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机械波
第3课时波的反射、折射和衍射
基础巩固
1、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＝得波长不同，故C错，D对。
2、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。
基础巩固
3、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。
4、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。
5.(2023·安徽省合肥市·月考试卷)下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A. 衍射是机械波特有的现象
B. 对同一列波，缝、孔或障碍物的尺寸比波长小时有明显衍射现象
C. 只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D. 声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大，频率较高
【答案】b
【解答】
AC.所有波都能发生衍射现象，故AC错误；
B.发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故B正确；
D.人耳能听到的声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，所以声波容易发生衍射现象，而声波的波长越大，频率越低，故D错误。故选B。
6.(2023·上海市市辖区·期中考试)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，频率不变、波长、波速均变大
C. 波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化
D. 波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
【答案】c
【解析】解：AB、波发生反射时在同一介质中，则波速不变，波源不变，则频率不变，由v=λf可知波长不变，故AB错误；
CD、波发生折射时，介质改变，波速发生变化，振源不变，波的频率不变，由v=λf可知波长也发生变化，故C正确，D错误。
故选：C。
7.(2023·广东省江门市·单元测试)根据波的反射和折射原理，以下说法正确的是 ( )
A. 声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生反射
B. 声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生折射
C. 声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射
D. 声波从空气传到平静的湖面上时既不发生反射又不发生折射
【答案】c
【解答】波从空气传到平静的湖面上时既发生反射现象又发生折射现象，C正确，ABD错误。
8.(2023·湖北省黄冈市·月考试卷)小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是（ ）
A. 提高拍打水面的频率
B. 降低拍打水面的频率
C. 无需拍打，A也会振动起来
D. 无论怎样拍打，A都不会振动起来
【答案】b
【解答】拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据λ=v/f，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显．故ACD错误，B正确。
故选B。
拓展提升
1．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＝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。
2、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。
3．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。
4.如图所示，S_1、S_2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长为λ，它们在介质中产生干涉现象，S_1、S_2在空间共形成了5个振动加强的区域，如图中实线所示。P是振动加强区域中的一点，从图中可看出( )
A. S_1波在该区域的传播速度比S_2波的大
B. P点到两波源的距离差等于1.5λ
C. P点此时刻振动最强，过半个周期后振动变为最弱
D. S_1、S_2连线和加强区交点等间距，间距为半波长
【答案】d
【解析】解：、由题意可知，、在空间共形成了个振动加强的区域，图中直线上各点到两个波源的距离相等，则点到两波源的距离差等于故B错误；
A、两列波在同一介质中传播，则传播速度相等，故A错误。
C、点的振动始终加强，所以点此时刻振动最强，则过半个周期后，振动仍为最强。故C错误；
D、如图，、连线和加强区交点到两波源得波程差为得偶数倍，从左到右波程差分别是，，，根据几何关系可知，、连线和加强区交点等间距，间距为半波长，故D正确。
5.如图所示为两列波传播过程中某时刻的图像，这两列波频率相同、相位差恒定，实线表示波峰，虚线表示波谷，相邻实线与虚线间的距离为0.2m，波速为1m/s，在图示范围内可以认为这两列波的振幅均为1cm，C点是B、D两点连线的中点，则( )
A.图示时刻A、B两点的高度差为2cm
B. 图示时刻C点正处在平衡位置且向下运动
C. F点到两波源的路程差为零
D. 经过0.1s，A点的位移为零
【答案】d
【解析】
A.由于振幅均为，、两点为振动加强点，两点振幅均为，两点高度差为，故A错误；
B.图示时刻点为、两点连线的中点，所以点处在平衡位置，根据“上下坡”法，点正向上运动，故B错误；
C.由图可知，点为振动减弱点，点到两波源的路程差为半个波长的奇数倍，故C错误；
D.因周期，经，点由波峰回到平衡位置，位移为零，故D正确。

6.(2023·贵州省六盘水市·期末考试)一声波在空气中的波长为40cm，速度为340m/s，当折射入介质1中后，波长变为100cm，下列说法中正确的是( )
A. 在空气中的频率为8.5Hz
B. 在空气中的频率为85Hz
C. 在介质1中的传播速度为85m/s
D. 在介质1中的传播速度为850m/s
【答案】d
【解析】解：AB.在空气中的频率为：f=v/λ=340/0.4 Hz=850Hz，故AB错误；
CD.根据波在不同介质中传播频率不变，进入介质1后的频率还是850Hz，则传播速度为v'=λf=1×850m/s=850m/s，故C错误，D正确。
故选：D。

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