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第 3.3 节 波的反射、折射和衍射
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1 对波的反射和折射的理解
1.如图所示，甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距 2a，距离墙均为 a，当甲开了一枪后，乙在时
间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为( )
A．甲开枪t后B．甲开枪3t后C．甲开枪2t后D．甲开枪t后
【答案】C
【解析】乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故 t＝ .甲、乙二人及墙的位置如题
图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如题图中 AC和CB，由几何关系
可得 ＝ ＝2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t′＝ ＝ ＝2t.
2.一列波遇到障碍物，发生反射，反射后它的( )
A．只有波长不变B．只有波速不变C．只有频率不变D．波长、波速、频率均不发生变化
【答案】D
【解析】波在发生反射时，入射波和反射波都在同一种介质中传播，所以入射波和反射波的波速相等，由
惠更斯原理可知子波源的频率与波源的频率是相等的，故入射波和反射波的频率相等，从而二者的波长也
是相等的．
3.关于声波，下列说法正确的是( )
A．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的衍射
B．转动正在振动发声的双股音叉，静止不动的我们会听到它发出的声音时强时弱，这属于声波的反射
C．有人在墙的一侧说话，另一侧的人能听到说话声但不能看到说话的人，这说明声波可以穿透墙壁传播，
而光波不能
D．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了声波的多普勒效应
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂【答案】D
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂【解析】寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这是声波的多次反射造成的，故 A错误；转动正
在振动发声的双股音叉，静止不动的我们会听到它发出的声音时强时弱，这是声波的干涉造成的，故 B错
误；人在墙的一侧说话，另一侧的人能听到说话声但不能看到说话的人，这说明声波可以绕过墙壁传播，
是声音的衍射现象；而光的波长短，不容易发生明显衍射，故 C错误；医生利用超声波测定病人血管中的
血流速度，这是利用了声波的多普勒效应，故D正确．
4.一列声波从空气传入水中，已知水中波长较大，则( )
A．声波频率不变，波速变小B．声波频率不变，波速变大
C．声波频率变小，波速变大D．声波频率变大，波速不变
【答案】B
【解析】声波由空气进入水中，波长变大，频率不变，由波速公式 v＝λf得知，声波的波速变大，故B正
确．
5.下列说法正确的是( )
A．入射角与折射角的比等于两波速比B．入射波的波长小于折射波的波长
C．入射波的波长大于折射波的波长D．入射波的波长等于反射波的波长
【答案】D
【解析】由于一定介质中的波速是一定的，是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，A
错．介质不确定时，入射波和折射波的波长大小关系无法确定．
6.下图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )
A．2与1的波长、频率相等，波速不等B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
【答案】D
【解析】波线1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波线1、3是在两
种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝ 得波长不同，故C错，D对．
7.(多选)以下关于波的认识，哪些是正确的( )
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的干涉
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
【答案】ABD
【解析】潜艇探测周围物体利用了反射原理，A对；隐形飞机可以减少波的反射，B对；雷达工作原理利
用了波的反射，C错；水波的传播方向发生变化，属于波的折射，D对．
8.利用超声波可以探测鱼群的位置，在一只装有超声波发射和接收装置的静止的渔船上，向选定的方向发
射出频率f＝5.8×104Hz的超声波后，经过时间t＝0.64 s接收到从鱼群反射回来的反射波．已知该超声波在
水中的波长λ＝2.5 cm，求鱼群到渔船的距离是多少．(假设鱼群静止不动)
【答案】464 m
【解析】所发射的超声波在水中的传播速度为：v＝λf＝2.5×10－2×5.8×104m/s＝1 450 m/s，超声波往返的路
程为s＝vt＝1 450×0.64 m＝928 m，渔船到鱼群的距离为：s＝ ＝464 m.
