新課改高中物理選修一同步專題講義：14 A波的反射、折射和衍射 基礎(chǔ)版（學生版）

波的反射、折射和衍射知識點：波的反射、折射和衍射一、波的反射1．反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面(如水遇到擋板)時會返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．反射規(guī)律：反射線、法線與入射線在同一平面內(nèi)，反射線與入射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角.二、波的折射1．波的折射：光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時會發(fā)生折射，同樣，其他波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時也發(fā)生折射.2．水波的折射：水波在深度不同的水域傳播時，在交界處發(fā)生折射.三、波的衍射1．波的衍射：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.2．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.3．波的衍射的普遍性：一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象.技巧點撥一、波的反射和折射1．波的反射遵從反射定律，即入射線、反射線及法線位于同一平面內(nèi)，入射線、反射線分別位于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角．2．波的頻率是由振源決定的，介質(zhì)中各個質(zhì)點的振動都是受迫振動，因此不論是反射還是折射，波的頻率是不改變的．3．波速是由介質(zhì)決定的，波反射時是在同一介質(zhì)中傳播，因此波速不變，波折射時是在不同介質(zhì)中傳播，因此波速改變．4．波長是由頻率和波速共同決定的，即在波的反射中，由于波的頻率和波速均不變，根據(jù)公式λ＝eq\f(v,f)可知波長不改變；在波的折射中，當進入新的介質(zhì)中波速增大時，由λ＝eq\f(v,f)可知波長變大，反之變?。偨Y(jié)提升回聲測距的三種情況1．當聲源不動時，聲波遇到了障礙物后會返回繼續(xù)傳播，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，因此，入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下用的時間相等，設(shè)經(jīng)時間t聽到回聲，則聲源到障礙物的距離為s＝v聲·eq\f(t,2).2．當聲源以速度v向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時，聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s＝(v聲＋v)·eq\f(t,2).3．當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離靜止的聲源時，聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s＝(v聲－v)·eq\f(t,2).二、波的衍射1．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差不多，或比波長小是產(chǎn)生明顯衍射的條件．2．聲波波長較長，一般在1.7cm～17m．3．波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況．例題精練1．（泰安四模）關(guān)于波的衍射、干涉，下列說法正確的是（）A．超聲波定位利用了波的衍射 B．“聞其聲不見其人”中的“聞其聲”是聲波發(fā)生明顯衍射的結(jié)果 C．兩列波疊加時一定可以觀察到穩(wěn)定的干涉圖樣 D．兩列波發(fā)生穩(wěn)定干涉時，介質(zhì)中某點的振動可能時而加強時而減弱2．（思明區(qū)校級期中）如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個波長，則（）A．水面波經(jīng)過孔后波速會改變 B．水面波經(jīng)過孔后波紋間距離可能變大 C．若波源頻率增大，衍射現(xiàn)象更明顯 D．如果將孔擴大，可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象隨堂練習1．（金山區(qū)校級期中）兩波源Ⅰ、Ⅱ在水槽中形成的波形如圖所示，其中實線為波峰，虛線為波谷，則（）A．a(chǎn)是振動始終加強的點 B．b是振動始終加強的點 C．a(chǎn)和b都是振動始終加強的點 D．a(chǎn)和b都不是振動始終加強的點2．（思明區(qū)校級期中）如圖所示是水波遇到小孔后的圖像，圖中每兩條實線間的距離表示一個波長，其中正確的圖像是（）A． B． C． D．3．（威海期末）下列現(xiàn)象屬于波的衍射的是（）A．“聞其聲而不見其人” B．閃電過后雷聲轟鳴不絕 C．圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音 D．鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高4．（金山區(qū)期末）發(fā)波水槽中產(chǎn)生一列水波，用一支圓珠筆插入水中，如圖所示，筆對波的傳播（）A．