高中物理人教版选修3-4能力提升测试卷 ：第十二章+第6课时惠更斯原理+Word版含答案

第6课时　惠更斯原理
[对点训练]　
　　　　　　　　　　　　　　　　
知识点一·惠更斯原理的理解
1．(多选)下列关于惠更斯原理的说法正确的是(　　)
A．惠更斯原理能够解释波的反射和折射现象
B．惠更斯原理能够解释波的衍射现象
C．介质中任何一个波面的各点，都可以看成发射子波的波源
D．惠更斯原理能够解释衍射现象与障碍物或孔的大小的关系
答案　ABC
解析　惠更斯原理解释了波的传播相关的问题，所以能够解释波的反射现象和折射现象，故A正确；同样对波的衍射现象，惠更斯原理也可以解释，但不能解释衍射现象与孔或障碍物大小的关系，故B正确，D错误；由惠更斯原理可知，C正确。
2．在均匀介质中，关于波线和波面，下列说法正确的是(　　)
A．波面一定是球面(形状)
B．波线一定是平行直线
C．波线有时候与波面垂直，有时候与波面平行
D．同一波源的不同波面上的各点振动周期相同
答案　D
解析　波面可以是球面(形状)，也可以是平面(形状)，A错误；波线可以是平行直线，如平面波波线，也可以不是平行直线，如球面波的波线，B错误；波线总是与波面垂直，C错误；同一波源的不同波面上的各点振动周期相同，都等于波源的周期，D正确。
3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．波在介质中传播的过程中，振动相同的点连接起来组成的面就叫做波面
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．无论是球面波，还是平面波，同一波面上各点的振动情况完全一样
D．波面上的各点都可以看做发射子波的小波源，称为子波，子波在前进方向上任意时刻形成的包络面，就是新的波面
答案　CD
解析　振动相同的点在同一时刻组成的面，叫做波面，故A错误；不同波面上的质点的振动情况可能相同，故B错误；波面是同一时刻振动相同的点组成的，其上各点可以看做相同的一个个新的小波源，这些波向前传播情况一样，经过相同时间到达的位置的连线又可以连接成一个面，就形成新的波面，故C、D均正确。
4．下列说法中正确的是(　　)
A．水波是球面波
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
答案　B
解析　根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与是横波还是纵波无关，故B正确，C、D错误；由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A错误。
知识点二·波的反射和折射
5．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．声波的反射遵守与光波反射类似的反射定律
B．声波发生折射时，频率、波长、波速均要改变
C．空气中声波是纵波
D．一个音乐厅满座时交响乐混响时间比空座时长
答案　AC
解析　惠更斯原理推出的波的反射规律与光的反射定律相似，A正确；发生折射时，频率不变，因频率取决于波源，与介质无关，B错误；空气中声波是纵波，C正确；满座时吸声的物体变多，混响时间变短，D错误。
6．下列现象哪些是利用了波的反射(　　)
①手扶耳旁听远处的人说话　②医生给病人做超声波检查　③雷达的工作原理　④潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．①②③④
答案　D
解析　手扶耳旁听远处的人说话是利用了声波的反射；超声波检查身体、潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射；雷达则是利用了电磁波的反射，D正确。
7．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a m，距墙均为 a m，当甲开了一枪后，乙在t s后听到第一声枪响，则乙在什么时候才听到第二声枪响(　　)
A．听不到 B．甲开枪后3t s
C．甲开枪后2t s D．甲开枪后t s
答案　C
解析　如图所示，第一声枪响是从甲直接传到乙，所需时间t＝。第二声枪响是声波经墙反射后传到乙，根据波的反射定律，反射后声波所走路程s′＝2＝4a m，所需时间t′＝＝＝2t，故C正确。
易错点·波在不同介质中的速度、频率和波长的变化
8．(多选)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．波发生反射时波的频率、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．波发生折射时波的波长、频率和波速都发生变化
易错分析　波速是由介质决定的，不同频率的波在同一种介质中传播，波速相同，由于忽视该知识点而错选。而同种频率的波在不同种介质中传播时，频率不变，而波速和波长同时改变，由于不清楚三者的关系及变化而出现错选。
答案　BC
解析　发生反射时，波还是在同种介质中传播，因此频率和波速都不变，因此波长也不变，B正确，A错误；发生折射时，波在不同的介质中传播，波速变化，由于频率不变，根据v＝λf可知波长也会发生变化，所以C正确，D错误。
[提升训练]
一、选择题
1．一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则(　　)
A．声波频率不变，波长变小
B．声波频率不变，波长变大
C．声波频率变小，波长变大
D．声波频率变大，波长不变
答案　B
