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3　波的反射、折射和衍射
[学习目标]　1.通过观察实验及生活现象，知道机械波的反射和折射特点，掌握回声测距的方法(重点)。2.通过构建光线物理模型的方法，分析解释有关反射、折射的现象(重点)。3.通过实验，知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件(重难点)。
一、波的反射
1.反射现象
波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象。
2.反射规律
波的反射规律等同于光的反射规律，即反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。
在波的反射现象中，反射波和入射波的频率、波速和波长是否相同？为什么？
答案　在波的反射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；发生反射时入射波和反射波在同种介质中传播，波速相同，由v=λf可知，波长也相同。
例1　听者A、声源B和障碍物C在一条直线上，如图所示。声源在听者和障碍物之间，距听者12 m，距障碍物24 m，若听者能将先后两次声音区别开的最短时间间隔是0.1 s。试通过计算，说明听者能否把原声和回声区别开来？已知声音在空气中的传播速度为340 m/s。
答案　能　理由见解析
解析　声波直接到达A的时间t1== s
声波先到达障碍物C，然后到达A的时间
t2== s= s
时间差Δt=t2-t1=(-) s
≈0.14 s>0.1 s，
所以听者能把原声和回声区别开来。
　回声测距的三种情况
1.当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会被反射回来继续传播，由于反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经时间t听到回声，则声源到障碍物的距离为s=v声·。
2.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，设经时间t听到回声，则声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声+v)·。
3.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，设经时间t听到回声，则声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声-v)·。
二、波的折射
1.波从一种介质传播进入另一种介质时，波的传播方向可能发生改变的现象。
2.水波的折射：一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处发生折射。
3.一切波都会发生折射现象。
在波的折射现象中，折射波与入射波的频率、波速和波长相同吗？为什么？
答案　在波的折射现象中，折射波和入射波的频率都与波源的频率相同；发生折射时入射波和折射波在不同介质中传播，波速不相同，由v=λf可知，波长也不相同。
例2　一列声波在空气中的波长为0.2 m，当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的声速是340 m/s。求：
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率。
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度。
答案　(1)1 700 Hz　(2)1 020 m/s
解析　(1)声波在空气中传播时，由v=λf
可得声波在空气中传播时的频率
f== Hz=1 700 Hz
由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz。
(2)由v=λf
得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。
　波的反射和折射的比较
比较项 波的反射 波的折射 物理量决定因素
频率f 不变 不变 由波源决定
波速v 不变 改变 由介质决定
波长λ 不变 改变 与介质和 波源有关
三、波的衍射
1.定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。
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.波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
喇叭播放的音乐中，高音(频率大)和低音(频率小)的声波哪个更容易绕过高墙？
答案　低音，因为声速相同，低音的频率小，波长长，在障碍物相同的情况下，低音的衍射现象更明显，因此低音更容易绕过高墙。
例3　(2025·天津市第四十三中学高二期中)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
解析　水波通过狭缝后波长不变，选项A错误；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；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。
例4　(2025·百色市高二期末)在一次课外活动中，某同学向平静水面上扔一块石头，形成如图的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，水波向外传播遇到如图1、2、3、4四个障碍物，遇到障碍物后水波传播情况为a、b、c、d四种可能形态，正确的是(　　)
A.a处 B.b处
C.c处 D.d处
答案　C
解析　当障碍物或孔的尺寸与机械波的波长相比差不多或小于波长时，才可发生明显的衍射现象，由题图可知，障碍物1中的孔或者障碍物4的尺寸与水波的波长差不多，则水波通过障碍物1中的孔或者障碍物4时能发生明显的衍射现象，题图中a、d两处水波的形态错误；障碍物3中的孔或者障碍物2的尺寸比水波的波长更大，则水波通过障碍物3中的孔或者障碍物2时不能发生明显的衍射现象，故b处水波形态错误，c处水波形态正确。故选C。
课时对点练
[分值：70分]
[1~6题，每题4分]
考点一　波的反射和折射
1.(多选)以下关于波的认识正确的是(　　)
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.超声波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
答案　ABD
解析　潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，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，或利用自身怪异的外形改变反射电磁波的方向，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，使得隐形飞机很难被发现，B正确；超声波雷达发射超声波，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.图中1、2、3分别代表波的入射线、反射线、折射线，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
解析　波线1、2都在介质a中，可知1、2的频率、波速、波长均相等，故A、B错误；波线1、3是在两种不同介质中，波速不同，但波源没变，因而频率相等，波速改变，由λ=知波长改变，故C错误，D正确。
考点二　波的衍射
3.下列关于波的衍射的说法正确的是(　　)
A.只有波长比小孔或障碍物尺寸大的时候才能发生衍射
B.与光波相比，声波容易发生衍射是由于声波波长较长
C.对同一列波，缝、孔或障碍物越大，衍射现象越明显
D.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
答案　B
解析　衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象，故A、D错误；波长越长，衍射现象越明显，故B正确；对同一列波，缝、孔或障碍物越大，衍射现象越不明显，故C错误。
