沪科版高中物理选修3-4 2.3惠更斯原理 波的反射与折射（练习，含解析）

2.3惠更斯原理
波的反射与折射
同步测控
关于惠更斯原理的理解，下列说法正确的是(　　)
A．同一波面上的各质点振动情况完全相同
B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不相同
C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面
D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直
解析：选ACD.同一波面是振动情况相同点构成的，而不同波面同一时刻振动情况可以相同，也可以不同，故A对B错；而根据球面波的特点和波面与波线的关系知，C、D也是正确的，故本题正确选项为A、C、D.
关于波的折射，下列说法正确的是(　　)
A．波从一种介质进入另一种介质时，传播方向不会发生改变
B．入射角等于折射角
C．入射角的正弦值等于折射角的正弦值
D．入射角的正弦值与折射角正弦值的比值是常数
解析：选D.由波的折射现象和折射定律可知，D正确．
如图中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的周期、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
解析：选D.反射波的波长、频率、波速与入射波都相等，故A、B错．折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故C错，D正确．
蝙蝠有完善的发射和接收超声波的器官，一只蝙蝠以6.0
m/s的速度垂直于墙飞行，且以f＝4.5×104
Hz的频率发超声波，并经0.01秒接收到回声．若声速是340
m/s，求蝙蝠发射超声波时离墙的距离及蝙蝠所发出的超声波的波长？
解析：s＝(v＋v′)t＝(340＋6)×0.01
m＝1.73
m
由v＝λf，得：λ＝＝
m＝7.56×10－3
m.
答案：1.73
m　7.56×10－3
m
课时作业
一、选择题
下列说法中正确的是(　　)
A．只有平面波的波面才与波线垂直
B．任何波的波线与波面都相互垂直
C．任何波的波线表示波的传播方向
D．有些波的波面表示波的传播方向
解析：选BC.不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误，选项B正确；只有波线才表示波的传播方向，选项C正确，D错误．
人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要洪亮，是因为(　　)
A．室内空气不流动　　　　　　
B．室内声音多次反射
C．室内声音发生折射
D．室内物体会吸收声音
解析：选B.人在室内讲话时，声音会多次发生反射，进入耳时听到的声音就比较洪亮．
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
解析：选D.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．
下列说法中正确的是(　　)
A．水波的球面波
B．声波是球面波
C．只有横波才能形成球面波
D．只有纵波才能形成球面波
解析：选B.该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与横波、纵波无关，故C、D不正确，由此可知B正确．由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A不正确．
下列说法正确的是(　　)
A．波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短
B．波发生反射时频率、波长、波速均不变
C．波发生折射时波的频率不变，但波长、波速发生变化
D．波发生折射时波的频率、波长、波速均发生变化
解析：选BC.波发生反射时在同一介质中，频率、波长和波速均不变，故B选项正确；波发生折射时，介质改变，故波速发生变化，但频率由振源决定，波的频率不变，由v＝λf可知波长也发生变化，故C选项正确．
同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图，以下说法正确的是(　　)
A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线
B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线
C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线
D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线
解析：选A.波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故同一音叉发出的声波在水中传播与在空气中传播时频率相同．机械波在介质中传播的速度只取决于介质的性质，与波的频率无关，声波在水中的传播速度大于在空气中的传播速度，再由v＝fλ知，声波在水中的波长较大，对应于题图中波形曲线b，故A正确．
下列现象中属于声波反射现象的是(　　)
A．隔着墙能听到房外的人说话
B．音响设备制作时要考滤混响效应
C．夏日的雷声有时轰鸣不绝
D．在水里的人能听到岸上的声音
解析：选BC.A选项是波的衍射现象，是声波绕过墙，传播到墙的背面去了．D选项是波的折射现象．B、C选项是属于声波反射现象．
如图所示是声波从介质
Ⅰ
进入介质
Ⅱ
的折射情况，由图判断下面的说法正确的是(　　)
A．若i>r，则声波在介质
Ⅰ
中的传播速度大于声波在介质
Ⅱ
中的传播速度
B．若i>r，则
Ⅰ
可能是空气，Ⅱ
可能是水
C．若i>r，则
Ⅰ
可能是钢铁，
Ⅱ
可能是空气
D．在介质
Ⅰ
中的传播速度v1与在介质
Ⅱ
中的传播速度v2，满足
＝
解析：选AC.
根据折射规律：＝，故D错，而A正确．因为i>r，则v1>v2，若
Ⅰ
为空气，则
Ⅱ
不可能是水，因为声波在空气中的传播速度比在水中小，故B错，而C正确．
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．听不到　　　　　　
B．甲开枪3t后
C．甲开枪2t后
D．甲开枪
t后
解析：选C.乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳朵中，设枪响声音的传播速度为v，故t＝.甲、乙两人及墙的位置如图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB.由几何关系可得：AC＝CB＝2a，故第二声枪
响传到乙的耳朵中的时间为t′＝＝＝2t.故选项C正确．
二、非选择题
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渔船上，当它向选定的方向发射出频率为5.8×104
Hz的超声波后，经过0.64
s收到从鱼群反射回来的反射波，已知5.8×104
Hz的超声波在水中的波长为2.5
cm，则这群鱼与渔船的距离为________
m.
解析：鱼群与渔船的距离为s，根据波的反射现象得t＝
又波速公式v＝λf
由以上两式得：s＝464
m.
答案：464
如图，a、b、c分别为入射波、反射波、折射波，已知入射波波速v＝10
m/s，入射角θ1为30°，反射波线与折射波线相垂直，求折射波的速度．
解析：由图可知波的折射角θ2＝60°，
由折射定律：＝，
v′＝v＝×10
m/s＝17.3
m/s.
答案：17.3
m/s
一声波在空气中的波长为25
cm，速度为340
m/s，当折射入另一种介质时，波长变为80
cm，求；
(1)声波在这种介质中的传播速度；
(2)入射角的正弦与折射角的正弦之比．
解析：(1)频率不变，有＝，得：v2＝v1＝×340
m/s＝1088
m/s.
(2)由折射定律：＝＝＝.
答案：(1)1088
m/s　(2)1∶3.2