物理人教版 (2019)波的反射、折射和衍射课时练习

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\l "_Tc23253" 题型01 波的衍射 PAGEREF _Tc23253 \h 1
\l "_Tc29187" 创新拓展练 PAGEREF _Tc29187 \h 7
\l "_Tc7363" 新题速递 PAGEREF _Tc7363 \h 10
题型分组练
题型01 波的衍射
1．（24-25高二下·云南文山·期中）在校园科技节上，物理老师设置了一个有趣的水波衍射演示摊位，吸引了许多同学驻足观看。如图，老师用两块挡板M、N模拟小孔，挡板M是固定的，挡板N可以沿MN连线方向移动，在做水波的衍射实验出现了如图所示的图样，为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是（ ）
A．增大波的频率
B．增大波的振幅
C．挡板N远离M板移动
D．挡板N靠近M板移动
【答案】D
【详解】发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相近或更小；为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是增大波长或减小孔的尺寸；根据可知，可以减小波的频率，从而增大波长；将挡板N靠近M板移动，从而减小孔的尺寸。
故选D。
2．（24-25高二下·天津南开·期中）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是t=1s时刻的波形图；P是介质中位于x=2m处的质点，其振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是（ ）

A．波向x轴正方向传播
B．波速为1m/s
C．x=3m处的质点在t=2.6s时向y轴正方向运动
D．若波在传播过程中遇到尺寸为8m的障碍物时不能发生衍射
【答案】A
【详解】A．根据图（b）可知，1s时刻，质点P沿y轴正方向运动，根据图（a），利用同侧法可知，波向x轴正方向传播，故A正确；
B．根据图示可知，波速为，故B错误；
C．由于
根据1s时的波形图可知，x=3m处的质点在t=2.6s时向y轴负方向运动，故C错误；
D．衍射能够发生，只是明显与否，由于波长为4m，可知，波在传播过程中遇到尺寸为8m的障碍物时仍然能发生衍射，故D错误。
故选A。
3．（24-25高二下·辽宁葫芦岛·期中）在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，则衍射图样最明显的是（ ）
A．窄缝的宽度为10cm，水波的波长为5cm
B．窄缝的宽度为8cm，水波的波长为3cm
C．窄缝的宽度为10cm，水波的波长为15cm
D．窄缝的宽度为6cm，水波的波长为1cm
【答案】C
【详解】产生明显衍射现象的条件是波长大于障碍物的尺寸，或与障碍物的尺寸接近，则水波的波长比窄缝的宽度大得越多，衍射图样越明显。
故选C。
4．（24-25高二下·河南·期中）一列沿x轴传播的简谐横波在时的波形如图甲所示，平衡位置在的质点a的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的频率为0.5Hz
C．该波的波速大小为4m/s
D．该波遇到尺寸为2m的障碍物不能发生明显的衍射现象
【答案】A
【详解】A．时质点a沿y轴正向运动，由同侧法可知该波沿x轴正向传播，A正确；
B．根据图乙，波的周期为
波的频率为，B错误；
C．根据图甲，波的波长为
该波的波速大小为，C错误；
D．波长8m大于障碍物尺寸2m，能发生明显的衍射现象，D错误。
故选A。
5．（24-25高二下·安徽·阶段练习）如图为俯视图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，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，不能实现的方法是（ ）
A．提高波源S频率B．降低波源S频率
C．减小波源S到桥墩的距离D．波源S振幅减小
【答案】ACD
【详解】A．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
波速不变，频率增大，则波长减小，衍射现象不明显，不能够实现水波带动叶片振动，故A正确；
B．结合上述，降低波源S频率，波长增大，衍射现象明显，能够实现水波带动叶片振动，故B错误；
CD．结合上述可知，波源S到桥墩的距离和波源S振幅变化，波长不变，即不能够实现水波带动叶片振动，故CD正确。
故选ACD。
6．（24-25高二下·福建泉州·期中）如图（a）为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．该横波沿x轴正方向传播
B．该横波的波速为0.5m/s
C．0~2s时间内，质点P运动的路程为8cm.