4.(2025·泊头市高二检测)露天音乐会现场，主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射。下列关于衍射后声波变化的说法正确的是(　　)
A.声波波长变短，导致高频声音更容易被观众区接收
B.声波频率升高，使后排听众感觉音调突然变化
C.声波在空气中的传播速度保持不变，约为340 m/s
D.声波振幅显著增大，使得立柱后面各处观众感觉音量增强
答案　C
解析　声波在空气中的传播速度约为340 m/s，波长由波速和频率决定，衍射不改变频率和波速，故波长不变，故A、B错误，C正确；衍射后声波能量分散，振幅可能减弱而非显著增大，故D错误。
5.如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是(　　)
A.增大波源振幅
B.降低波源频率
C.减小波源距桥墩的距离
D.增大波源频率
答案　B
解析　叶片A静止不动，是由于桥墩尺寸太大，没有发生明显衍射现象，为使水波能带动叶片振动，必须增大水波的波长，根据v==λf，波速由介质决定，介质一定，波速一定，当降低波源频率时，波长增大，故选B。
考点三　反射的应用——回声测距
6.当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，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 m B.340 m
C.425 m D.680 m
答案　C
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。山谷的宽度d=v(t1+t2)=×340×2.5 m=425 m，故选C。
7.(12分)天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d=3.0 km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt=6.0 s。试估算云层下表面到水平地面的高度。(已知空气中的声速v= km/s)
答案　2.0 km
解析　由题意画出其平面图如图所示。设云层下表面到水平地面的高度为h，则由云层反射来的爆炸声传播距离为s=2，声音反射传来的时间为t1=，声音直接传来的时间为t2=。则t1-t2=Δt，将数据代入以上各式得：h=2.0 km。
[8、9题，每题6分]
8.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区域
C.阴影Ⅰ、Ⅱ区域 D.无明显衍射区域
答案　B
解析　由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知道，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，该波的波长与小孔B差不多，能够产生明显的衍射现象，故在阴影区Ⅱ内，明显存在衍射波的波形。故选B。
9.(多选)在观察水波衍射实验的时候，在水槽中盛有一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景，下列判断正确的是(　　)
A.已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显
B.已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显
C.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显
D.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显
答案　BD
解析　已知甲、乙中水波波长相同，由题图可知题图乙的衍射现象更明显，可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，则A错误，B正确；已知丙、丁中狭缝宽度一样，由题图可知题图丙的衍射现象更明显，可知波长越长的水波衍射现象越明显，则D正确，C错误。
10.(14分)甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)(5分)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)(3分)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)(3分)若该波经过一跨度为30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)(3分)若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
答案　(1) m　 m/s　(2)会　(3)能　(4)能
解析　(1)由题意知，周期T= s=3 s
设波长为λ，则5λ+=24 m
得λ= m
由v=得v= m/s
(2)由于λ= m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象；
(3)(4)由于λ= m>3 m，
所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。
11.(8分)如图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测车辆的速度。图乙中P1、P2是固定不动的测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0 s，超声波在空气中传播的速度是v=340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离是　　　　　　 m，汽车的速度是　　　　　 m/s。
答案　17　17.9
解析　设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2，则
s1=v×Δt=0.2vΔt=68 m
s2=v×Δt=0.15vΔt=51 m
汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为s=s1-s2=17 m。
已知测速仪匀速扫描，由题图乙记录的数据可求出汽车前进这段距离所用时间为
t=Δt=0.95 s。
汽车的速度v'== m/s≈17.9 m/s。(共49张PPT)
第
三
章
波的反射、折射和衍射
3
1.通过观察实验及生活现象，知道机械波的反射和折射特点，掌握回声测距的方法(重点)。
2.通过构建光线物理模型的方法，分析解释有关反射、折射的现象(重点)。
3.通过实验，知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件(重难点)。
学习目标
内容索引
课时对点练
一、波的反射
二、波的折射
三、波的衍射
< 一 >
波的反射
1.反射现象
波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会 继续传播的现象。
2.反射规律
波的反射规律等同于光的反射规律，即反射线、法线与入射线在_______
，反射线与入射线分居法线 ，反射角 入射角。
返回原介质
同一平
面内
两侧
等于
在波的反射现象中，反射波和入射波的频率、波速和波长是否相同？为什么？
答案　在波的反射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；发生反射时入射波和反射波在同种介质中传播，波速相同，由v=λf可知，波长也相同。
听者A、声源B和障碍物C在一条直线上，如图所示。声源在听者和障碍物之间，距听者12 m，距障碍物24 m，若听者能将先后两次声音区别开的最短时间间隔是0.1 s。试通过计算，说明听者能否把原声和回声区别开来？已知声音在空气中的传播速度为340 m/s。
例1
答案　能　理由见解析
声波直接到达A的时间t1== s
声波先到达障碍物C，然后到达A的时间
t2== s= s
时间差Δt=t2-t1=(-) s
≈0.14 s>0.1 s，
所以听者能把原声和回声区别开来。
总结提升
