3.3波的反射折射和衍射（原卷版）

3.3波的反射、折射和衍射基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、波的反射1.定義：波在傳播過(guò)程中遇到會(huì)返回來(lái)繼續(xù)的現(xiàn)象，叫波的。2.反射規(guī)律(1)反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟相同。(2)入射線(表示波的入射方向)、法線、反射線(表示波的反射方向)在同一，反射線與入射線分居法線兩側(cè)，反射角等于角。3.機(jī)械波的頻率由決定，波速由決定，波長(zhǎng)λ=,因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故頻率、波速、波長(zhǎng)都二、波的折射1.定義：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫波的。2.一切波都會(huì)發(fā)生現(xiàn)象。3.在波的折射中，波的不改變，波速和都發(fā)生了變化。三、波的衍射1.定義：波可以繞過(guò)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫波的。2.發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的現(xiàn)象。波長(zhǎng)的波容易發(fā)生明顯衍射。3.一切波都能發(fā)生，是波特有的現(xiàn)象。(1)一切波都能發(fā)生衍射，只是有的，有的而已。(2)衍射是波特有的現(xiàn)象，能發(fā)生衍射的就是波。典型例題分析典型例題分析考點(diǎn)一：波的衍射概念及產(chǎn)生明顯衍射的條件【例1】如圖所示，甲為沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波動(dòng)圖像，乙圖為參與波動(dòng)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則下列判斷正確的是（）A．該波的傳播速率為8m/sB．該波的傳播方向沿x軸正方向C．該波在傳播過(guò)程中若遇到3m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象D．經(jīng)過(guò)0.5s時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)P沿波的傳播方向向前傳播2m【變式練習(xí)】1．如圖所示，正中心O點(diǎn)是水面上一波源，實(shí)、虛線分別表示該時(shí)刻的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，水面上的波形將分布于（）A．整個(gè)區(qū)域 B．陰影Ⅰ以外區(qū)域C．陰影Ⅱ以外區(qū)域 D．陰影Ⅲ以外區(qū)域2．如圖所示，有一人在河邊釣魚(yú)，浮標(biāo)位于A點(diǎn)，S為在水面上沿豎直方向振動(dòng)的波源，M、N是水面上的兩塊固定擋板，兩板中間有一狹縫。波源S的振動(dòng)引起其浮標(biāo)上下振動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．減小波源的振幅，可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響B(tài)．增大波源的振幅，可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響C．減小波源的波長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象更明顯D．增大波源的振動(dòng)頻率，衍射現(xiàn)象更明顯考點(diǎn)二：生活中常見(jiàn)的波的衍射現(xiàn)象【例2】聲波屬于機(jī)械波。下列有關(guān)聲波的描述中正確的是（）A．同一列聲波在各種介質(zhì)中的頻率是相同的B．同一列聲波在各種介質(zhì)中的波長(zhǎng)是相同的C．普通聲波可以繞過(guò)障礙物傳播，超聲波只能沿直線傳播D．聲波的頻率越高，它在空氣中傳播的速度就越大【變式練習(xí)】1．下列現(xiàn)象不屬于波的明顯衍射現(xiàn)象的是（）A．“隔墻有耳” B．“空山不見(jiàn)人，但聞人語(yǔ)聲”C．河中蘆葦后面沒(méi)有留下無(wú)波的區(qū)域 D．池中假山前有水波，假山后無(wú)水波2．下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是（