有影響，水波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 B．有影響，水波不發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 C．無影響，水波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 D．無影響，水波不發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象綜合練習一．選擇題（共15小題）1．（威海期末）下列現(xiàn)象屬于波的衍射的是（）A．“聞其聲而不見其人” B．閃電過后雷聲轟鳴不絕 C．圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音 D．鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高2．（金山區(qū)期末）發(fā)波水槽中產(chǎn)生一列水波，用一支圓珠筆插入水中，如圖所示，筆對波的傳播（）A．有影響，水波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 B．有影響，水波不發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 C．無影響，水波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 D．無影響，水波不發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象3．（雙塔區(qū)校級期末）在水波槽的衍射實驗中，若打擊水面的振子振動頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為（）A．d＝100cm B．d＝5m C．d＞1m D．d＜1cm4．（臨沂期末）小河中有一個實心橋墩P，A為靠近橋墩浮在水面上的一片樹葉，俯視如圖所示，小河水面平靜．現(xiàn)在S處以某一頻率拍打水面，使形成的水波能帶動樹葉A振動起來，可以采用的方法是（）A．提高拍打水面的頻率 B．降低拍打水面的頻率 C．無論怎樣拍打，A都不會振動起來 D．無需拍打，A也會振動起來5．（莒縣期中）關(guān)于機械波的特性，下列判定正確的是（）A．機械波從一種介質(zhì)進入（不垂直）另一種介質(zhì)時，會發(fā)生折射現(xiàn)象 B．當波源與觀察者相互遠離時，波源的頻率會減小 C．只有狹縫寬度與波長相差不多或比波長小的情況下，才發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．兩列波在相遇區(qū)域，某些區(qū)域振動總是加強，某些區(qū)域振動總是減弱6．（諸暨市校級期中）如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置。AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源。圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間的距離表示一個波長，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是（）A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．頻率不變，則AB孔越大，擋板后面的相鄰波紋間距越大 C．頻率不變，將孔擴大，可觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象 D．孔的大小不變，使波源頻率增大，可觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象7．（寶山區(qū)校級月考）如圖所示，S為波源，M、N是兩塊擋板，其中M板固定，N板可左右移動，兩板中間有一狹縫，此時觀察不到A點振動，為了使A點能發(fā)生振動，可采用的方法是（）A．增大波源的頻率 B．增大波源的振幅 C．將波源S向左移 D．將N板向左移8．（黃岡期末）如圖所示為兩列頻率相同、相位差恒定的橫波相遇時某一時刻的情況，實線表示波峰，虛線表示波谷。M、N、P、Q是兩列波相遇區(qū)域的四點，下列說法正確的是（）A．M點為振動減弱點 B．N點為振動減弱點 C．P點始終處于波谷 D．Q點始終處于波峰9．（威海期末）交通警察向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度，其工作原理利用的是（）A．波的干涉 B．波的衍射 C．波的折射 D．多普勒效應(yīng)10．（天津期末）如圖所示是利用水波槽觀察到的水波衍射圖象，從圖象可知（）A．B側(cè)波是衍射波 B．減小擋板間距離，衍射波的波長不變 C．A側(cè)波速比B側(cè)波速大 D．增大擋板間距離，衍射現(xiàn)象將更明顯11．（浙江期中）如圖所示，S1、S2為水波槽中的兩個波源，它們分別激起兩列水波，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷。已知兩列波的波長分別為λ1、λ2，且λ1＜λ2，圖示時刻a點為兩列波的波峰與波峰相遇，則以下敘述中正確的是（）A．a(chǎn)點的振動始終加強 B．a(chǎn)點的振動始終減弱 C．因為λ1＜λ2，所以a點的振動不遵守波的疊加原理 D．a(chǎn)點的振動遵守波的疊加原理12．（長寧區(qū)二模）以線狀白熾燈為光源，通過狹縫觀察該光源，可以看到（）A．黑白相間的條紋，這是光的干涉 B．黑白相間的條紋，這是光的衍射 C．