D．若该横波传播过程遇到宽度为2.1m的障碍物，不能观察到衍射现象
【答案】BC
【详解】A．图（a）为t=2s时的波形图，图（b）为在x=1.5m处的质点P的振动图像，该质点在t=2s时向下振动，则该横波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图（a）可知波长λ=2m
由图（b）可知周期T=4s
则波速为，故B正确；
C．在0~2s时间内，质点P运动的路程为2A=2×4cm=8cm，故C正确；
D．当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长更小时，就能观察到明显的衍射现象，所以若该横波传播运动中遇到宽度为2.1m的障碍物，会观察到明显的衍射现象，故D错误。
故选BC。
7．（24-25高二下·广东广州·期中）如图所示，图甲为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像，图乙为参与波动的质点P的振动图像，则下列判断正确的是（ ）
A．该波的传播速率为
B．该波的传播方向沿轴正方向
C．从到，质点P运动到处
D．该波在传播过程中若遇到大小为的障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】BD
【详解】A．由图甲可知，波长为，由图乙可知，周期为，该波的传播速率为，故A错误；
B．由图乙可知，时刻，质点P沿轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，该波的传播方向沿轴正方向，故B正确；
C．质点P只会做竖直方向的简谐振动，并不会沿着x轴方向向右运动，因此P的x轴坐标永远都是在处，故C错误；
D．由于波长为，则该波在传播过程中若遇到大小为的障碍物，能发生明显衍射现象，故D正确。
故选BD。
8．（24-25高二下·云南保山·期中）B超是以灰阶即亮度（brightness）模式形式来诊断疾病的，称“二维显示”，因亮度第一个英文字母是B，故称B超，又称二维超声或灰阶超声。B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像（如图甲）。如图乙所示为时刻血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，M、N是这列超声波上两个质点，已知超声波频率为，则下列说法正确的是（ ）
A．经一个周期，质点N到达M所在位置
B．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为
C．该超声波遇到尺寸约为的人体组织时会发生明显衍射
D．从时刻起质点M振动的方程为
【答案】BD
【详解】A．质点M只会在自己的平衡位置附近做周期性振动，不会随波迁移，故A错误。
B．由图可知波长为
则波速为
故B正确。
C．由于，当缝、孔或障碍物的尺寸与波长相比相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍射，则该超声波遇到尺寸约为的人体组织时不会发生明显衍射，故C错误。
D．因
可知质点振动的方程为m
故D正确。
故选BD。
9．（24-25高二下·天津和平·期中）一列简谐横波沿x轴正方向传播，如图所示，实线为 时的波形图，虚线为 时的波形图，质点 P的平衡位置为 ，下列说法正确的是 （ ）
A．该横波传播的速度大小可能为
B．t=3.25s时质点 P运动的加速度一定为0
C．质点 P 与平衡位置在6m处的质点振动步调总是相反
D．该横波遇到体积为 的正方体，不会发生明显衍射
【答案】AC
【详解】A．由题意可知，简谐横波沿x轴正方向传播，从实线到虚线的时间为
解得
可知n取0时，周期为T=1s，由题图可知，该波的波长为4m，则有该波的波速可能为
故A正确；
B．如果，在时，质点P在平衡位置，再经1.25s，即，质点P运动到正方向最大位移处，即在波峰位置，此时质点P的加速度最大，故B错误；
C．质点 P 与平衡位置在6m处的质点距离为2m，恰好为半个波长，故质点 P 与平衡位置在6m处的质点振动步调总是相反，故C正确；
D．由题图可知，该波的波长为4m，则有体积为的正方体的边长为
可知该波的波长与正方体的边长相等，则该横波遇到体积为的正方体，会发生明显衍射现象，故D错误。
故选AC。
创新拓展练
10．（24-25高二下·广东汕头·期末）水滴持续从屋檐滴落到积水水面形成水波（可视为简谐横波）。已知该水波的波速为4cm/s，某时刻水波的波形图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．水波的振幅为2cm
B．水波的周期为0.5s
C．在水波作用下，水面的一片花瓣会向前移动
D．水波在传播的过程遇到50cm大小的石头能发生明显的衍射
【答案】B
【详解】A．如图可知，水波的波长为2cm，A错误；
B．由
解得，B正确；
C．在波传播过程中，组成波的质点只在自己的平衡位置附近振动而不随波移动，C错误；
D．当障碍物的尺寸（如宽度、直径）与入射波的波长相近或更小时，衍射现象会变得明显，石头的尺寸远大于水波的波长，不能发生明显的衍射现象，D错误。
故选B。