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9.我国第24次南极科考队经过长达13天，4 000多海里航行，已安全到达中国南极长城站，在考察途中
“雪龙号”经历了各种考验，并进行了海冰观测、地磁观测、气象观测、极光及高空物理观测，在海面上航
行时，它还不时地探测海洋的深度，在它上面配有一种十分先进的声纳探测系统，其原理是：向海底发射
超声波，超声波就会从海底反射回来，通过这种方式测海底深度，已知超声波在海水中认为是匀速直线运
动，且知其速度为1 400 m/s，船静止时测量，从发射超声波到接收反射所用的时间为7 s，试计算“雪龙号”
所在位置的海水深度？
【答案】4 900 m
【解析】超声波的运行可认为匀速直线运动，则传播距离为x＝vt＝1 400×7 m＝9 800 m，又因为海水深
度为声波距离的一半，所以h＝ ＝4 900 m.
10.某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，
经200 μs后收到反射波；隔0.8 s后再发出一个脉冲，经198 μs收到反射波，已知无线电波传播的速度为c
＝3×108m/s，求飞机的飞行速度v.
【答案】375 m/s
【解析】由于c＞v，故可不考虑电磁波传播过程中飞机的位移；设雷达两次发射电磁波时飞机分别位于
x 、x 处，则第一次：2x ＝ct ，第二次：2x ＝ct ，则这段时间内飞机前进的距离为Δx＝x －x ，飞机的飞
1 2 1 1 2 2 1 2
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂行速度：v＝ ＝375 m/s.
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂11.一声波在空气中的波长为25 cm，速度为340 m/s，当折射进入另一种介质时，波长变为80 cm，求：
(1)声波在这种介质中的频率；
(2)声波在这种介质中的传播速度．
【答案】(1)1 360 Hz (2)1 088 m/s
【解析】(1)声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由v＝λf得f＝ Hz＝1 360 Hz.
(2)因频率不变，由fλ＝v，得：v′＝λ′f＝80×10－2×1360 m/s＝1 088 m/s.
2 对波的衍射的理解
12.如图所示为两列不同频率的水波通过相同的小孔形成的衍射图样，由图可知，两列波的波长和频率的大
小关系是( )
A．λ >λ ，f >f B．λ <λ ，f λ ，f f
甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙
【答案】C
【解析】题图甲中衍射现象比题图乙中明显，所以甲中波长大于乙中波长，而相同的介质中，水波的传播
速度相同，根据v＝λf可知，波长越长，则频率越低，故C正确，A、B、D错误．
13.如图甲所示，波源S从平衡位置开始上、下(沿y轴方向)振动，产生的简谐横波向右传播，经过0.1 s后，
沿波的传播方向上距S为2 m的P点开始振动．若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图
象如图所示乙．则下列说法中正确的是( )
A．波源S最初是向上振动的B．该简谐波的波速为20 m/s
C．该波的波长为 m(n＝0,1,2，…)D．该波通过宽度约为1 m的缝隙时，不能产生明显的衍射现象
【答案】B
【解析】由振动图象可知，开始振动的下一刻，P点在下方，故开始时P点向下振动，波源S最初是向下
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂振动的，A错误．简谐波的速度v＝ ＝ ＝20 m/s，故B正确．根据振动图象可知振动周期为0.4
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂s，根据v＝ ，可知波长λ＝vT＝8 m，故C错误．产生明显衍射现象时，障碍物或狭缝的直径小于或等
于其波长，故该波通过宽度约为1 m的缝隙时，能产生明显的衍射现象，D错误．
14.如图是观察水波衍射的实验装置．AB和CD是两块挡板，BC是两块挡板之间的空隙，O为水波的波源，
图中已画出波源附近区域波的传播情况，实线波纹表示波峰．关于水波经过 BC空隙之后的传播情况，下
列说法中正确的是( )
A．观察不到明显的衍射现象
B．水波经过空隙BC后波纹间距变小
C．若保持波源的频率不变，而增大空隙BC的宽度，有可能观察不到明显的衍射现象
D．若保持空隙BC的宽度不变，而增大波源的频率，可以观察到更加明显的衍射现象
【答案】C
【解析】因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，故A错误；波通过孔后，波速、
频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故B错误；如果将孔BC扩大，孔的尺寸大于波的波长，
可能观察不到明显的衍射现象，故C正确；如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据λ
＝ 知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故D错误．
15.医生诊病时用一种俗称“B超”的仪器探测人体内脏的位置，发现可能的病变，这种仪器通过它的探头不
断向人体发出短促的超声波(频率很高，人耳听不到的声波)脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会
反射回来，又被探头接收，这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，医生分析这些影像，做出
