通江县永安中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：2.4惠更斯原理 波的反射与折射 课时作业（含解析）

2.4惠更斯原理波的反射与折射
1．甲、乙两人平行站在一堵又高又宽的墙前面，二人相距，距墙均为，当甲开了一枪后，乙在时间后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为（
）
A．甲开枪后
B．甲开枪后
C．甲开枪后
D．甲开枪后
2．关于波的反射与折射，下列说法正确的是（
）
A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变
B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变
C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变
D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变
3．下列关于机械波的描述正确的是（
）
A．所有的机械波都必有波峰和波谷
B．波绕过障碍物继续传播的现象叫波的干涉
C．当波源和接收者间相互靠近时，接收者接收到的波的频率会逐渐降低
D．由惠更斯原理知道，波的折射是由于不同介质中波速不同
4．如图所示，图a为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0.3s时刻的波动图像，P是介质中平衡位置为x=1m的质点，
Q是平衡位置为x=4m的质点。图b为Q的振动图像，则下列判断正确
A．该波传播的速度大为40m/s，方向沿x轴负方向
B．经过0.5s时间，质点P沿垂直x轴方向经过的路程为100cm
C．该波在传播中若遇到高为4m的障碍物，能发生明显衍射现象
D．该波在传播过程中若遇到频率为0.2Hz的同种波，会发生干涉现象
5．下列说法正确的是
A．当做受迫振动的振子运动稳定后，其周期一定等于振子的固有周期
B．在同一地点，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越大
C．某时刻起沿波传播方向上的两个质点的运动状态完全相同，则两质点之间间距一定是波长的整数倍
D．两列波在相遇区形成了稳定的干涉图形，则两列波的波长一定相等
E.泊松亮斑是由于光的衍射形成的
6．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作波面
B．波线是用来表示波的传播方向的，波线与波面总是垂直的
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作一个个新的小波源，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
E.同一波面上的两个位置的质点振动步调可能相反
7．关于波的反射与折射，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、波长、波速均发生变化
D．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速均发生变化
8．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．任何波的波线都表示波的传播方向
D．有些波的波面表示波的传播方向
9．关于对惠更斯原理的理解，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可能相同
C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面
D．波线与平面波的波面垂直，与球面波的波面不垂直
10．下列哪些现象是由声音的反射形成的（
）
A．夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声
B．北京天坛的回音壁的回音现象
C．同样高的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些
D．在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音
11．下列叙述中正确的是（
）
A．空间点波源发出的球面波，其波面是一个个球面，波线就是以波源为圆心的同心圆
B．平面波的波线是一条直线，其波线相互平行
C．根据惠更斯原理，波面各点都可看作一个子波源，子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面
D．利用惠更斯原理，只要知道时刻波面的位置和波速，就可确定时刻波面的位置
12．利用发波水槽观察波的衍射现象时，看到如图所示的图样．为使衍射现象更明显，可采用的办法有（
）
A．缩小挡板间距
B．增大挡板间距
C．减小波源频率
D．减小水波的振幅
13．下列说法正确的是(　　)
A．入射波面与法线的夹角为入射角
B．入射波面与界面的夹角为入射角
C．入射波线与法线的夹角为入射角
D．入射角跟反射角相等
14．下列对惠更斯原理的理解，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相同
C．球面波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
15．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，一艘汽船以的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离汽船原来位置有多远？
16．已知声波的速度为，有一辆汽车以的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛后司机听到回声，则汽车鸣笛时距山崖的距离有多远？若该汽车以的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛时并同时以的加速度加速，后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？
参考答案
1．B
【解析】
设声速为，乙听到第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳朵中，故①
甲、乙两人与墙的位置如图所示，乙听到的第二声枪响必然是墙反射的枪声，由声波的反射定律和几何关系得：AC=
BC=AB=。
故乙听到第二声枪响的时间
②，
由①②得：。
A.
甲开枪后，与结论不相符，选项A不符合题意；
B.
甲开枪后，与结论相符，选项B符合题意；
C.
甲开枪后，与结论不相符，选项C不符合题意；
D.
