顯的衍射現(xiàn)象，故小船受到明顯的波浪影響，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。【答案】D12．甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚，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。求：(1)此水波的波長(zhǎng)為多少？波速為多少？(2)若此波在傳播過程中遇到一根豎立的電線桿，是否會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？(3)若該波經(jīng)過一跨度為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?yàn)橐?m寬的涵洞，洞后能否發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？【解析】(1)由題意知：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，大于豎立電線桿的直徑，所以此波通過豎立的電線桿時(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)論是通過直徑為3m的橋墩，還是通過寬為3m的涵洞，都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象?！敬鸢浮?1)eq\f(48,11)meq\f(16,11)m/s(2)會(huì)(3)能(4)能題組B能力提升練1．在空曠的廣場(chǎng)上有一堵較高大的墻MN，墻的一側(cè)O點(diǎn)有一個(gè)正在播放男女聲合唱歌曲的聲源。某人從圖中A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)，在此過程中，如果從聲波的衍射來考慮，則會(huì)聽到()A．聲音變響，男聲比女聲更響B(tài)．聲音變響，女聲比男聲更響C．聲音變?nèi)酰新暠扰暩鮀．聲音變?nèi)?，女聲比男聲更弱【解析】從A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)，會(huì)聽到聲音變?nèi)?，男女聲音由于頻率的高低不同，才有音調(diào)高低的不同，女聲比男聲音調(diào)高，頻率高，波長(zhǎng)短，所以衍射更不明顯，會(huì)聽到女聲比男聲更弱，D正確?！敬鸢浮緿2．(多選)觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是A．此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象【解析】從題圖中可看出孔AB的尺寸小于一個(gè)波長(zhǎng)，所以此時(shí)能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；因?yàn)榇┻^擋板小孔后的波速不變，頻率相同，所以波長(zhǎng)也相同，選項(xiàng)B正確；若將孔AB擴(kuò)大，將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確；若將波源頻率增大，由于波速不變，所以波長(zhǎng)變小，將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼BC3．(20202021學(xué)年鶴崗市第一中學(xué)高二(下)期中)(多選)如圖甲所示，波源S從平衡位置開始上、下(沿y軸方向)振動(dòng)，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，經(jīng)過0.2s后，沿波的傳播方向上距S為3m的P點(diǎn)開始振動(dòng)，若以P點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，P點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示，則下列說法中正確的是()A．波源S最初是向下振動(dòng)的B．該簡(jiǎn)諧波的波速為1.5m/sC．該波的波長(zhǎng)為0.6mD．該波通過寬度約為1m的縫隙時(shí)，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象【解析】A．由振動(dòng)圖像可知，波源S最初是向下振動(dòng)的，故A正確；B．該簡(jiǎn)諧波的波速為，故B錯(cuò)誤；C．該波的波長(zhǎng)為，故C錯(cuò)誤；D．波長(zhǎng)大于寬度約為1m的縫隙時(shí)，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D4．(20202021學(xué)年河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二(下)期中)(多選)有一列沿軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在某一時(shí)刻它的波形圖如圖甲所示，和是這列簡(jiǎn)諧橫波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從該時(shí)刻起某同學(xué)記錄下了質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖像，如圖乙所示。則下列說法正確的是()A．該列簡(jiǎn)諧橫波正以的速度沿軸負(fù)方向傳播B．圖甲所示時(shí)刻和兩質(zhì)點(diǎn)的速度都為零C．時(shí)質(zhì)點(diǎn)距離平衡位置最遠(yuǎn)，其加速度最大，加速度方向且沿軸負(fù)方向D．該波在傳播過程中若遇到直徑d=7m的圓形障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象【解析】A．由甲圖可知，該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為8m；由乙圖可知N點(diǎn)開始時(shí)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，故該簡(jiǎn)諧波沿x軸負(fù)方向傳播，由乙圖可知，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為T=8s，故波速為，故A正確；B．圖甲所示時(shí)刻，M、N兩點(diǎn)均在振動(dòng)的平衡位置，速度最大，故B錯(cuò)誤；C．因該簡(jiǎn)諧波沿x軸負(fù)方向傳播，故開始時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)2s后，到達(dá)最下方振幅位置，加速度最大，加速度指向平衡位置，即y軸正方向，故C錯(cuò)誤；D．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或者與波長(zhǎng)差不多，因，因此能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D5．