回声测距的三种情况
1.当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会被反射回来继续传播，由于反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经时间t听到回声，
则声源到障碍物的距离为s=v声·。
总结提升
2.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，设经时间t听到回声，则声源发声时障碍物到声源的距离
为s=(v声+v)·。
3.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，设经时间t听到回声，则声源发声时障碍物到声源的距离为s=
(v声-v)·。
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< 二 >
波的折射
1.波从一种介质传播进入另一种介质时，波的传播方向可能发生_____
的现象。
2.水波的折射：一列水波在 的水域传播时，在交界面处发生折射。
3.一切波都会发生折射现象。
改变
深度不同
在波的折射现象中，折射波与入射波的频率、波速和波长相同吗？为什么？
答案　在波的折射现象中，折射波和入射波的频率都与波源的频率相同；发生折射时入射波和折射波在不同介质中传播，波速不相同，由v=λf可知，波长也不相同。
一列声波在空气中的波长为0.2 m，当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的声速是340 m/s。求：
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率。
例2
答案　1 700 Hz
声波在空气中传播时，由v=λf
可得声波在空气中传播时的频率
f== Hz=1 700 Hz
由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz。
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度。
答案　1 020 m/s
由v=λf
得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。
总结提升
波的反射和折射的比较
比较项 波的反射 波的折射 物理量决定因素
频率f 不变 不变 由波源决定
波速v 不变 改变 由介质决定
波长λ 不变 改变 与介质和波源有关
返回
< 三 >
波的衍射
1.定义：波可以 继续传播的现象。
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
，或者比波长 时，才能观察到明显的衍射现象。
3.波的衍射的普遍性：一切波都能发生 ， 是波特有的现象。
绕过障碍物
相差不多
更小
衍射
衍射
喇叭播放的音乐中，高音(频率大)和低音(频率小)的声波哪个更容易绕过高墙？
答案　低音，因为声速相同，低音的频率小，波长长，在障碍物相同的情况下，低音的衍射现象更明显，因此低音更容易绕过高墙。
(2025·天津市第四十三中学高二期中)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
例3
√
水波通过狭缝后波长不变，选项A错误；
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；
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。
(2025·百色市高二期末)在一次课外活动中，某同学向平静水面上扔一块石头，形成如图的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，水波向外传播遇到如图1、2、3、4四个障碍物，遇到障碍物后水波传播情况为a、b、c、d四种可能形态，正确的是
A.a处 B.b处
C.c处 D.d处
例4
√
当障碍物或孔的尺寸与机械波的波长相比差不多或小于波长时，才可发生明显的衍射现象，由题图可知，障碍物1中的孔或者障碍物4的尺寸与水波的波长差不多，则水波通过障碍物1中的孔或者障碍物4时能发生明显的衍射现象，题图中a、d两处水波的形态错误；障碍物3中的孔或者障碍物2的尺寸比水波的波长更大，则水波通过障碍物3中的孔或者障碍物2时不能发生明显的衍射现象，故b处水波形态错误，c处水波形态正确。故选C。
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< 四 >
课时对点练
对一对
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 ABD D B C B C 2.0 km B
题号 9 10 11
答案 BD (1) m　 m/s　(2)会　(3)能　(4)能 17　17.9
考点一　波的反射和折射
1.(多选)以下关于波的认识正确的是
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.超声波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
基础对点练
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
11
√
√
潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，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，或利用自身怪异的外形改变反射电磁波的方向，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，使得隐形飞机很难被发现，B正确；
超声波雷达发射超声波，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。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
11
2.图中1、2、3分别代表波的入射线、反射线、折射线，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
1
2
3
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10
答案
√
11
1
2
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5
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10
答案
波线1、2都在介质a中，可知1、2的频率、波速、波长均相等，故A、B错误；
波线1、3是在两种不同介质中，波速不同，但波源没变，因而频率相等，
波速改变，由λ=知波长改变，故C错误，D正确。
11
考点二　波的衍射
3.下列关于波的衍射的说法正确的是
A.只有波长比小孔或障碍物尺寸大的时候才能发生衍射
B.与光波相比，声波容易发生衍射是由于声波波长较长
C.对同一列波，缝、孔或障碍物越大，衍射现象越明显
D.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
√
衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象，故A、D错误；
波长越长，衍射现象越明显，故B正确；
对同一列波，缝、孔或障碍物越大，衍射现象越不明显，故C错误。
1
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答案
11
4.(2025·泊头市高二检测)露天音乐会现场，主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射。下列关于衍射后声波变化的说法正确的是
A.声波波长变短，导致高频声音更容易被观众区接收
B.声波频率升高，使后排听众感觉音调突然变化
C.声波在空气中的传播速度保持不变，约为340 m/s
D.声波振幅显著增大，使得立柱后面各处观众感觉音量增强
√
1
2
3
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答案
