第十二章 第六节
沙场点兵·名校真题·实效检测
1．(2020·江西省新余一中高二下学期检测)在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮，是因为( B )
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．室内物体会吸附声音
解析：在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多次反射而得到加强。
2．
(多选)(2020·山东省东营一中高二下学期月考)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( AD )
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
解析：由波面的定义可得，D正确，BC错误。平面波的波面之间互相平行，A正确。
3．(2020·山东省济宁市高三下学期第一次摸底测试)B超检测仪可以通过探头发送和接收超声波信号，经过电子电路和计算机的处理形成图象。
右图为仪器检测到发送和接收的超声波图象，其中实线为沿x轴正方向发送的超声波，虚线为一段时间后遇到人体组织沿x轴负方向返回的超声波。已知超声波在人体内传播速度为1
500
m/s，则下列说法中正确的是( C )
A．根据题意可知此超声波的频率为1.2×105
Hz
B．图中质点B在此后的1×10－4
s内运动的路程为0.12
m
C．图中质点A此时沿y轴正方向运动
D．图中质点A、B两点加速度大小相等方向相反
解析：根据图象读出波长
λ＝12
mm＝1.2×10－2
m，由v＝λf得频率为f＝＝＝1.25×105
Hz故A错误；质点B振动的周期为
T＝＝8×10－6
s，质点B只会上下振动，因为1×10－4
s＝12.5
T，所以质点B在1×10－4
s内运动的路程为s＝12.5×4A＝12.5×4×0.004
m＝0.2
m，故B错误；实线波向右传播，则图中质点A此时沿y轴正方向运动，选项C正确；质点A、B两点都在平衡位置上方位移相同的地方，所以加速度大小相等方向相同，故D错误。第十二章 第六节
请同学们认真完成练案[11]
(时间：30分钟 总分：50分)
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．下列说法中正确的是( B )
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
解析：若波面是球面，则为球面波，与横波、纵波无关，由此可知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不正确。
2．(2020·河北省南宫中学等四校高二下学期检测)声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340
m/s，人能听到的声波频率在20
Hz到20
000
Hz之间，对于波长为34
m的声波，下列说法正确的是( C )
A．在水中它比波长为20
m的声波传播得更快一些
B．不能产生明显的干涉和行射
C．它不能被人听到
D．不能产生反射现象
解析：波速由介质决定，在同一介质中波速相同，故A错误；声波具有波的特性，能发生波的反射、干涉、衍射和反射，故B、D错误；据v＝λf可知，f＝＝10
Hz，所以该波为次声波，人不能听见，故C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( B )
A．170
m
B．340
m
C．425
m
D．680
m
解析：d＝v()＝340
m。
4．同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线见如图，以下说法正确的是( A )
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：波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故相同音叉发出的声波在水中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。声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度，由v＝λf知，声波在水中的波长较大，对应于题图中波形曲线b。故选项A正确。
5．以下关于波的认识，正确的是( ABCD )
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
解析：A、B、C选项中应用了波的反射现象；D选项是波的折射现象，
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。
6．下列叙述中正确的是( BCD )
A．空间点波源发出的球面波，其波面是一个球面，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t时刻波面的位置和波速，就可确定t＋Δt时刻波面的位置
解析：
球面波的波线沿球面的半径方向，A错误；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正确；由惠更斯原理可知，C正确；利用惠更斯原理，只要知道t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正确。
二、非选择题
7．某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为
340
m/s，那么他至少要离障碍物多远？(原声与回声区分的最短时间为0.1
s)
答案：17
m
解析：在波的反射现象中，反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同，只有声波从人所站立的地方到障碍物再返回来全部经历的时间在0.1
s以上，人才能辨别出回声则应有2s＝vt，可得他至少要离障碍物的距离为s＝＝
m＝17
m。
8．一架飞机水平匀速地从某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60°角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍？
答案：
解析：设飞机在人头顶正上方时距地面的高度是h，发动机声传到地面所用的时间是t，声速是v声，有h＝v声t。在这段时间t内，设飞机飞出x，飞机速度是v机，则有x＝v机t。两式相比＝＝cot
60°＝，即飞机速度约为声速的倍。(共34张PPT)
物 理
选修3-4
·
人教版
新课标导学
第十二章
机械波
第六节 惠更斯原理
【素养目标定位】
※
知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射
※
掌握惠更斯原理，理解用惠更斯原理解释波的反射和折射现象
※
了解波面和波线的概念
【素养思维脉络】
1
课前预习反馈
2
课内互动探究
3
核心素养提升
4
课内随堂达标
5
课时强化作业
课前预习反馈
波面和波线
1．波面
在波的传播过程中，任一时刻介质中任何振动状态都_________________
_______叫做波阵面或波面。
说明：波面为球面的波叫________波，波面为平面的波叫________波。
相同的点联结成
知识点
1
的面
球面
平面
2．波线
沿波的传播方向作一些带箭头的线，叫做波线。
(1)波线的指向表示____________方向。
(2)在各向同性的均匀介质中，波线恒定与波面________。
(3)球面波的波线是沿____________的直线，平面波的波线是________
