2025版新教材高中物理第3章機械波3波的反射折射和衍射提能作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊

第三章3基礎(chǔ)強化練(時間25分鐘滿分60分)一、選擇題(本題共5小題，每題7分，共35分)1．(多選)下列各圖分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(圖A、B)和障礙物(圖C、D)的狀況。水波用弧線表示，相鄰弧線間距為一個波長，則其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有(BD)解析：當(dāng)小孔尺寸或障礙物的尺寸，與波長相比較時，相差不多或者比波長更小，就能發(fā)生明顯衍射，所以B、D正確。2．在空曠的廣場上有一堵較高大的墻MN，墻的一側(cè)O點有一個正在播放男女聲合唱歌曲的聲源。某人從圖中A點走到墻后的B點，在此過程中，假如從聲波的衍射來考慮，則會聽到(D)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)?，男聲比女聲更弱D．聲音變?nèi)酰暠饶新暩踅馕觯河捎趬N很高大，所以衍射現(xiàn)象比較弱，由于女聲音調(diào)更高，波長更短，所以衍射現(xiàn)象更不明顯。3．(多選)如圖所示，一小型漁港的防波堤兩端M、N相距約60m，在防波堤后A、B兩處各有一條小船進(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，下列說法中正確的有(AD)A．假設(shè)波浪的波長約為5m，則A、B兩處小船所受波浪的影響很小B．假設(shè)波浪的波長約為5m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響C．假設(shè)波浪的波長約為50m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D．假設(shè)波浪的波長約為50m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響解析：A、B兩處小船明顯受到波浪影響是因為水波發(fā)生明顯的衍射，波浪能傳播到A、B處。當(dāng)障礙物或縫隙的尺寸比波長小或跟波長差不多的時候，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故A、D正確。4．一個圓弧形海灣，人不論站在海灣的哪個方位，都會看到海浪向岸邊傳來，下面的說明中正確的是(C)A．這說明海邊的風(fēng)都是從海灣中心向岸邊吹來的B．這說明海浪是從海灣中心發(fā)出向四周傳播的C．這是由于靠近岸邊處海水慢慢變淺，海浪向岸邊傳播的過程中，不斷發(fā)生折射而造成的D．這是由于海浪從岸邊反射回來的波與原來的波疊加而形成的解析：海浪是水波，它的傳播速度與水的深度有關(guān)，海浪向岸邊傳播的過程中，由于波速慢慢變更而要發(fā)生折射，傳播方向不斷向法線靠攏，因此看到岸邊海浪的傳播方向幾乎與岸邊垂直。5．當(dāng)一個探險者進(jìn)入一個山谷后，為了估測出山谷的寬度，他吼一聲后，經(jīng)過0.5s聽到右邊山坡反射回來的聲音，又經(jīng)過1.5s后聽到左邊山坡反射回來的聲音，若聲速為340m/s，則這個山谷的寬度約為(C)A．170m B．340mC．425m D．680m解析：d＝eq\f(vt1＋vt1＋t2,2)＝425m。二、非選擇題(共25分)6．(12分)一輛火車在經(jīng)過某直線路段時，司機發(fā)覺其剛要通過正前方高山懸崖下的隧道，遂鳴笛，5s后聽到回聲，聽到回聲后又行駛10s司機其次次鳴笛，3s后聽到回聲。已知聲音在空氣中的傳播速度為340m/s，此路段的最高限速為120km/h，請你依據(jù)以上數(shù)據(jù)幫助司機計算一下，看火車是否超速行駛？答案：火車沒有超速行駛解析：設(shè)火車行駛的速度為v1，聲速為v2，火車第一次鳴笛時到懸崖的距離為L。由題意，在火車第一次鳴笛到聽到回聲的過程中，有2L－v1t1＝v2t1，當(dāng)火車其次次鳴笛時，火車到懸崖的距離為L′＝L－v1(t′＋t1)，同理有2L′－v1t2＝v2t2，將數(shù)據(jù)代入，整理得v1＝eq\f(v2,14)≈24.3m/s≈87.5km/h<120km/h，故火車沒有超速行駛。7．(13分)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20次，當(dāng)甲船位于波峰時，乙船位于波谷，這時兩船之間還有5個波峰。(1)此水波的波長為多少？波速為多少？(2)若此波在傳播過程中遇到一根豎直的電線桿，是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？(3)若該波經(jīng)過一跨度為30m的橋，橋墩直徑為3m，橋墩處能否看到明顯衍射現(xiàn)象？(4)若該橋有一3m寬的涵洞，洞后能否發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？答案：(1)eq\f(16,11)m/s(2)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(3)(4)能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析：(1)由題意知，此水波的周期T＝eq\f(60,20)s＝3s，設(shè)波長為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，明顯大于豎直電線桿的直徑，所以此波通過豎直的電線桿時會發(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。實力提升練(時間15分鐘滿分40分)一、選擇題(本題共4小題，每小題5分，共20分)1．(多選)如圖甲所示，一根拉緊的勻整弦線沿水平的x軸放置，現(xiàn)對弦線上O點(坐標(biāo)原點)施加一個向上的擾動后停止，其位移—時間圖像如圖乙所示，該擾動將以2m/s的波速向x軸正方向傳播，且在傳播過程中沒有能量損失，則有(ABC)A．