2024-2025學(xué)年高中物理第二章機械波4惠更斯原理波的反射與折射課時評價含解析教科版選修3-4

PAGE5-惠更斯原理波的反射與折射(25分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題,每題4分,共20分)1.(2024·達州高二檢測)下列說法中正確的是 ()A.水波是球面波B.聲波是球面波C.只有橫波才能形成球面波D.只有縱波才能形成球面波【解析】選B。若波面是球面,則為球面波,與橫波、縱波無關(guān),由此可知B正確,C、D錯誤。由于水波不能在空間中傳播,所以它是平面波,A不正確。2.如圖所示1、2、3中分別代表入射波、反射波、折射波的波線,則 ()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【解析】選D。反射波2的波長、頻率、波速與入射波1的波長、頻率、波速都相等,A、B均錯誤;折射波3的波長、波速與入射波1的波長、波速都不等,但頻率是相等的,C錯誤、D正確?！究偨Y(jié)提升】波的反射和折射問題中的規(guī)律(1)頻率是由振源確定的。介質(zhì)中各個質(zhì)點的振動都是受迫振動,無論是發(fā)生反射還是折射,波的頻率是不變更的。(2)波速是由介質(zhì)確定的。波的反射是在同一種介質(zhì)中傳播的,因此波速不變;波的折射是在不同介質(zhì)中傳播的,因此波速變更。(3)波長是由波速和頻率共同確定的。在波的反射中,由于波的頻率和波速均不變,依據(jù)公式λ=可知波長不變更;在波的折射中,當(dāng)進入新的介質(zhì)中波速變更,依據(jù)公式λ=可知波長也變更。3.同一音叉發(fā)出的聲波同時在水和空氣中傳播,某時刻的波形曲線如圖所示。以下說法正確的是 ()A.聲波在水中波長較大,b是水中聲波的波形曲線B.聲波在空氣中波長較大,b是空氣中聲波的波形曲線C.水中質(zhì)點振動頻率較高,a是水中聲波的波形曲線D.空氣中質(zhì)點振動頻率較高,a是空氣中聲波的波形曲線【解析】選A。波的頻率取決于波源的振動頻率,與介質(zhì)無關(guān),故同一音叉發(fā)出的聲波在水中傳播時的頻率與在空氣中傳播時的頻率相同。但機械波在介質(zhì)中傳播的速度只取決于介質(zhì)性質(zhì),與波的頻率無關(guān),聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度。由v=λf知,聲波在水中的波長應(yīng)較大,對應(yīng)題圖中波形曲線b,故只有選項A正確。4.(多選)已知某聲波在水中的速度v水大于在空氣中的速度v空,該聲波從空氣射入水里,入射角i從零起先漸漸增大時,下列說法中正確的是 ()A.比值不變B.比值不變C.比值是一個大于1的常數(shù)D.比值是一個小于1的常數(shù)【解題指南】解答本題時應(yīng)理解以下兩點:(1)依據(jù)波的折射定律可知=。(2)入射角變更時,折射角也隨之變更,但由兩種介質(zhì)的性質(zhì)確定,保持不變。【解析】選B、D。由波的折射定律知=,速度由介質(zhì)確定,所以為由兩種介質(zhì)確定的常數(shù),A錯、B正確;又因為v水>v空,即是一個小于1的常數(shù),C錯、D正確。5.(多選)(2024·樂山高二檢測)下列敘述中正確的是 ()A.空間點波源發(fā)出的球面波,其波面是一個球面,波線就是以波源為圓心的同心圓B.平面波的波線是一條直線,其波線相互平行C.依據(jù)惠更斯原理,波面各點都可看作一個子波源,子波前進的方向的包絡(luò)面就是該時刻的波面D.利用惠更斯原理,只要知道t時刻波面的位置和波速,就可確定t+Δt時刻波面的位置【解析】選B、C、D。球面波的波線沿球面的半徑方向,A錯誤;平面波的波線是一條直線,由于波線與波面垂直,故平面波的波線相互平行,B正確;由惠更斯原理可知,C正確;利用惠更斯原理,只要知道t時刻波面的位置和波速,就可確定另一時刻的波面的位置,D正確。二、非選擇題(10分,要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位。)6.漁船常利用超聲波來探測遠處魚群的方位,已知某超聲波的頻率為1.0×105Hz,某時刻該超聲波在水中傳播的波動圖像如圖所示。(1)從該時刻起先計時,畫出x=7.5×10-3m處質(zhì)點做簡諧運動的振動圖像(至少一個周期(2)現(xiàn)測得超聲波信號從漁船到魚群來回一次所用的時間為4s,求魚群與漁船間的距離(忽視船和魚群的運動)?！窘馕觥?1)T==1.0×10-5s,故所求圖像如圖所示。(2)由波形圖讀出波長λ=15×10-3由波速公式得v=λf ①魚群與漁船的距離為x=vt ②聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得x=3000答案:(1)見解析圖(2)30007.(7分)(2024·宜賓高二檢測)當(dāng)一個探險者進入一個山谷后,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,A.170m C.425m 【解析】選C。右邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用時間為t1=0.5s,左邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用的時間為t2=2s。山谷的寬度s=v(t1+t2)=×340×2.5m=425m;故8.(13分)有一輛汽車以15m/s的速度勻速行駛,在其正前方有一陡峭山崖,汽車鳴笛2s后司機聽到回聲,此時汽車距山崖的距離有多遠?(v聲=【解析】畫出汽車與聲音運動過程示意圖如圖所示,設(shè)汽車由A到C位移為s1,C到山崖B距離為s2,汽車鳴笛到司機聽到回聲時間為t。則:==t解得s2===m=325m答案:325【加固訓(xùn)練】如圖所示,某列波以60°的入射角由甲介質(zhì)射到乙介質(zhì)的界面上同時發(fā)生反射和折射,若反射波的波線與折射波的波線的夾角為90°,此波在乙介質(zhì)中的波速為1.2×105(1)該波的折射角為。

(2)該波在甲介質(zhì)中的傳播速度為多少?(3)該波在兩種介質(zhì)中的波長比為多少?【解析】(1)由反射定律可得反射角為60