）A．風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來(lái)B．雪堆積在背風(fēng)的屋后C．水波前進(jìn)方向上遇到凸出在水面上的小石塊，小石塊對(duì)波的傳播沒(méi)有影響D．晚上看到水中月亮的倒影方法探究方法探究一、波的反射和折射及應(yīng)用1.波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生了反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象，如圖所示，一些物理量相應(yīng)地發(fā)生變化，比較如下：波現(xiàn)象比較項(xiàng)波的反射波的折射傳播方向改變i＝i′改變r(jià)≠i頻率f不變不變波速v不變改變波長(zhǎng)λ不變改變2.說(shuō)明(1)波的頻率是由波源決定的，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，因此不論是反射還是折射，波的頻率是不改變的.(2)波速是由介質(zhì)決定的，波反射時(shí)是在同一介質(zhì)中傳播，因此波速不變，波折射時(shí)是在不同介質(zhì)中傳播，因此波速改變.(3)由v＝λf知，波長(zhǎng)是由頻率和波速共同決定的.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(zhǎng)不變；在波的折射中，當(dāng)進(jìn)入新的介質(zhì)中波速增大時(shí)，由λ＝eq\f(v,f)可知波長(zhǎng)變大；反之變小.三、波的衍射1.波的衍射：波繞過(guò)障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.2.關(guān)于波的衍射的條件：應(yīng)該說(shuō)衍射是沒(méi)有條件的，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(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)小是產(chǎn)生明顯衍射的條件.3.波的衍射實(shí)質(zhì)分析：波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛是一個(gè)新波源，由它發(fā)出的與原來(lái)同頻率的波在小孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向.波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況.課后小練課后小練一、單選題1．在空曠的廣場(chǎng)上有一堵較高大的墻，墻的一側(cè)有一個(gè)正在播放男女聲合唱歌曲的聲源。某人從墻的另一側(cè)遠(yuǎn)離墻的A點(diǎn)走到靠近墻的B點(diǎn)，在此過(guò)程中，如果從聲波的衍射來(lái)考慮，則會(huì)聽(tīng)到（）A．聲音變響，男聲比女聲更響 B．聲音變響，女聲比男聲更響C．聲音變?nèi)?，男聲比女聲更?D．聲音變?nèi)?，女聲比男聲更?．牛頓把光看做沿直線前進(jìn)的“彈丸”、惠更斯把光看做和“水波”一樣的機(jī)械波，都是運(yùn)用了（）A．理想化模型法 B．類比法C．控制變量法 D．等效替代法3．某同學(xué)使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察水面波衍射，AC、BD是擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源。圖中曲線中，每?jī)蓷l相鄰波紋之間距離是一個(gè)波長(zhǎng)，波經(jīng)過(guò)孔之后，下列描述正確的是（）A．不能觀察到明顯的波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離不相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，仍可能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率減小，仍能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象4．下列哪些現(xiàn)象不是由聲音的反射形成的（）A．夏天下雨時(shí)，我們總是先看到閃電，后聽(tīng)到雷聲B．北京天壇的回音壁的回音現(xiàn)象C．同樣的聲音在房間里比在曠野里聽(tīng)起來(lái)響亮些D．在火車站候車大廳中，我們有時(shí)聽(tīng)不清播音員的聲音5．下列說(shuō)法正確的是（）A．波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率不變，波速變小，波長(zhǎng)變短B．波發(fā)生反射時(shí)，頻率、波長(zhǎng)、波速均發(fā)生變化C．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率不變，但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化D．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率、波長(zhǎng)、波速均發(fā)生變化6．如圖所示，實(shí)線a是沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖，虛線b是這列波在t＝0.7s時(shí)刻的波形圖。已知該波的波速是v＝10m/s，根據(jù)圖形，則下列說(shuō)法正確的是（）A．t＝0時(shí)刻x＝-3m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)B．該橫波若遇到4m在障礙物不能發(fā)生明顯衍射，但能發(fā)生明顯反射C．經(jīng)過(guò)t＝1s，x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)速度最大，方向沿y軸正方向D．t＝2.75s時(shí)刻x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置位移為2cm7．如圖所示，甲為沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波動(dòng)圖像，乙圖為參與波動(dòng)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則下列判斷正確的是（）A．該波的傳播速率為8m/sB．該波的傳播方向沿x軸正方向C．經(jīng)過(guò)0.5s時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)P沿波的傳播方向向前傳播2mD．該波在傳播過(guò)程中若遇到3m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象8．如圖所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下列描述錯(cuò)誤的是（

）A．此時(shí)能觀察到明顯的波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象二、多選題9．如圖所示，圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖像，從該時(shí)刻起，下列說(shuō)法正確的是（）A．經(jīng)過(guò)0.15s，波沿x軸的正方向傳播了3mB．經(jīng)過(guò)0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C．經(jīng)過(guò)0.05s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離大于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離D．若該波在傳播過(guò)程中遇到一個(gè)尺寸為0.5m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象10．如圖所示，一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60m，在防波堤后A、B兩處有兩艘小船進(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(shuō)法中正確的有（）A．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為3m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響B(tài)．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為3m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響C．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為60m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響D．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為60m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響11．蟾蜍在水塘邊平靜的水面上鳴叫，形成如圖所示的水波。已知水波的傳播速度與水的深度正相關(guān)，蟾蜍的鳴叫頻率為1451Hz。下列說(shuō)法正確的是（

）A．水波從淺水區(qū)傳入深水區(qū)，頻率變大B．在深水區(qū)，水波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．水面上飄落的樹(shù)葉會(huì)被水波推向岸邊D．測(cè)得圖中蟾蜍左上位置水波兩個(gè)相鄰波峰間距離為0.5cm，則此處水波的波速約為7.3m/s12．北京時(shí)間2022年1月15日湯加發(fā)生了火山爆發(fā)，火山爆發(fā)引起了巨大的海嘯。假設(shè)圖甲是這次火山爆發(fā)在某地引起的海嘯的一列水面波在時(shí)刻的波形圖，該水面波正在海面上傳播，其傳播方向沿x軸的正方向，圖乙是質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)圖像，則下列說(shuō)法正確的是（

）A．該列波的傳播速度為B．在時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N具有向上的最大加速度C．再經(jīng)過(guò)的時(shí)間，N點(diǎn)將向前傳播到距離原點(diǎn)處D．若水面波前方有一尺寸為的石頭，該水面波遇到石頭后不能繼續(xù)向前傳播E．水面波傳播過(guò)程中也能傳遞能量三、填空題13．兩列頻率、振動(dòng)方向、初始相位均相同的波源S1、S2，在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，某時(shí)刻t形成如圖所示的干涉圖樣，圖樣中兩波源S1、S2同時(shí)為波谷（實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷），在圖中標(biāo)有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，則振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是________，振動(dòng)減弱的點(diǎn)是________。14．如圖所示,水槽內(nèi)有一振源,振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水波通過(guò)一個(gè)小縫隙發(fā)生衍射現(xiàn)象,為了使衍射現(xiàn)象更明顯,可采用的方法是使小縫隙的寬度__________;或者是使振源的振動(dòng)頻率__________.(選填“增大”或“減小”)15．如右圖所示，為水中兩個(gè)振動(dòng)情況完全