11
声波在空气中的传播速度约为340 m/s，波长由波速和频率决定，衍射不改变频率和波速，故波长不变，故A、B错误，C正确；
衍射后声波能量分散，振幅可能减弱而非显著增大，故D错误。
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答案
11
1
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6
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答案
5.如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是
A.增大波源振幅
B.降低波源频率
C.减小波源距桥墩的距离
D.增大波源频率
√
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答案
叶片A静止不动，是由于桥墩尺寸太大，没有发生明显衍射现象，为使
水波能带动叶片振动，必须增大水波的波长，根据v==λf，波速由介质
决定，介质一定，波速一定，当降低波源频率时，波长增大，故选B。
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考点三　反射的应用——回声测距
6.当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，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 m　　　B.340 m　　　C.425 m　　　D.680 m
√
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。山谷的宽度d=v(t1+t2)=×340×2.5 m=
425 m，故选C。
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7.天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d=3.0 km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt=6.0 s。试估算云层下表面
到水平地面的高度。(已知空气中的声速v= km/s)
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答案　2.0 km
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由题意画出其平面图如图所示。设云层下表面到水平地面的高度为h，
则由云层反射来的爆炸声传播距离为s=2，声音反射传来的
时间为t1=，声音直接传来的时间为t2=。则t1-t2=Δt，将数据代入以上
各式得：h=2.0 km。
8.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区域
C.阴影Ⅰ、Ⅱ区域
D.无明显衍射区域
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能力综合练
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由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知道，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，该波的波长与小孔B差不多，能够产生明显的衍射现象，故在阴影区Ⅱ内，明显存在衍射波的波形。故选B。
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9.(多选)在观察水波衍射实验的时候，在水槽中盛有一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景，下列判断正确的是
A.已知甲、乙中水波波长相同，
由图可知狭缝的宽度越大衍
射现象越明显
B.已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显
C.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显
D.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显
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√
已知甲、乙中水波波长相同，由题图可知题图乙的衍射现象更明显，可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，则A错误，B正确；
已知丙、丁中狭缝宽度一样，由题图可知题图丙的衍射现象更明显，可知波长越长的水波衍射现象越明显，则D正确，C错误。
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10.甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
答案　 m　 m/s
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由题意知，周期T= s=3 s
设波长为λ，则5λ+=24 m
得λ= m
由v=得v= m/s
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(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
答案　会
由于λ= m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象；
(3)若该波经过一跨度为30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？
答案　能
(4)若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
答案　能
由于λ= m>3 m，
所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。
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尖子生选练
11.如图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测车辆的速度。图乙中P1、P2是固定不动的测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0 s，超声波在空气中传播的速度是v=340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离是　 　 m，汽车的速度是　 　　 m/s。
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答案
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17.9
设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2，则
s1=v×Δt=0.2vΔt=68 m
s2=v×Δt=0.15vΔt=51 m
汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为s=s1-s2=17 m。
已知测速仪匀速扫描，由题图乙记录的数据可求出汽车前进这段距离所用时间为
t=Δt=0.95 s。
汽车的速度v'== m/s≈17.9 m/s。
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答案
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本课结束
第
三
章

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