医学诊断，这样的仪器使用超声波而不用普通的声波的原因是( )
A．因为超声波波长更小，不容易发生衍射B．因为超声波波长更小，更容易发生衍射
C．因为超声波波长更大，不容易发生衍射D．因为超声波波长更大，更容易发生衍射
【答案】A
【解析】频率很高，超声波波长更小，不容易发生衍射，故A正确，B、C、D错误．
16.如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是 ( )
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂A．水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射
B．水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射
C．水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射
D．水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射
【答案】B
【解析】衍射现象是相对直线传播而言的，由于波源在O点，如果没有波的衍射现象而沿直线传播的话，
它能传播到CABD所围的范围，所以选项A、C错；衍射现象主要体现一个“绕”字，所以只要进入∠CAA′
和∠DBB′区域就叫波的衍射，不一定非得绕到障碍物后面的每一点，所以选项B对、D错．
17.(多选)如图所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，
此时测得A点没有振动，为了使A点能发生振动，可采用的方法是( )
A．增大波源的频率
B．减小波源的频率
C．移动N使狭缝的距离减小
D．移动N使狭缝的距离增大
【答案】BC
【解析】要使A点发生振动，即在狭缝处要产生明显的衍射，可增大波长或减小狭缝宽度，由λ＝ 得可减
小波源频率，故B、C正确，A、D错误．
18.(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中
已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过
孔之后的传播情况，下列描述中正确的是( )
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂A．此时能观察到波的明显的衍射现象
B．挡板前后波纹间距离相等
C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
【答案】ABC
【解析】观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波的明显的衍射现象，故选项A对；因波的传播
速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距应相等，故选项B对；若f增大，由λ＝ ，知λ
变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到
明显的衍射现象，故选项C对．
19.(多选)两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播，如图所示是两列波在t＝0时的各自波形图．实线波
A向右传播，周期为 .虚线波B向左传播．已知实线波的振幅为10 cm，虚线波的振幅为5 cm.则下列说法
TA
正确的是( )
A．虚线波B遇到障碍物时更容易发生明显的衍射现象
B．实线波和虚线波的频率之比为2∶3
C．两列波在相遇区域内会发生干涉现象
D．t＝ 时，x＝5 m处的质点的位移为10 cm
TA
【答案】AD
【解析】由题图可知，虚线波B的波长大于实线波A的波长，则虚线波B遇到障碍物时更容易发生明显的
衍射现象，选项A正确；因 ＝4 m， ＝6 m，且两列波的波速相同，根据f＝ 可知实线波和虚线波的频
λA λB
率之比为3∶2，选项B错误；两列波的频率不同，则两列波相遇时不会发生干涉现象，选项 C错误；t＝
TA
时，两波均向前传播4 m，此时x＝5 m处的质点由实线波引起的位移为10 cm，由虚线波引起的位移为零，
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂则此时此质点的位移为10 cm，选项D正确．
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂20.甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m．有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上
下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰．
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
【答案】(1) m m/s (2)会 (3)能 (4)能
【解析】(1)由题意知：周期T＝ s＝3 s.
设波长为λ，则5λ＋ ＝24 m，λ＝ m.
由v＝ 得，v＝ m/s＝ m/s.
(2)由于λ＝ m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象．
(3)、(4)由于λ＝ m>3 m，所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生
明显的衍射现象．
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