彩色的條紋，這是光的干涉 D．彩色的條紋，這是光的衍射13．（啟東市月考）下列說法中正確的是（）A．樹枝在風的作用下運動是簡諧運動 B．波長比孔的寬度小得越多，波的衍射越明顯 C．只要是兩列波疊加，都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 D．當觀察者和波源間存在相對運動時不一定能觀察到多普勒效應(yīng)現(xiàn)象14．（洛龍區(qū)校級月考）有一障礙物的高度為10m，下列那一列波衍射最明顯（）A．波長為40m的波 B．波長為8m的波 C．頻率為40Hz的聲波 D．頻率為5000MHz的電磁波15．（海淀區(qū)校級期中）如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個小孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間的距離表示一個波長，則波經(jīng)過小孔之后的傳播情況，下列的描述中正確的是（）A．此時不能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．擋板前后波紋距離相等 C．如果將孔AB擴大，衍射現(xiàn)象會變的更顯著 D．如果孔的大小不變，使波源振動頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象二．多選題（共15小題）16．（信陽期末）如圖所示，是水平面上兩列頻率相同的簡諧波在某時刻的疊加情況。兩列波振幅均為A＝5cm，波的傳播方向如箭頭方向所示，實線與虛線分別表示波峰和波谷。此刻，M是波峰與波峰相遇點，下列說法中正確的是（）A．N、P兩處質(zhì)點此刻位移為0 B．P、Q兩處質(zhì)點在該時刻的豎直高度差為10cm C．M、Q連線中點處的質(zhì)點是振動減弱點 D．從該時刻起，經(jīng)過四分之一周期，位于M點的質(zhì)點到達平衡位置，此時位移為零17．（海淀區(qū)校級期末）2019年央視春晚深圳分會場首次成功實現(xiàn)4K超高清內(nèi)容的5G網(wǎng)絡(luò)傳輸。2020年我國將全面進入5G萬物互聯(lián)的商用網(wǎng)絡(luò)新時代。所謂5G是指第五代通信技術(shù)，采用3300～5000MHZ頻段的無線電波。現(xiàn)行的第四代移動通信技術(shù)4G，其頻段范圍是1880～2635MHZ，5G相比4G技術(shù)而言，其數(shù)據(jù)傳輸速度提升了數(shù)十倍，容量更大，時延大幅度縮短到1毫秒以內(nèi)，為產(chǎn)業(yè)革命提供技術(shù)支撐。根據(jù)以上內(nèi)容結(jié)合所學知識，判斷下列說法正確的是（）A．4G和5G信號都能發(fā)生偏振現(xiàn)象 B．4G信號和5G信號相遇能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 C．4G信號比5G信號更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．4G信號比5G信號在真空中的傳播速度更小18．（南陽期中）如圖所示，是完全相同的波源S1、S2產(chǎn)生的兩列簡諧波在介質(zhì)中疊加，實線表示波峰，虛線表示波谷，C為BD連線的中點。已知兩列波的振幅均為A，則（）A．質(zhì)點B的振幅為2A，質(zhì)點C始終靜止 B．從圖示時刻起再經(jīng)過半個周期，質(zhì)點D將成為振動最弱點 C．從圖示時刻起再經(jīng)過半個周期，質(zhì)點C通過的路程為4A D．從圖示時刻起再經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點B和質(zhì)點D的速度等大反向19．（鹿泉區(qū)校級月考）如圖表示兩列同頻率相干水波在t＝0時刻的疊加情況，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm（且在圖中所示范圍內(nèi)振幅不變），波速為2m/s，波長為0.4m，E點為BD連線和AC連線的交點。下列敘述正確的是（）A．A、C兩點都是振動減弱點 B．振動加強的點只有B、E、D C．直線BD上的所有點都是振動加強的 D．B、D兩點在該時刻的豎直高度差為4cm20．（鄭州二模）如圖所示，水平面上的同一區(qū)域介質(zhì)內(nèi)，甲、乙兩列機械波獨立傳播，傳播方向互相垂直，波的頻率均為2Hz．圖中顯示了某時刻兩列波的波峰與波谷的情況，實線為波峰，虛線為波谷。甲波的振幅為5cm，乙波的振幅為10cm。質(zhì)點2、3、4共線且等距離。下列說法正確的是（）A．質(zhì)點1的振動周期為0.5s B．質(zhì)點2的振幅為5cm C．圖示時刻質(zhì)點2、4的豎直高度差為30cm D．圖示時刻質(zhì)點3正處于平衡位置且向上運動 E．從圖示的時刻起經(jīng)0.25s，質(zhì)點5能通過的路程為10cm21．（江蘇二模）如圖所示，用橡膠錘敲擊音叉，關(guān)于音叉的振動及其發(fā)出的聲波，下列說法正確的有（）A．在空氣中傳播的聲波是縱波 B．聲波在空氣中傳播的速度隨波頻率增大而增大 C．音叉周圍空間聲音強弱的區(qū)域相互間隔 D．換用木錘敲擊，音叉發(fā)出聲音的音調(diào)變高22．（浙江模擬）下列四幅圖分別對應(yīng)四種說法，其中正確的是（）A．圖A中，若勻速拉動木板的速度較大，則由圖象測得簡諧運動的周期不變 B．由圖B可知，系統(tǒng)的固有頻率為f0 C．圖C中頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，只有頻率相同的橫波才能發(fā)生干涉 D．