11．（24-25高二下·安徽·期末）一列简谐横波沿轴传播，时刻部分波形图如图甲所示，此时质点的振动方向沿轴正方向。经过，部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该波可能沿轴负方向传播
B．该波的波速可能为
C．质点振动的路程一定为
D．若此波遇到宽度为的障碍物，不能发生衍射现象
【答案】B
【详解】A．由题可知时刻质点沿轴正方向振动，根据“上下坡”法，可知该波沿轴正方向传播，故错误；
B．根据“上下坡”法，可知在图乙中，即时刻质点沿轴负方向振动
所以从到，质点振动的时间与周期的关系为
解得
由波形图可知波长为，则波速度为
可知当时，故正确；
C．由于周期存在多解，所以质点振动的路程不确定，故错误；
D．一切波都可以发生衍射现象，只有明显和不明显之分。若该波在传播过程中遇到尺寸为10m的障碍物，障碍物尺寸比波长大，所以不会发生明显的衍射现象，故D错误。
故选B。
12．（24-25高二下·陕西渭南·期末）如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的是（ ）
A．假设波浪的波长为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
B．假设波浪的波长为58m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
C．假设波浪的波长为61m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
D．假设波浪的波长为85m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
【答案】B
【详解】A．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长为10m时，小于防波堤两端距离，不会有明显的衍射现象，受到影响较小，故A错误。
BCD．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长为58m，或者 61m，或者85m时，接近防波堤两端距离，会有明显的衍射现象，故小船受到明显的波浪影响，故B正确，CD错误；
故选B。
13．（24-25高二下·浙江舟山·期末）均匀介质中有一三维坐标系，x、y轴在水平面内，z轴垂直于xOy平面。波源O由平衡位置开始垂直xOy平面振动，产生的简谐横波在水平面内向四周传播，某时刻（设为t=0时刻）出现如图甲所示的状态，实线圆、虚线圆分别表示波峰、波谷，且此时刻水平面内只有一圈波谷。图乙是水平面内某一质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．该波遇到10m大小的物体时不能发生衍射
B．t=0.15s时质点B开始振动
C．图乙可能是距O点1.5m远的质点D的振动图像
D．在0~1.25s这段时间内，质点C运动的路程为40cm
【答案】BD
【详解】A．实线圆、虚线圆分别表示波峰、波谷，则有
解得
由于波长比10m小得多，可知，该波遇到10m大小的物体时仍然能够发生衍射现象，但是不能发生明显的衍射现象，故A错误；
B．根据图乙可知，周期为0.2s，则波传播速度
由于波源O由平衡位置开始垂直xOy平面振动，则图甲中的沿x轴方向的波前一定处于平衡位置，由于波长为2m，0时刻水平面内只有一圈波谷，则0时刻的波前一定在x=2.5m处， 则质点B开始振动的时刻为，故B正确；
C．根据图乙可知，0时刻质点沿z轴正方向运动，根据图甲，结合同侧法可知，0时刻距O点1.5m远的质点D沿z轴负方向运动，故C错误；
D．结合上述可知，0时刻，距离原点2.5m处质点开始振动，根据图甲可知
C点开始振动的时间
在0~1.25s这段时间内，C点运动时间
可知，在0~1.25s这段时间内，质点C运动的路程为，故D正确。
故选BD。
14．（24-25高二上·湖南常德·期末）如图所示，图甲为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像，图乙为参与波动的质点P的振动图像，则下列判断正确的是（ ）
A．该波的传播速率为
B．该波的传播方向沿轴负方向
C．从到，质点P运动的路程为
D．该波在传播过程中若遇到大小为的障碍物，能发生明显衍射现象
【答案】CD
【详解】A．由图甲可知，波长为，由图乙可知，周期为，该波的传播速率为
故A错误；
B．由图乙可知，时刻，质点P沿轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，该波的传播方向沿轴正方向，故B错误；
C．经过的时间，质点P振动半个周期，运动的路程
故C正确；
D．由于波长为，则该波在传播过程中若遇到大小为的障碍物，能发生明显衍射现象，故D正确。
故选CD。
新题速递
15．（2025·江苏苏州·模拟预测）向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，可大致描述水波通过孔A和B后传播情况的是（ ）

