2024-2025學(xué)年高二物理專項復(fù)習(xí)：波的反射、折射和衍射【五大題型】（解析版）

3.3波的反射、折射和衍射【五大題型】

【人教版2019]

?題型梳理

目錄

知識點1：波的反射..............................................................................1

【題型1波的反射的應(yīng)用】......................................................................2

知識點2:波的折射..............................................................................4

【題型2對波的折射的理解】....................................................................5

【題型3波的反射與折射的綜合】................................................................8

知識點3:波的衍射.............................................................................10

【題型4生活中波的衍射現(xiàn)象】.................................................................11

【題型5對波的衍射條件的理解】...............................................................13

?舉一反三

知識點1：波的反射

一、定義

波傳播過程中，從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)表面時，返回原來介質(zhì)傳播的現(xiàn)象，稱為波的反射。

二、反射角和入射角

（1）入射角：入射波的波線與法線的夾角，圖中Na。

（2）反射角：反射波的波線與法線的夾角，圖中/華

法線

入射波的波線3反射波的波線

、a

三、反射定律

反射線、法線、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。

四、能量變化

反射波與入射波的波長、頻率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，反射波傳播的能量將減

少。

【題型1波的反射的應(yīng)用】

【例1】（多選）下列敘述中屬于波的反射現(xiàn)象的是（）

A.夏日的雷聲有時會轟鳴不絕

B.隔墻有耳

C.在空房間里講話，會感到聲音更響

D.水波從深水區(qū)進入淺水區(qū)傳播方向發(fā)生改變

【答案】AC

【解析】A.夏日的雷聲有時會轟鳴不絕，這是波在傳播過程中遇到障礙物會返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的波的反

射現(xiàn)象，故A正確；

B.隔墻有耳，這是波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的衍射現(xiàn)象，故B錯誤；

C.在空房間里講話，會感到聲音更響，這是波在傳播過程中遇到障礙物會返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的波的反射

現(xiàn)象，故C正確；

D.水波從深水區(qū)進入淺水區(qū)傳播方向發(fā)生改變，這是波的折射現(xiàn)象，故D錯誤。

故選AC。

【變式1-11某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長為1m,波速為340m/s,在海水中的波長為4.5m。

（1）該波的頻率為多少Hz,在海水中的波速為多少m/s。

（2）若物體在海面上向海水發(fā)出的聲音經(jīng)1.5s后聽到回聲，則海水深為多少？

【答案】（1）340；1530；（2）1147.5m

【解析】（1）該波的頻率

V

/=_=340Hz

2

因為波從空氣進入海水，頻率不變，則在海水中的波速為

v'=2'/=1530m/s

(2)入射波和反射波用時相同，則海水深為

h=v'—=1147.5m

2

【變式1-2】漁船常利用超聲波來探測遠(yuǎn)處魚群的方位。已知某超聲波頻率為1.0x105Hz,某時刻該超聲波在

水中傳播的波動圖像如圖所示。

(1)求該波的周期和波速；

(2)現(xiàn)測得該超聲波信號從漁船到魚群往返一次所用時間為2s,求魚群與漁船間的距離(該時間內(nèi)忽略船

和魚群的運動)。

【答案】（1）r=ixio-5s,

【解析】(1)周期為

r=—=ixio-5s

波速為

21.2x10"?g/

v=—=----------m/s=1.2x10m/s

T1x10-5

(2)魚群與漁船間的距離為

s=—=1200m

2

【變式1-3】利用超聲波遇到物體發(fā)生反射的特性，可測定物體運動的速度，圖甲中儀器A和B通過電纜

線連接，B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置，儀器A提供超聲波信號源，且能將B接收到的超聲波信號進

行處理并在屏幕上顯示其波形?，F(xiàn)固定裝置B,并將它對準(zhǔn)勻速行駛的小車C,使其每隔固定時間T發(fā)射一

短促的超聲波脈沖，圖乙中1,2,3為B發(fā)射的超聲波信號，V,213,為對應(yīng)的反射波信號，接收的反射

波滯后時間已在圖中標(biāo)出，其中4和AT已知，超聲波在空氣中的速度為%,則根據(jù)所給信息可判斷小車

的運動方向，和速度大小為.

vN

【答案】向右運動

27；+AT

【解析】［1］根據(jù)圖乙中發(fā)射和接收到的波形時間間隔可以發(fā)現(xiàn)，時間間隔在增大，所以小車遠(yuǎn)離接收器,

因此小車向右運動;

