2015-2016高中物理 第12章 第6节 惠更斯原理同步练习 新人教版选修3-4

2015-2016高中物理 第12章 第6节 惠更斯原理同步练习 新人教
版选修3-4
基础夯实
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．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：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．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( ) 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 答案：B
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。

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0.5s 听到右边山坡反射回来的声音，又经过 1.5s 后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340m/s ，则这个山谷的宽度约为( )
A ．170m
B ．340m
C ．425m
D ．680m
答案：B 解析：d ＝v (
t 1＋t 2
2
)＝340m 。

4．下列说法中不正确的是( ) 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 答案：AD
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。

5．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 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。

二、非选择题
6．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340m/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：17m
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 ＝vt 2＝340×0.12
m ＝17m 。

7.我国第24次南极科考队经过长达13天，4000多海里航行，已安全到达中国南极长城站，在考察途中“雪龙号”(如图所示)经历了各种考验，并进行了海冰观测、地磁观测、气象观测、极光及高空物理观测，在海面上航行时，它还不时地探测海洋的深度，在它上面配有一种十分先进的声呐探测系统，其原理是：向海底发射超声波，超声波就会从海底反射回来，通过这种方式测海底深度，已知超声波在海水中认为是匀速直线运动，且知其速度为1400m/s ，船静止时测量，从发射超声波到接收反射所用的时间为7s ，试计算“雪龙号”所在位置的海水深度？
答案：4900m
解析：超声波的运行可认为匀速直线运动，则传播距离为x ＝vt ＝1400×7m＝9800m ，
又因为海水深度为声波距离的一半，所以h ＝x 2＝9800
2
m ＝4900m 。

8．一声波在空气中的波长为25cm ，速度为340m/s ，当折射进入另一种介质时，波长变为80cm ，求：
(1)声波在这种介质中的频率。

(2)声波在这种介质中的传播速度。

答案：(1)1360Hz (2)1088m/s
解析：(1)声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由v＝λf得f＝v
λ＝
340
25×10－2
Hz
＝1360Hz。

(2)因频率不变，有v
λ＝
v′
λ′
，得：v′＝
λ′
λ
v＝
80×10－2
25×10－2
×340m/s＝1088m/s。

能力提升
一、选择题(单选题)
1．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．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
答案：A
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。

2.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的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
答案：D
解析：反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等，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。

3．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a，距离墙均为3a，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
3＋7
2
t 后 答案：C
解析：乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故t ＝2a
v。

甲、乙二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 ′＝
AC ＋CB v ＝4a
v
＝2t 。

二、非选择题
4．如图所示，有一辆汽车以15m/s 的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s 后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v 声＝340m/s)
答案：325m
解析：若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，如图
所示为汽车与声波的运动过程示意图，设汽车由A 到C 路程为x 1，C 点到山崖B 距离为x ；声波由A 到B 再反射到C 路程为x 2，因汽车与声波运动时间同为t ，则有x 2＝x 1＋2x ，
即v 声t ＝v 汽t ＋2x ，
所以x ＝ v 声－v 汽 t 2＝ 340－15 ×2
2
m ＝325m 。

5.医用B 超仪发出的超声波频率为7.25×104
Hz ，这种超声波在
人体内传播的波长为2cm ，在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图)，从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号，相隔时间为Δt ＝32μs ，试计算患者病变部分的大小。

答案：2.32cm
解析：超声脉冲波在进到病变区的前后界面上会发生两次反射，忽略波速在肝脏中的速度变化，则有：
v ＝λf ＝7.25×104×2×10－2m/s ＝1450m/s 。

病变区厚度h ＝12v ·Δt ＝12
×1450×32×10－6
m ＝2.32cm 。

6.一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4 s ，他便很快估计出他到木匠的最小距离不小于85 m ，设声速为340 m/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。

答案：x ＝85(2n ＋1)m(n ＝0,1,2，…)
解析：由题意知木匠举锤的时间为t ＝14 s ，最短距离x ＝vt ＝340×1
4 m ＝8
5 m 。

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 ＝1
4
(2n ＋1) s ，因而可能的距离为
x ′＝vt ′＝85(2n ＋1) m(n ＝0,1,2，…)。