A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】由题图可知，孔A跟波长相比相差不多，因此，从孔A传出的波有明显的衍射现象；孔B跟波长相比相差较大，因此，从孔B传出的波无明显的衍射现象。在画通过孔A的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A为圆心的；而从孔B传出的波只沿直线传播。
故选A。
16．（2025·甘肃白银·三模）如图所示，一列水波通过狭缝后在水面上继续传播。若狭缝两侧的水质和水深完全一样，则以下说法正确的是（ ）
A．通过狭缝前后，水波的传播速度大小发生了改变
B．水波能通过狭缝是由于波的折射
C．狭缝两侧水波的波速和频率是相同的
D．能观察到水波通过狭缝是因为水波的波长比狭缝宽度小很多
【答案】C
【详解】B．水波能通过狭缝是由于波的衍射，故B错误；
AC．波的衍射不会改变波的频率，水波的传播速度大小只取决于介质，与频率无关，狭缝两侧的水质和水深完全一样，则水波的传播速度不变，故A错误，C正确；
D．能观察到水波通过狭缝是因为水波的波长大于狭缝宽度或者相差不多，故D错误。
故选C。
17．（2025·广东·二模）沿轴传播的一列简谐横波，在时刻的波形图像如图甲所示，在轴上距离原点处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该波沿轴正方向传播
B．每经过时间，质点运动的路程为
C．该波以的速度传播
D．该波遇到尺寸为的障碍物会发生明显衍射现象
【答案】C
【详解】A．由图乙可知时质点P在平衡位置向y轴负方向振动，结合图甲可知该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图乙可知周期
则
每经过时间，质点运动的路程为
故B错误；
C．由图甲可知波长
该波传播速度
故C正确；
D．发生明显衍射的条件是光的波长大于或等于障碍物的大小，故D错误。
故选C。
18．（2025·天津·二模）一列简谐横波在x轴上传播，t=0时刻的波形图如图甲所示，质点B 的振动图像如图乙所示，则下列说法中正确的是 （ ）
A．该简谐横波一定沿x轴正方向传播
B．该简谐横波波速为10 m/s
C．若该波遇到的障碍物或孔的尺寸约为4m时会发生明显的衍射现象
D．在t=0.5s时刻，质点A 的加速度比质点B 的加速度小
【答案】BC
【详解】A．根据质点B的振动情况不能判断该简谐横波的传播方向，故A错误；
B．根据波速的公式
故B正确；
C．由图可知该波的波长λ=4m，结合发生明显衍射现象的条件，可知该波遇到的障碍物或孔的尺寸约为4m时会发生明显的衍射现象，故C正确；
D．在t=0.5s时刻，质点B位于平衡位置，质点A位于位移绝对值最大处，则A的加速度比质点B的加速度大，故D错误。
故选BC。
19．（2025·河北·模拟预测）均匀介质中有一三维坐标系，x、y轴在水平面内，z轴垂直于xOy平面。波源O由平衡位置开始垂直xOy平面振动，产生的简谐横波在水平面内向四周传播，某时刻（设为时刻）出现如图甲所示的状态，实线圆、虚线圆分别表示波峰、波谷，且此时刻水平面内只有一圈波谷。图乙是水平面内某一质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．该波遇到10m大小的物体时不能发生衍射
B．时质点B正在平衡位置向下运动
C．图乙可能是距O点1.5m远的质点D的振动图像
D．在这段时间内，质点C运动的路程为40cm
【答案】BD
【详解】A．任何波遇到障碍物都能发生衍射，只有明显与不明显之分，故A错误；
B．由甲图可知波长为2m，由乙图可知周期为0.2s，则波速为
当时刻第一个波峰在处，设经波峰传到B处，则有
则有
即再经过个周期质点B处于平衡位置，振动方向向下，故B正确；
C．时刻图甲中质点D距O点1.5m远，此时质点D平衡位置，则其向z轴负方向振动，与图乙不符，故C错误；
D．分析可知时刻波已传到处，波传到质点C需要的时间为
在这段时间内质点C运动1s（即5个周期），所以运动的路程为，故D正确。
故选BD。
20．（2025·四川成都·二模）图甲为中国京剧中的水袖舞表演，若水袖的波浪可视为简谐横波，图乙为该简谐横波在时刻的波形图，P、Q为该波上平衡位置相距的两个质点，此时质点P位于平衡位置，质点Q位于波峰未画出，且质点P比质点Q先振动。图丙为图乙中P点的振动图像。已知该波的波长在至1m之间，袖子足够长，则下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴负方向传播
B．该波的传播速度为
C．质点Q的振动方程为
D．若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸可能为60cm
【答案】CD
【详解】A．根据图丙可知，时刻，质点P沿y轴正方向振动，根据同侧法可知该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．因为P点比Q点先振动，所以Q点在P点右侧，根据题意可知
整理得
又因为该波波长在至1m之间，所以
该波的传播速度为
故B错误；
C．圆频率为
因此点Q的振动方程为
故C正确；
D．根据明显衍射的条件可知，当障碍物的尺寸小于波长或与波长接近时，该波将发生明显衍射，故D正确。
故选CD。