如圖所示，圓形實(shí)線是波源O在水槽里產(chǎn)生的水波的波峰，下列說法正確的是()A．水波只要進(jìn)入∠CAE和∠DBF區(qū)域就叫波的衍射B．水波只要進(jìn)入∠CAA′和∠DBB′區(qū)域就叫波的衍射C．水波必須充滿∠CAE和∠DBF區(qū)域才叫波的衍射D．水波必須充滿∠CAA′和∠DBB′區(qū)域才叫波的衍射【解析】根據(jù)衍射定義，水波進(jìn)入陰影以外兩側(cè)的區(qū)域叫做波的衍射，不一定非得繞到障礙物后面的每一點(diǎn)。故選B?！敬鸢浮緽6．有一輛汽車以15m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車?guó)Q笛2s后司機(jī)聽到回聲，此時(shí)汽車距山崖的距離有多遠(yuǎn)？(v聲＝340m/s)【解析】汽車勻速行駛，速度為v車＝15m/s，聲音在空氣中傳播速度不變．汽車從發(fā)出笛聲到接收到笛聲，二者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同．如圖所示．設(shè)汽車在A點(diǎn)發(fā)出笛聲，A點(diǎn)到山崖B的距離為x1，汽車運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)接收到笛聲，設(shè)AC距離為x2，CB距離為x，因二者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，則有x1＝x2＋x①x1＋x＝v聲·t＝340m/s·t②x2＝v車·t＝15m/s·t③聯(lián)立①②③得x＝325m.【答案】325m7．情境：“B超”可用于探測(cè)人體內(nèi)臟的病變狀況．如圖是超聲波從肝臟表面入射，經(jīng)折射與反射，最后從肝臟表面射出的示意圖．超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時(shí)遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可表述為eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(v1,v2)(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度)，超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時(shí)遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同．已知v2＝0.9v1，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)之間的距離是d，入射角是i，腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行．問題：腫瘤離肝表面的深度h為多少？【解析】超聲波沿如圖所示的路線傳播，根據(jù)eq\f(sini,sinθ)＝eq\f(v1,v2)，又因?yàn)関2＝0.9v1，所以sinθ＝0.9sini．又因?yàn)樵谥苯侨切沃校瑂inθ＝eq\f(\f(d,2),\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2＋h2))，所以h＝eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini).【答案】eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)題組C培優(yōu)拔尖練1．海浪從遠(yuǎn)海傳向海岸．已知海浪的傳播速度與海水的深度有關(guān)，海水越深，速度越大．一艘大船停泊在離岸較遠(yuǎn)處，振動(dòng)的周期為8s，則()A．海浪拍打海岸的周期大于8sB．海浪從遠(yuǎn)海傳向海岸，相鄰波峰之間的距離變大C．懸掛在船上擺長(zhǎng)為1m的單擺的振動(dòng)周期為8sD．讓船停泊在離海岸更近處，海浪通過船體的衍射現(xiàn)象更明顯【解析】海浪的機(jī)械振動(dòng)頻率不變，即海浪拍打海岸的周期與振動(dòng)周期相同為8s，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)v＝eq\f(λ,T)得，海浪的波長(zhǎng)λ＝vT，離海岸越近，波長(zhǎng)越小，即相鄰波峰之間的距離變小，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；懸掛在船上的單擺振動(dòng)屬于受迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率取決于驅(qū)動(dòng)力頻率，與固有頻率無(wú)關(guān)，所以選項(xiàng)C正確；機(jī)械波發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或差不多，離海岸更近時(shí)，海浪波長(zhǎng)變小，故衍射現(xiàn)象不如較遠(yuǎn)處明顯，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】C2．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波，在t＝0.6s時(shí)刻的圖像如圖甲所示，此時(shí)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移均為－1cm，波上A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示，則以下說法正確的是()A．這列波的波速是eq\f(50,3)m/sB．從t＝0.6s開始，緊接著的Δt＝0.6s時(shí)間內(nèi)，A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是10mC．從t＝0.6s開始，質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早0.4s回到平衡位置D．若該波在傳播過程中遇到一個(gè)尺寸為21m的障礙物不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【解析】由題圖甲讀出該波的波長(zhǎng)為λ＝20m，由題圖乙知周期為T＝1.2s，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(20,1.2)m/s＝eq\f(50,3)m/s，故A正確；Δt＝0.6s＝0.5T，A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是s＝2A＝2×2cm＝4cm，故B錯(cuò)誤；圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)Q早回到平衡位置，將此圖像與正弦曲線進(jìn)行對(duì)比可知P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xP＝eq\f(20,3)m，Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xQ＝eq