圖D中泊松亮斑是小孔衍射形成的圖樣23．（海原縣校級月考）關(guān)于波的衍射，下列說法中正確的是（）A．衍射是一切波的特性 B．波長比孔的寬度大得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯 C．發(fā)生波的衍射時必須有兩個波源 D．波的衍射也是由于波的疊加產(chǎn)生的24．（4月份模擬）關(guān)于機械振動、機械波，下列說法正確的是（）A．在豎直方向上做受迫振動的彈簧振子，穩(wěn)定后其振動頻率等于驅(qū)動力的頻率 B．做簡諧運動的單擺，其質(zhì)量越大，振動頻率越大 C．在簡諧運動中，介質(zhì)中的質(zhì)點在周期內(nèi)的路程一定是一個振幅 D．只有頻率相同的兩列波在相遇區(qū)域才可能形成穩(wěn)定的干涉圖樣 E．簡諧橫波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定25．（興寧市校級期末）下列關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法中正確的是（）A．相遇之后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強 B．相遇之后，兩列波的振動情況與相遇前完全相同 C．在相遇區(qū)域，任一點的總位移等于兩列波分別在該點引起的位移的矢量和 D．幾個人在同一房間說話，相互間聽得清楚，這說明聲波在相遇時互不干擾 E．相遇之后，振動加強區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的位移始終最大26．（全國卷Ⅱ模擬）有兩列頻率相同、振動方向相同、振幅均為A、傳播方向互相垂直的平面波相遇發(fā)生干涉。如圖所示，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，a為波谷與波谷相遇點，b、c為波峰與波谷相遇點，d為波峰與波峰相遇點，e、g是a、d連線上的兩點，其中e為連線的中點，則（）A．a(chǎn)、d處的質(zhì)點振動加強，b、c處的質(zhì)點振動減弱 B．從圖示時刻經(jīng)過半個周期，e處質(zhì)點通過的路程為4A C．從圖示時刻經(jīng)過半個周期，g處質(zhì)點加速向平衡位置運動 D．從圖示時刻經(jīng)過四分之一周期，d處的質(zhì)點振幅恰好為零 E．從圖示時刻經(jīng)過半個周期，b處質(zhì)點通過的路程為2A27．（工農(nóng)區(qū)校級期中）如圖表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇。圖中實線表示某時刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、c兩點的振動加強，b、d兩點的振動減弱 B．a(chǎn)點位移始終處于最大位置 C．經(jīng)適當?shù)臅r間后，加強點和減弱點的位置互換 D．經(jīng)半個周期后，原來位于波峰的點將位于波谷，原來位于波谷的點將位于波峰28．（南城縣校級月考）下列說法正確的是（）A．在干涉現(xiàn)象中，振動加強點的位移總比減弱點的位移要大 B．單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān) C．火車鳴笛向我們駛來，我們聽到的笛聲頻率比聲源發(fā)聲的頻率高 D．當水波通過障礙物時，若障礙的尺寸與波長差不多，或比波長大的多時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象29．（浙江模擬）某同學在水槽中做水波干涉實驗時拍了一張黑白照片，兩振源的步調(diào)一致，A、B兩處是“白”的，C處是“黑”的下列說法正確的是（）A．A、B兩點振幅相同 B．C處的小紙片會飄到水槽邊緣 C．A點到兩波源的距離差是波長的整數(shù)倍 D．B點位移始終小于A點30．（安徽期末）如圖所示，在x軸上有兩個沿豎直方向振動的波源S1、S2（圖中未畫出）在兩波源之間有a、b兩個點，二者間距為2m。已知a點振動始終減弱且振幅為2cm，b點振動始終加強且振幅為8cm，觀察發(fā)現(xiàn)b點連續(xù)出現(xiàn)兩次波峰間隔時間為2s，假設(shè)a、b之間沒有振動加強點和減弱點。則下列判斷正確的是（）A．兩波源S1、S2振動周期一定相同，且周期為2s B．兩波源S1、S2在介質(zhì)中產(chǎn)生的機械波的波長為4m C．波源S1振幅可能是5cm D．兩波源S1、S2在介質(zhì)中產(chǎn)生的機械波的波速為4m/s E．兩波源S1、S2在任意時刻的振動方向一定相同三．填空題（共10小題）31．（龍巖期末）消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題。如圖所示的消聲器可以用來消除高速氣流產(chǎn)生的噪聲。波長為0.6m的噪聲聲波沿水平管道自左向右傳播，此聲波到達A處時，分成兩束波，這兩束波在B處相遇，若A、B兩點間彎管與直管的長度差為某些特定值時，消聲器對該聲波達到了良好的消聲效果，則這些特定值中的最小值為m，消聲器是波的現(xiàn)象在生產(chǎn)中的應(yīng)用。32．（金山區(qū)校級期中）如圖，P為障礙物，A為靠近橋墩浮在水面的葉片，波源S連續(xù)振動，形成水波，此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動，可用的方法是波源頻率或者障礙物的尺寸（填增大、減小、不改變）。33．（徐匯區(qū)校級期中）夏天里在一次閃電過后，有時