______的平行直线。(如下图甲、乙所示)。
波的传播
垂直
半径方向
垂直于
波面
惠更斯原理
1．内容
介质中波面上的每一个点，都可以看成一个____________，这些新波源发生子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的__________。
2．包络面
某时刻与子波________相切的曲面。
3．应用
如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道________，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个__________的位置，从而可确定波的前进方向。
新的波源
知识点
2
包络面
波面
波速
包络面
波的反射和折射
1．波的反射
(1)波的反射
波遇到障碍物会__________继续传播的现象，叫做波的反射。
(2)反射定律
入射波线、法线、反射波线在____________内，且入射角________反射角。如图所示。
返回来
知识点
3
同一平面
等于
2．波的折射
波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生________的现象，叫做波的折射。如图所示。
改变
『判一判』
(1)在同一种均匀的介质中，波面都是曲面或曲线，但波线都是直线。
( )
(2)任何波的波线与波面都相互垂直。
( )
(3)波在发生折射后，其频率和波速都不发生变化。
( )
(4)反射波线与入射波线一定在同一平面内。
( )
(5)介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源。
( )
×
×
×
×
×
辨析思考
『选一选』
(多选)下列说法正确的是
(
)
A．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前的包络面就是新的波面
解析：波线表示波的传播方向，故A正确，B错误；所有的波都具有波面，故C错误；由惠更斯原理可知，D正确。
AD
『想一想』
墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后(如图)，外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么？
答案：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好，所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了。
课内互动探究
对惠更斯原理的理解
如图是波在传播过程中的一种现象。
(1)此图是波的什么现象？
(2)利用惠更斯原理能解释此现象吗？
提示：(1)波的衍射现象。
(2)挡板缝隙处振动的质点作为波源，带动挡板后面的质点振动。
探究
一
思考讨论
1
1．惠更斯原理的实质：
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，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面。其核心思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。
2．惠更斯原理的局限性：
光的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较好的解释。但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的。
归纳总结
(多选)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．无论什么样的波，波线始终和波面垂直
解题指导：深刻理解惠更斯原理是解题关键。
ABCD
典例
1
典题例析
解析：根据惠更斯原理，介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，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正确；球面波的波面是以波源为中心的一个个球面，选项C正确；波线始终与波面垂直，选项D正确。
1．(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．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
解析：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，波线表示波的传播方向，选项C正确，D错误。
BC
对点训练
波的反射现象和波的折射现象中各量的变化
我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会听到回声，这属于波的什么现象？
提示：波的反射
探究
二
思考讨论
2
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：
归纳总结
波现象
比较项
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．说明
(1)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。
(2)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；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。
(3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源
有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。
如图所示，有一辆汽车以15
m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2
s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v声＝340
m/s)
解题指导：利用反射测距是一种常用的方法，此题注意汽车是运动的，应画出运动示意图，帮助分析解题。
典例
2
典题例析
答案：325
m
2．人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的________提高耳的接收能力。
解析：在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。
反射
对点训练
核心素养提升
波的反射、折射、干涉、衍射的比较
波的行为
现象
特点
波的反射
波遇到介质界面返回原介质继续传播的现象
波“返回”原介质
波的折射
波由一种介质进入另一种介质继续传播的现象
波“进入”另一种介质
波的干涉
两列波叠加产生加强区和减弱区的现象
加强区、减弱区“间隔”出现
波的衍射
波在同一种介质中传播，绕过障碍物继续传播的现象
波“绕过”障碍物传播
分析下列物理现象：
(1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的
( )
A．反射、衍射、干涉、多普勒效应
B．折射、衍射、多普勒效应、干涉
C．反射、折射、干涉、多普勒效应
D．衍射、折射、干涉、多普勒效应
案
例
A
解析：雷声轰鸣不绝是波的反射形成的，“闻其声而不见其人”是声波的衍射现象，振动的音叉周围形成干涉区域，所以我们绕音叉运动时会听到忽强忽弱的声音，火车汽笛的声调变化是波的多普勒效应，故选A。
课内随堂达标
课时强化作业