甲开枪后，与结论不相符，选项D不符合题意；
2．A
【解析】
AB.入射波与反射波在同种介质中波速相同，频率由波源决定，频率相同，由知波长相同，选项A符合题意，B不符合题意．
CD.因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项CD不符合题意．
3．D
【解析】A：只有横波才有波峰和波谷，故A项错误。
B：波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射，故B面错误。
C：根据多普勒效应可以知道，波源与观察者相互靠近时，观察者接收的波的频率会变大，故C项错误。
D：用惠更斯原理知道，波的折射是由于不同介质中波速不同。故D项正确。
4．ABC
【解析】
A．由图知：λ=8m，T=0.2s，则波速，由乙图读出，t=0.3s质点Q的速度方向向下，由波形的平移法可知，这列波沿x轴负方向传播。故A正确。
B．0.5s=2.5T，质点P沿垂直x轴方向经过了的路程为2.5×4A=100cm，故B正确；
C．波长为8m，大于障碍物尺寸，则可以发生明显的衍射，故C正确；
D．频率f==5Hz，该波在传播过程中若遇到频率为0.2Hz的同种波，不会发生干涉现象，故D错误。
5．CE
【解析】
A.当做受迫振动的振子运动稳定后，其周期一定等于驱动力的周期，与振子的固有周期无关，故A错误；
B.根据单摆的周期公式可知：，在同一地点，周期与摆球质量无关，故B错误；
C.某时刻起沿波传播方向上的两个质点的运动状态完全相同，则两质点之间间距一定是波长的整数倍，故C正确；
D.两列波频率相同时，在相遇区形成稳定的干涉图样，故D错误；
E.光的衍射包括单缝衍射、圆孔衍射和泊松亮斑，故E正确。
6．BCD
【解析】
A．振动相同的点在同一时刻组成的面，叫作波面，A错误；
B．波线表示波的传播方向，在同一种介质中传播时，波线与波面总是垂直，表示为一条直线，在不同介质中传播时，表示为折线或曲线，但总跟在对应介质中的波面垂直，B正确；
CDE．波面是同一时刻振动相同的点连线组成的，其上各点振动情况一样，可以看作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，CD正确，E错误；
7．BD
【解析】
AB．波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，A错误B正确；
CD．波发生折射时，在不同种介质中运动，波速发生变化，但频率由振源决定，波的频率不变，由可知波长也发生变化，C错误D正确．
8．BC
【解析】
AB.不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A不符合题意，选项B符合题意；
CD.只有波线才表示波的传播方向，波面不表示波的传播方向，选项C符合题意，D不符合题意。
9．ABC
【解析】
A.按照惠更斯原理，波面是由振动情况完全相同的点构成的面，而不同波面上质点的相位不同，选项A符合题意。
B.由于波的周期性，相距为波长整数倍的另一波面上的质点的振动情况与这个波面上质点的振动情况相同，选项B符合题意。
C.由波面和波线的概念知，球面波的波面是以波源为中心的一个球面，选项C符合题意；
D.无论怎样的波，线始终和波面垂直，故D不符合题意。
10．BCD
【解析】
A.先看到闪电，后听到雷声是由于光比声音传播得快，不是声音的反射，故A不符合题意；
B.
北京天坛的回音壁的回音现象属于声音的反射，选项B符合题意；
C.
同样高的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些，描述的是声音的反射现象，选项C符合题意；
D.
在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音，也是声音的反射造成的，选项D符合题意；
11．BCD
【解析】
A.球面波的波线沿球面的半径方向，A不符合题意。
B.平面波的波线是一条直线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线相互平行，B符合题意。
C.由惠更斯原理可知，波面各点都可看作一个子波源，子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面，C符合题意。
D.利用惠更斯原理，只要知道时刻波面的位置和波速，就可确定另一时刻的波面的位置，D符合题意。
12．AC
【解析】
在相同条件下，波长越长的波越容易发生衍射现象，本题水波波长不变，适当缩小挡板间距相当于增大了波长，衍射现象更明显，故A正确，B错误；在同一介质中v一定，适当减小波源的频率，能增大波长，使衍射现象更明显，故C正确；衍射现象明不明显与振幅无关，故D错误．故选AC.
点睛：本题考查了衍射现象发生的条件：当障碍物或孔的尺寸与波长相差不大时发生衍射现象，难度较小，可以通过看书多积累．
13．CD
【解析】
入射波线与法线的夹角为入射角，而反射光线与法线的夹角为反射角，在波的反射中，入射角和反射夹相等，故CD正确，AB错误；故选CD．
14．ACD
【解析】
根据惠更斯原理，介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面，同一波面上各质点的振动情况完全相同，选项A正确；不同波面上质点的振动情况可能相同，选项B错误；波线始终与波面垂直，选项D正确；球面波是以波源为中心的一个个球面，选项C正确．故选ACD.
15．
【解析】
如图所示，汽观船发出鸣笛声于B处，旅客听到回声位置在A处，即3s内汽船若警前进了A、B间距离l，则声波经过的距离．，得，．
16．；
【解析】
画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，
设汽车在点鸣笛，在点听到回声，汽车由
到的位移为，到山崖的距离为，汽车从鸣笛到司机听到回声的时间为，有。
根据汽车运动的时间与声波运动的时间相等。则
解得：，
即汽车鸣笛时距山崖的距离为
。
同理：
解得：，
即此时汽车距山崖的距离为