⑵由圖乙可知，第一個超聲波發(fā)射到碰到小車的距離為

1/

\=2V°T

第二個超聲波發(fā)射到碰到小車的距離為

%=京。（7+47）

因此小車前進的距離為

在結(jié)合圖像，可得前進Ar的時間為

t=To+^T+\T）~T^To4\T

聯(lián)立可得，小車的速度為

..AxvAT

v=—二0-------

t2T0+\T

知識點2：波的折射

一、定義

波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。

二、入射角和折射角

（1）入射角：入射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角叫作入射角，圖中/呢

（2）折射角：折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角叫作折射角，圖中/八

II

三、折射定律

入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)，入射線與折射線分居法線兩側(cè)。入射角的正弦跟折射角的正弦

之比等于波在介質(zhì)I中的波速與波在介質(zhì)II中的波速之比，即理（由于波在一種介質(zhì)中的波

sinrv2

速是一定的，所以工只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，與入射角、折射角無關(guān)。）

V2

①當(dāng)匕〉彩時，折射波線偏向法線。

②當(dāng)匕＜嶺時，折射波線偏離法線。

③當(dāng)垂直界面入射（i=0）時，尸0,波的傳播方向不改變，是波的折射中的特殊情況。

【注意】波在反射或折射后，其頻率不變，故我們聽到的回聲與原聲音調(diào)相同。

四、波的反射與折射的對比

波的反射波的折射

傳播方向改變改變

頻率/不變不變

波速V不變改變

波長兒不變改變

【題型2對波的折射的理解】

【例2】當(dāng)波沿著介質(zhì)傳到邊界時，除了會發(fā)生反射，一部分波會穿過邊界進入另一種介質(zhì)，并改變傳播方

向，這就是波的—o如圖所示，在水槽底部放置一塊玻璃板，使得水槽B區(qū)域的深度比A區(qū)域淺。由于水

波在深水區(qū)和淺水區(qū)的傳播速度不同，可將深水區(qū)和淺水區(qū)看作兩種介質(zhì)。波由深水區(qū)進入淺水區(qū)后波的

傳播速度（選填“變大”、“變小”），傳播方向也發(fā)生了變化。

水波在不同深度的水中傳播

【答案】折射變小

【解析】[1]⑵當(dāng)波沿著介質(zhì)傳到邊界時，除了會發(fā)生反射，一部分波會穿過邊界進入另一種介質(zhì)，并改變

傳播方向，這就是波的折射。由圖可見淺水區(qū)B區(qū)域的折射率大，由公式

C

n=-

v

所以波由深水區(qū)進入淺水區(qū)后波的傳播速度變小。

【變式2-1】一列波以60。的入射角入射到兩種介質(zhì)的界面，反射波線剛好與折射波線垂直，若入射波的波

長為0.6m,則反射波和折射波的波長分別為（）

A.0.6m,0.35mB.0.6m,0.6m

C.0.35m,0.6mD.0.35m,0.35m

【答案】A

【解析】反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，波速和頻率都相同，由波速公式

分析得知兩波的波長相同，即反射波的波長為0.6m。已知入射角

i=60

根據(jù)反射定律得到反射角，=60°,由題可知，反射波線剛好與折射波線垂直，得到折射角

r=30°

設(shè)入射波的波長為4,折射波的波長為2,頻率為了,根據(jù)折射定律有

sinz_匕_4

sinrv2A

代入解得

%=0.35m

故A正確，BCD錯誤。

故選Ao

【變式2-2］如圖一列波以60。入射角入射到兩種介質(zhì)的界面，反射波與折射波夾角為75。。已知入射波的波

長為1.2m。求:

（1）折射波的波長；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（2）反射波的波長。

【答案】（1）0.98m；(2)1.2m

【解析】（1）如圖所示

設(shè)折射角為仇由圖可知

所以

0=45°

由折射定律得

W_sin60°

v2sin45°

v=^f

所以

4_sin60°

A2sin45°

解得

%=—V6m=0.98m

5

（2）反射波的頻率和波速不變，所以其波長不變，仍為1.2m。

【變式2-3】一列聲波在空氣中的波長為0.2m,當(dāng)該聲波從空氣中以某一角度傳入介質(zhì)II中時，波長變?yōu)?/p>

0.6m,如圖所示，若空氣中的聲速是340m/s。求：

（1）該聲波在介質(zhì)n中傳播時的頻率；

（2）該聲波在介質(zhì)n中傳播的速度；

（3）若聲波垂直進入介質(zhì)H,經(jīng)0.4s返回空氣，則介質(zhì)II的深度為多少。

【答案】(1)1700Hz；(2)1020m/s；

【解析】（1）聲波在空氣中傳播時，由

可得聲波在空氣中傳播時的頻率

V.340

六丁瓦HZ=1700HZ

由于聲波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，所以聲波在介質(zhì)n中傳播時，頻率為1700Hz。