該波遇到長度為3m的障礙物時會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象B．1.5s<t<2s時間內(nèi)，x＝3m處的質(zhì)點向上運動C．2s時，.x＝4m處的質(zhì)點起先向上運動D．2.5s時，x＝1m處的質(zhì)點運動的路程為0.4cm解析：由題圖乙知，周期T＝2s，則波長λ＝vT＝4m，障礙物尺寸為3m，故發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，A正確；t＝1.5s，振動形式才傳到x＝3m處，則1.5s<t<2s時間內(nèi)，x＝3m處的質(zhì)點始終向上運動，B正確；t＝2s時，波傳播的距離為4m，故x＝4m處的質(zhì)點剛起先向上運動，C正確；由圖乙知波源只振動了1s，波傳到x＝1m處用時t＝0.5s，則2.5s時x＝1m處的質(zhì)點已停止運動，故2.5s內(nèi)x＝1m處的質(zhì)點運動的路程為0.2cm，D錯誤。2.“B超”可用于探測人體內(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，最終從肝臟表面射出的示意圖。超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律可表述為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)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同。已知v2＝0.9v1，入射點與出射點之間的距離是d，入射角為i，腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行，則腫瘤離肝臟表面的深度h為(D)A.eq\f(9dsini,2\r(100－81sin2i)) B．eq\f(d\r(81－100sin2i),100sini)C.eq\f(d\r(81－100sin2i),20sini) D．eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)解析：畫出波的傳播示意圖如圖所示，由題意知eq\f(sini,sinr)＝eq\f(v1,v2)＝eq\f(1,0.9)，得sinr＝eq\f(9,10)sini，由幾何學(xué)問有sinr＝eq\f(\f(d,2),\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2＋h2))，解得h＝eq\f(d\r(100－81sin2i),18sini)，故選D。3．(2024·河北省南宮中學(xué)等四校高二下學(xué)期檢測)聲波是一種機械波，在空氣中傳播速度約為340m/s，人能聽到的聲波頻率在20Hz到20000Hz之間，對于波長為34m的聲波，下列說法正確的是(C)A．在水中它比波長為20m的聲波傳播得更快一些B．不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C．它不能被人聽到D．不能產(chǎn)生反射現(xiàn)象解析：波速由介質(zhì)確定，在同一介質(zhì)中波速相同，故A錯誤；聲波具有波的特性，能發(fā)生波的反射、衍射和折射，故B、D錯誤；據(jù)v＝λf可知，f＝eq\f(340,34)Hz＝10Hz，所以該波為次聲波，人不能聽見，故C正確。4．某雷達(dá)站正在跟蹤一架飛機，此時飛機正朝著雷達(dá)站方向勻速飛來；某一時刻雷達(dá)發(fā)出一個無線電脈沖，經(jīng)200μs后收到反射波；隔0.8s后再發(fā)出一個脈沖，經(jīng)198μs收到反射波。已知無線電波傳播的速度為c＝3×108m/s，遠(yuǎn)大于飛機的飛行速度v，則v應(yīng)為(C)A．1500m/s B．750m/sC．375m/s D．以上數(shù)據(jù)都不對解析：由于c?v，所以可不考慮無線電脈沖傳播過程中飛機的位移；設(shè)雷達(dá)兩次放射無線電脈沖時飛機分別位于x1、x2處，則第一次：2x1＝ct1，其次次：2x2＝ct2，飛機的飛行速度v＝eq\f(x1－x2,Δt)，且Δt＝0.8s，代入數(shù)據(jù)解得：v＝375m/s。二、非選擇題(共20分)5．(8分)一木匠在房頂上用鐵錘釘釘子，有一位旁觀者在視察，他看到錘子舉到最高點時，也恰好聽到敲打聲，他抬手看了看手表，木匠敲了8下用4s，他便很快估計出他到木匠的最小距離不小于85m。已知聲速為340m/s，木匠上舉和向下放錘的時間相等，說說旁觀者用的方法，寫出他到木匠距離的表達(dá)式。答案：見解析解析：木匠敲了8下用4s，每敲擊一次用的時間T＝eq\f(4,8)s＝0.5s，木匠的動作和聲音同時發(fā)生，由于光速比聲速大得多，所以旁觀者看到動作時，聲音還沒有傳過來，造成聲音和動作不同步；由于旁觀者恰好在看到木匠把錘子到最高處，聽到敲打聲音，則前一次的敲打聲在發(fā)聲處傳到旁觀者的耳朵里的時間為從前一次的敲打發(fā)聲后到把錘子數(shù)次舉到最高處所閱歷的時間，即t＝nT＋eq\f(1,2)T旁觀者到木匠距離x＝vt＝340×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n×0.5＋\f(1,2)×0.5))m＝85eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2n＋1))m(n＝0,1,2，…)6．(12分)(2024·山西省渾源中學(xué)高二期中)寧靜的湖面有相距為1m的兩個小木塊A、B，距小木塊A左側(cè)3m處有一波源在t＝0時刻起先向上振動，經(jīng)4s小木塊A第一次達(dá)到波峰，再經(jīng)3s小木塊B第一次達(dá)到波谷，波源和小木塊A、B在一條直線上。(1)求這列橫波的周期和波速；(2)求這列橫波的波長；(3)若此波在傳播過程中遇到一根直立的蘆葦桿