第3章 机械波
第2节 波的反射和折射
基础过关练
题组一 波面 波的反射与折射现象
1.(多选题)如图所示,A、B分别为t=t1、t=t2时平面波的波面,下列说法正确的是 ( )
A.波面A和波面B互相平行
B.波面A上的各个质点的振动情况不一定相同
C.波面B上的各个质点的振动情况不一定相同
D.波面A上的各个质点的振动情况相同,波面B上的各个质点的振动情况也相同
2.机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射,如果用射线表示波的传播方向,下列说法正确的是 ( )
A.入射线与反射线一定在同一平面内,法线与这一平面垂直
B.入射线与反射线可能在法线同侧
C.“回声”是声波的反射现象
D.“回声”是声波的折射现象
3.(多选题)以下关于波的认识正确的是 ( )
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,利用的是波的反射原理
B.隐形飞机外形很怪异并且表面涂有特殊隐形物质,这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折射
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
题组二 波的反射与折射中物理量的变化
4.对于波长为100 m的声波,下列说法正确的是 ( )
A.在同一介质中,比波长为20 m的声波传播得快
B.在空气中的频率比在水中大
C.能发生折射,折射后频率发生变化
D.能发生反射,反射后波速不变
5.如图所示,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
题组三 波的反射与折射的分析
6.一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示,已知介质Ⅰ中的声速为340 m/s。
(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;
(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度;
(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1 400 m/s,按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中,求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比。
答案全解全析
基础过关练
1.AD 2.C 3.ABD 4.D 5.D
1.AD 由波面的定义可得,B、C错误,D正确,平面波各个时刻的波面相互平行,故A正确。
2.C 波的反射遵循波的反射定律,即反射线在入射线和法线所决定的平面内,入射线和反射线分居法线两侧,故A、B错误;声波遇到障碍物时,发生反射,形成回声,因此“回声”是声波的反射现象,故C正确,D错误。故选C。
3.ABD A、B、C选项中都应用了波的反射原理,A、B正确,C错误;D选项中是波的折射现象,深水区和浅水区可视为不同介质,故波的传播方向发生改变,故D正确。
4.D 机械波的传播速度由介质决定,波的频率由波源决定,与介质无关,所以折射后,波进入另一种介质,传播速度发生变化,反射后回到原来的介质,传播速度不变,故D选项正确。
5.D 波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。
6.答案 (1)1 700 Hz (2)1 020 m/s (3)1∶1
解析 (1)声波在介质Ⅰ中传播时,由v=λf得f= Hz=1 700 Hz,由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时,频率为1 700 Hz。
(2)由v=λf得声波在介质 Ⅱ 中的传播速度为v2=λ2 f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。
(3)该声波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中,频率不变,故它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比为1∶1。(共6张PPT)
1.波面和波线
(1)波面
从波源发出的波,经过相同传播时间到达的各点所组成的面。
(2)球面波和平面波
a.球面波:波面是球面。
b.平面波:波面是平面。
(3)波线
用来表示波的传播方向的线称为波线,波线与各个波面总是垂直的。
第2节 波的反射和折射
知识 清单破
知识点 1 波的反射
2.波的反射
(1)定义
物理学中,把波从一种介质传播到另一种介质表面时,返回原来介质传播的现象称为波
的反射。
(2)波的反射定律
反射波的波线、入射波的波线和法线在同一平面内,反射波的波线和入射波的波线分别位于
法线的两侧,反射角等于入射角。
1.波的折射现象
物理学中,我们把波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时,传播方向发生偏折的
现象,称为波的折射。
2.波的折射定律
波折射示意图如图所示。
知识点 2 波的折射
(1)入射角:入射波的波线与法线的夹角,用i表示。
(2)折射角:折射波的波线与法线的夹角,用r表示。
(3)关系式: = ,式中v1和v2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。
1.反射波的频率、波速与入射波相同。( )
2.折射波的频率、波速与入射波相同。( )
3.发生波的折射时,折射角的大小一定和入射角的大小成正比。 ( )
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
折射波的频率与入射波相同,波速与入射波不相同。
√
提示
提示
发生波的折射时,折射角的正弦值和入射角的正弦值成正比。
1.波的反射和折射的比较
波向前传播,在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象,一些物理量相应发生了变
化,比较如下:
疑难 情境破
讲解分析
疑难 对波的折射现象的理解
波的反射 波的折射
传播方向 改变,θ反=θ入 改变,θ折≠θ入
频率f 不变 不变
波速v 不变 改变
波长λ 不变 改变
2.波的折射现象的理解
(1)关系式: =
(2)理解
①折射的原因:波在两种介质中的传播速度不同。
②由于波在一种介质中的波速是一定的,所以 是一个只与两种介质的性质有关,与入射
角、折射角无关的常数,称为第二种介质相对第一种介质的折射率,所以n21= 。
③当v1>v2时,i>r,折射波的波线靠近法线;当v1入射(i=0°)时,r=0°,传播方向不变。