⑵由

v=￥

得聲波在介質(zhì)n中的傳播速度為

V2=A/=0.6x1700m/s=1020m/s

（3）聲波經(jīng)

-=0.2s

2

傳至介質(zhì)ii底部，故介質(zhì)n的深度

h=V2--=1020x0.2m=204m

2

【題型3波的反射與折射的綜合】

【例3】關(guān)于波的反射與折射，下列說法正確的是（）

A.波發(fā)生反射時，波的頻率不變，波速大小變小，波長變短

B.波發(fā)生反射時，波的頻率、波長、波速大小均不變

C.波發(fā)生折射時，波的頻率、波長、波速大小均發(fā)生變化

D.波發(fā)生折射時，波的頻率發(fā)生改變，但波長、波速大小不變

【答案】B

【解析】AB.波發(fā)生反射時，波在同一種介質(zhì)中傳播，波的頻率、波長、波速大小均不變，故A錯誤，B

正確；

CD.波發(fā)生折射時，波速發(fā)生變化，波的頻率由波源決定，則波的頻率不變，波長發(fā)生變化，故CD錯誤。

故選B。

【變式3-1］根據(jù)波的反射和折射原理，以下說法正確的是（）

A.聲波從空氣傳到平靜的湖面上，聲波只在水面處發(fā)生反射

B.聲波從空氣傳到平靜的湖面上，聲波只在水面處發(fā)生折射

C.聲波從空氣傳到平靜的湖面上時既發(fā)生反射又發(fā)生折射

D.聲波從空氣傳到平靜的湖面上時既不發(fā)生反射又不發(fā)生折射

【答案】C

【解析】根據(jù)波的反射和折射原理，聲波從空氣傳到平靜的湖面上時既發(fā)生反射又發(fā)生折射，故C正確,

ABD錯誤。

故選C。

A.2與1的波長、頻率相等，波速不等

B.2與1的波速、頻率相等，波長不等

C.3與1的波速、頻率、波長均相等

D.3與1的頻率相等，波速、波長均不等

【答案】D

【解析】AB.波線1、2都在介質(zhì)。中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，故AB錯誤；

CD.波線1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不同，但波源沒變，因而頻率相等，由

2=-

f

得波長不同，故C錯誤，D正確。

故選D。

【變式3-3】如圖________(選填%”或?")所示是水波的反射現(xiàn)象。機械波發(fā)生折射時，傳播方向發(fā)生改

變，但________(選填“波速”、“波長”或“頻率,')不變。

IIIB叱

(a)(b)

【答案】。頻率

【解析】［1］反射光線與入射光線關(guān)于法線對稱，所以圖。所示是水波的反射現(xiàn)象。

［2］機械波發(fā)生折射時，傳播方向發(fā)生改變，但頻率不變。

知識點3：波的衍射

一、定義

波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射。例如，我們看到水波通過兩障礙物之間的狹縫

【注意】一切波都能發(fā)生衍射。衍射是波特有的現(xiàn)象。

二、發(fā)生明顯衍射的條件

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。但當(dāng)尺寸這小于波長時，盡管衍射

十分明顯，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易被觀察到。

【注】①縫、孔的寬度或障礙物的尺寸與波長的關(guān)系僅是能否發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，但波的衍射沒有

條件。

②波的衍射是波在傳播過程中所具有的特征之一。衍射現(xiàn)象是否明顯，通常的衡量標(biāo)準(zhǔn)就是縫、孔的寬度

或障礙物的尺寸與波長的比值大小，比值越小，衍射現(xiàn)象相對越明顯。

【題型4生活中波的衍射現(xiàn)象】

【例4】下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是（）

A.在空曠的山谷里喊叫，可以聽到回聲

B.“空山不見人，但聞人語響”

C.“余音繞梁，三日而不絕”

D.夏日的雷聲有時轟鳴不絕

【答案】B

【解析】A.空曠的山谷里叫喊，可以聽到回聲，這是聲波的反射現(xiàn)象，故A錯誤；

B.波遇到障礙物或小孔后通過散射繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射，“空山不見人，但聞人語響”是聲波的衍

射現(xiàn)象，故B正確；

C.“余音繞梁，三日而不絕”，是聲波的反射，故C錯誤；

D.雷聲有時轟鳴不絕，也是聲波的反射，故D錯誤。

故選B?

