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第三章 机械波
课时3.3 波的反射、折射和衍射
1.通过演示实验，知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射现象。
2.通过比较波的反射和折射，知道反射波和折射波的频率、波速和波长的变化关系。
3.通过观察，理解波发生明显衍射的条件 ，并能用该条件解释相关物理现象。
一、波的反射
1．反射现象
波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．
2．反射角与入射角
(1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α.
(2)反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β.
3．反射定律
反射波线、法线、入射波线在同一平面内，且反射角等于入射角．
注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少．
二、波的折射
1．波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射．
2．一切波都会发生折射现象．
三、波的衍射
1．定义
波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射．
2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．
3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．
基础过关练
题组一　对波的反射和折射现象的理解
1.以下关于波的认识，不正确的是 (　　)
A.潜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形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C.超声雷达的工作原理是利用波的折射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
2.(多选)关于波的反射与折射，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、波长、波速均发生变化
D.波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速均发生变化
题组二　对波的衍射现象的理解
3.(多选)下列属于波的衍射现象的是 (　　)
A.隔墙有耳
B.空山不见人，但闻人语响
C.余音绕梁，三日而不绝
D.夏日雷声轰鸣不绝
4.如图甲所示，水波传到两板间的空隙发生了明显的衍射，若不改变小孔的尺寸，只改变挡板的位置或方向，如图乙中的(a)、(b)、(c)、(d)，则下列判断正确的是 (　　)
甲
乙
A.只有(a)能发生明显衍射
B.只有(a)(b)能发生明显衍射
C.(a)、(b)、(c)、(d)均能发生明显衍射
D.(a)、(b)、(c)、(d)均不能发生明显衍射
5.图中S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，下列方法无效的是 (　　)
A.移动N使狭缝的宽度增大 B.使波源的频率减小
C.使波源的周期增大 D.移动N使狭缝的宽度减小
6.已知空气中的声速为340 m/s。现有几种声波:①周期为 s；②频率为104 Hz；③波长为10 m。它们传播时若遇到宽约13 m的障碍物，能产生明显的衍射现象的是 (　　)
A.①和② B.②和③ C.①和③ D.都可以
7.如图所示为A、B两列不同频率的水波通过相同的小孔所形成的衍射图样，由图可知，两列波的波长和频率的大小关系是 (　　)
A.λA>λB，fA>fB B.λA<λB，fAC.λA>λB，fAfB
8.如图所示，O是水面上一波源，实线和虚线分别表示该时刻的波峰和波谷，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Ⅰ以外区域
C.阴影Ⅱ以外区域 D.没有阴影的区域
9.(多选)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两处有两条小船进港躲避风浪。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，下列说法中正确的有 (　　)
A.假设波浪的波长约为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
答案全解全析
基础过关练
1.C　声呐探测水中的暗礁、潜艇等，利用了波的反射原理，A正确。隐形飞机隐形的原理是:通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现。可在隐形飞机机身表面涂高效吸收电磁波的物质，或使用吸收雷达电磁波的材料，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，隐形飞机很难被发现，B正确。超声雷达发射超声波，然后根据被障碍物反射回的波判断状况，即利用波的反射，C错误。水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，D正确。
2.BD　波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，A错误，B正确；波在不同种介质中运动时发生折射，波速发生变化，但频率由振源决定，波的频率不变，由v=λf可知波长也发生变化，C错误，D正确。
3.AB　“余音绕梁，三日而不绝”和“夏日雷声轰鸣不绝”主要是由声音的反射引起的，不属于波的衍射现象。“隔墙有耳”和“空山不见人，但闻人语响”属于波的衍射现象。
4.C　波发生明显的衍射现象的条件是:当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长更小。不论题图乙中的(a)、(b)、(c)、(d)挡板位置、方向如何改变，孔的尺寸不变，满足波发生明显衍射的条件，因此会发生明显的衍射现象，选C。
5.A　A处水没有振动，说明不能发生明显的衍射现象。要想发生明显的衍射现象，必须减小狭缝的宽度或增大波长，A方法无效，D方法有效；要想增大波长，由v=λf=知，v一定，当f减小或T增大时，λ增大，B、C方法有效。故选A。
6.C　由公式v=，得周期为 s的声波的波长为λ1=vT=340× m=17 m；由公式v=λf得频率为104 Hz的声波的波长为λ2== m=0.034 m。波发生明显衍射的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸小于波长或者与波长相差不大，故①③能产生明显的衍射现象，②不能产生明显的衍射现象。故C正确，A、B、D错误。
7.C　由图知A波的衍射现象比B波明显，说明A波的波长比B波的波长长，而相同的介质中，波的速度相同，根据v=λf可知，波长越长，则频率越小。故选C。
8.B　从图中可以看出挡板A比水波的波长大得多，因此波不会绕过挡板A，在挡板A后面产生“阴影区”；而小孔B的大小与波长相差不多，能发生明显的衍射现象，故B正确。
9.AD　A、B两处小船明显受到波浪影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处。当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多的时候，会发生明显的衍射现象。

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