12.6惠更斯原理 试卷（含答案） (6)

12.6惠更斯原理
试卷（含答案）
一、选择题
1.下列叙述属于波的反射现象的是(　　)
A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝
B.在空房间里讲话,会感到声音比在野外响
C.墙里讲话墙外听
D.讲话者又听到自己的回声
【解析】选A、B、D。选项A、B、D都属于波的反射现象,C属于波的衍射现象。
2.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.任何波的波线表示波的传播方向
B.波面表示波的传播方向
C.只有横波才有波面
D.波传播中某时刻任一波面上各子波波面的包络面就是新的波面
【解析】选A、D。波线表示波的传播方向,故A选项正确,B选项错误;所有的波都具有波面,故C选项错误;由惠更斯原理可知,D选项正确。
3.关于惠更斯原理、波的反射、波的折射,下列说法正确的是(　　)
A.惠更斯原理能够解释所有波的现象
B.子波的波速与频率等于初级波的波速和频率
C.用惠更斯原理不能解释波的衍射现象
D.同一波面上的两个位置的质点振动步调也可能相反
【解析】选B。惠更斯原理不能够解释所有的波的现象,有一定的局限性,A错。波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源,子波的波速与频率等于初级波的波速和频率,B对。用惠更斯原理能够解释波的衍射现象,C错。同一波面上的两个位置的质点振动情况一定相同,D错。
4.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、折射角无关的常数,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,B、C错。
5.甲、乙两人平行站在一堵墙前面,两人相距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开枪的声音直接传到乙的耳中,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中的时间为t′===2t。
二、非选择题
6.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200μs后收到反射波;隔
0.8
s后再发出一个脉冲,经198μs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。
【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x1、x2处,则第一次:2x1=ct1,第二次:2x2=ct2,
飞机的飞行速度:v=且Δt=0.8s,
代入数据解得:v=375m/s。
答案:375m/s
一、选择题
1.人耳只能区分相差0.1
s以上的两个声音,人要听到自己讲话的回声,人离障碍物的距离至少要大于(已知声音在空气中的传播速度为340
m/s)(　　)
A.34
m
B.17
m
C.100
m
D.170
m
【解析】选B。从人讲话到声音传到人耳的时间取0.1
s时,人与障碍物间的距离最小。单程考虑,声音从人传到障碍物或从障碍物传到人耳时t=s=0.05
s,故人离障碍物的最小距离x=vt=340×0.05m=17
m,故B正确。
2.(多选)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.有些波的波面表示波的传播方向
C.无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相同
D.反射波与入射波在同一介质中传播,故波速不变
【解析】选C、D。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;只有波线才表示波的传播方向,选项B错误;频率f由波源决定,故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率,即波源的振动频率相同,选项C正确;波速v由介质决定,因反射波与入射波在同一介质中传播,故波速不变,选项D正确。
3.当一个探险者进入一个山谷后,为了估测出山谷的宽度,他吼一声后,经过
0.5
s听到右边山坡反射回来的声音,又经过1.5
s后听到左边山坡反射回来的声音,若声速为340
m/s,则这个山谷的宽度约为(　　)
A.170
m　　　B.340
m　　　C.425
m　　　D.680
m
【解析】选C。右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5
s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2
s。山谷的宽度s=v(t1+t2)=×340×
2.5
m=425
m。故C正确。
【变式训练】利用回声探测器测量海水的深度,若声波在海水中的传播速度为
1
500
m/s,要使该仪器在测量大于30
m深度时,误差不超过5%,则在测定信号发出及返回的时刻,精确度至少应达到(　　)
A.0.01
s
B.0.05
s
C.0.001
s
D.0.005
s
【解析】选C。利用回声探测器测量海水深度,需记录声波发射时刻及接收到被海底反射回来的声波的时刻,从而得到声波在海水中往返一次的时间Δt,海水深度为。现要求测30
m以上深度时误差不超过5%,则时间测量值Δt的误差φ<=0.002
s,故测定信号发出及返回的时刻,精确度至少应达到
0.001
s。
4.随着我国经济的快速增长,旅游事业迅速发展,其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游备受人们的喜爱。如图所示,一艘汽船以4
m/s的速度在无风河面上航行,船上发出一声鸣笛,旅客在3
s后听到前方悬崖反射回来的声音,则悬崖离汽船原来位置的距离为(　　)
A.258
m
B.340
m
C.516
m
D.680
m
【解题指南】解答本题时要注意把握以下两点:
(1)画出汽船的运动示意图,明确声波和汽船在相同时间内的路程。
(2)要注意声音在传播的同时,汽船和人也在运动。
【解析】选C。如图所示,汽船发出鸣笛声于B处,旅客听到回声位置在A处,即3s内汽船前进了A、B间距离l,则声波经过2s-l的距离。
v声t=2s-l=2s-v船t,
得s==m=516
m。
二、非选择题
5.一木匠在房顶上用铁锤钉钉子,有一位过路者在观察,他看到锤子举到最高点时,也恰好听到敲打声,他抬手看了看手表,木匠敲了8下用4s,他便很快估计出他到木匠的最小距离不小于85m,设声速为340m/s,木匠上举和向下放锤的时间相等,说说旁观者用的方法,写出他到木匠距离的表达式。
【解析】由题意知木匠举锤的时间为t1=s,最短距离x1=vt1=340×m=85m。而由于敲打的周期性,敲击声跟锤子举到最高点之间的时间为t=(2n+1)s(n=0,1,2,…),因而可能的距离为x=vt=85(2n+1)m(n=0,1,2,…)。
答案:见解析
【变式训练】“大洋一号”配备有一种声呐探测系统,用它可测量海水的深度。其原理是用超声波发生器垂直向海底发射超声波,超声波在海底会反射回来,若已知超声波在海水中的波速,通过测量从发射超声波到接收到反射波的时间,就可推算出船所在位置的海水深度。现已知超声波在海水中的波速为1
500m/s,船静止时,测量从发射超声波到接收到反射波的时间为8s,试计算该船所在位置的海水深度。
【解析】超声波传播的距离
x=vt=1
500×8m=1.2×104m,
海水深度为传播距离的一半,即
h==6×103m。
答案:6×103m
6.一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2m。当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6m,如图所示,若介质Ⅰ中的声速是340m/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1400m/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。
【解析】(1)声波在介质Ⅰ中传播时,由v=λf得:
f==Hz=1700Hz,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
700Hz。
(2)由v=λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2=λ2f=0.6×1
700m/s=1020m/s。
(3)波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中,只有频率不变,故当波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ时,其频率之比为1∶1。
答案:(1)1
700Hz　(2)1020m/s　(3)1∶1
【总结提升】应用v=λf进行求解的一般步骤
(1)明确研究对象。
(2)对所研究的对象进行分析,看它是在哪种介质中传播,哪些量是已知的,哪些量是未知的,哪些量是变化的,哪些量是不变的等。
(3)根据题意和v=λf进行求解,要明确v=λf适用于一切波且波从一种介质进入另一种介质,只有波的频率不变。
(4)一定要分析好波的传播过程,确定是哪一类问题的传播,是直线传播还是反射、折射,利用画图、假设等方法,结合题意列出等式,最终求出结果。
(5)对于出现周期性的多解问题,一定要考虑全面,防止漏解。
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