【變式4-1］關(guān)于衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.蝙蝠發(fā)出的超聲波相比較普通人的聲音更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

B.“余音繞梁，三日不絕”，體現(xiàn)了聲波衍射現(xiàn)象

C.“空山不見人，但聞人語響”，其原因是聲波和光波均發(fā)生了衍射現(xiàn)象

D.雙頻路由器5GHz頻段相比2.4GHz頻段，其WIFI信號在房間里衍射更明顯

【答案】A

【解析】A.蝙蝠發(fā)出的超聲波相比較普通人的聲音頻率高，波長短，更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項A正

確;

B.“余音繞梁，三日不絕”，主要是聲波的反射現(xiàn)象引起的，選項B錯誤；

C.“空山不見人，但聞人語響”，其原因是聲波發(fā)生了衍射現(xiàn)象引起去的，選項C錯誤；

D.雙頻路由器5GHz頻段相比2.4GHz頻段，頻率更高，波長更短，其WIFI信號在房間里衍射更不明顯,

選項D錯誤。

故選Ao

【變式4-2］（多選）下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是（）

A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象

B.聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較短

C.只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象

D.對同一列波，縫、孔或障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯

【答案】AD

【解析】A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象，選項A正確；

B.聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較長，選項B錯誤；

C.橫波和縱波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；

D.對同一列波，縫、孔或障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯，選項D正確。

故選AD-

【變式4-3】如圖所示，操場上的喇叭正在播放音樂，有高音也有低音。小紅同學(xué)走到離操場不遠(yuǎn)的教學(xué)大

樓后面，此時已經(jīng)完全看不到操場上的喇叭了，但依然可以聽到喇叭的聲音，這是聲波的（選

填“干涉”或“衍射，，）現(xiàn)象；小紅同時發(fā)現(xiàn)，喇叭播放的音樂聲有所減弱，但________（選填“高音”或“低音”）

部分減弱得較明顯一些。

【答案】衍射高音

【解析】［1］⑵小紅位居教學(xué)大樓的后面，完全看不到播放音樂的喇叭，但依然可以聽到喇叭的聲音，這是

聲波的衍射現(xiàn)象；聲波在空氣中傳播的速度一定，低頻部分的波長較長，高頻部分的波的波長較短，在繞

過教學(xué)大樓時，高頻部分的波發(fā)生衍射的衍射現(xiàn)象現(xiàn)象不如低頻部分的波發(fā)生的衍射現(xiàn)象明顯，故高音部

分減弱得較為明顯。

【題型5對波的衍射條件的理解】

【例5】如圖所示，一小型漁港的防波堤兩端VN相距約60m,在防波堤后/、8兩處有兩個小船進港躲避

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，下列說法正確的是（）

A.假設(shè)波浪的波長約為70m,則/、B兩處小船基本上不受波浪影響

B.假設(shè)波浪的波長約為10m,則/、B兩處小船明顯受到波浪影響

C.假設(shè)波浪的波長約為55m,則/、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55m,則/、B兩處小船明顯受到波浪影響

【答案】D

【解析】N、8兩處小船明顯受到波浪影響是因為水波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，波浪能傳播到/、8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。若波浪的波長約為70m,則

會發(fā)生明顯衍射，則A、B兩處小船會受波浪影響；若波浪的波長約為10m,則不會發(fā)生明顯衍射，則A、

B兩處小船不會受到明顯波浪影響；若波浪的波長約為55m,則會發(fā)生明顯衍射，則A、B兩處小船明顯受

到波浪影響。

故選D。

【變式5-1】如圖所示，正中心。點是水面上一波源，實、虛線分別表示該時刻的波峰、波谷，/是擋板,

8是小孔。不考慮波的反射因素，經(jīng)過一段時間后，水面上的波形將分布于（）

A.整個區(qū)域B.陰影I以外的區(qū)域

c.陰影n以外的區(qū)域D.陰影