解析　声波是由声源发出，只要声源频率不发生变化，不管声波在哪种介质中传播，声波的频率都不变，故从空气传入水中，声速虽然变大导致波长变大，但声波频率不变，故B正确，A、C、D错误。
2．声波从声源发出，在空中向外传播的过程中(　　)
A．波速在逐渐变小 B．频率在逐渐变小
C．振幅在逐渐变小 D．波长在逐渐变小
答案　C
解析　声波在空中向外传播时，不管是否遇到障碍物引起反射，其波速(由空气介质决定)、频率(由振源决定)和波长均不变，所以A、B、D错误；又因为机械波是传递能量的方式。能量在传播过程中会减小，故其振幅也就逐渐变小，C正确。
3．(多选)以下关于波的认识，正确的是(　　)
A．潜水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
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反射
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
答案　ABCD
解析　A、B、C中应用了波的反射现象；D是波的折射现象，深水区域和浅水区域视为不同介质，故波的传播方向发生改变。
4．在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40 m处，如图所示。在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是(　　)
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0．15 s，x＝40 m的质点运动的路程为0．6 m
C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz
答案　B
解析　由题图知，x＝40 m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y轴负向)，A错误；由图知λ＝20 m，A＝10 cm，T＝＝0．1 s，而Δt1＝0．15 s＝T，所以x＝40 m的质点0．15 s运动的路程为s＝×4A＝6A＝60 cm＝0．6 m，B正确；波由x＝40 m处传到x＝400 m处所需时间Δt＝＝ s＝1．8 s，C错误；当波源向x轴正向运动时，波源将靠近接收器，此时接收器收到的波的频率将大于波源的频率，即接收频率将高于10 Hz，D错误。
5．如图所示，是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下面说法中正确的是(　　)
A．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速
B．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水
C．入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气
D．介质Ⅰ中波速v1与介质Ⅱ中波速v2满足：＝
答案　A
解析　由图中可直接看出θ1为入射角，θ2为折射角，有θ1＞θ2，C错误；根据折射规律有＝＞1，所以v1＞v2，D错误，A正确；声波在液体、固体中的速度大于在气体中的速度，B错误。
二、非选择题
6．对于平面波，波阵面与波线________；对于球面波，波阵面是以________为球心的球面，波线沿球的______方向。介质中任一波面上的各点，都可以看做______________。
答案　垂直　波源　半径　发射子波的波源
7．如图所示，已知波在介质Ⅰ中的波速大小是300 m/s，那么该波在介质Ⅱ中的波速大小为________m/s。(i＝45°，r＝30°)
答案　424
解析　由折射规律有＝，代入数据，解得vⅡ＝424 m/s。
8．如图所示，图a是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图b中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt＝1．0 s，超声波在空气中传播速度是v＝340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图b可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是________m，汽车的速度是________m/s。
答案　17　17．9
解析　设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2，则有：2s1－2s2＝vΔt′，其中Δt′＝ s＝0．1 s，汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离为：s1－s2＝＝ m＝17 m。
已知测速仪匀速扫描，由图b记录数据可求出汽车前进(s1－s2)这段距离所用时间为Δt″＝Δt－＝1．0－ s＝0．95 s，汽车运动的速度v＝＝ m/s≈17．9 m/s。
9．一个观察者在高处用望远镜注视在地上的木工以每秒2次的频率敲击钉子，他听到声音时恰好看到击锤动作，若观察者距木工680 m，当木工停止击锤后，他还能听到几次击钉声？(声波在空气中的传播速度为340 m/s)
答案　4
解析　题中木工敲击钉子产生的声波属于一种时间短暂的“脉冲波”，如图所示，设脉冲的间距为d，由于声速v＝340 m/s，木工击钉频率为f＝2 Hz，所以d＝＝ m＝170 m。因此在680 m距离内有n＝＝4个脉冲间隔，也就是说木工停止击锤后还能听到4次击钉声。