2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章機(jī)械波2波的反射和折射練習(xí)含解析魯科版選擇性必修1

PAGE8-波的反射和折射(25分鐘·70分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.(多選)下列說法中正確的是 ()A.只有平面波的波面才與波線垂直B.任何波的波線與波面都相互垂直C.任何波的波線都表示波的傳播方向D.有些波的波面表示波的傳播方向【解析】選B、C。不管是平面波,還是球面波,其波面與波線均垂直,故選項(xiàng)A不符合題意,選項(xiàng)B符合題意;只有波線才表示波的傳播方向,波面不表示波的傳播方向,故選項(xiàng)C符合題意,D不符合題意。2.(多選)下列現(xiàn)象中屬于聲波反射現(xiàn)象的是 ()A.隔著墻能聽到房間外面有人講話B.音響設(shè)備制作時(shí)要考慮混合效應(yīng)C.夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕D.在水里的人能聽到岸上的聲音【解析】選B、C。反射現(xiàn)象是波在同一種介質(zhì)中的傳播,故B、C正確;波在不同種介質(zhì)中傳播是折射現(xiàn)象,D不正確;A是在另一種介質(zhì)的另一面不是反射現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤。3.(多選)已知某聲波在水中的速度v水大于在空氣中的速度v空,該聲波從空氣射入水里,入射角i從零起先漸漸增大時(shí),下列說法中正確的是 ()A.比值不變B.比值不變C.比值是一個(gè)大于1的常數(shù)D.比值是一個(gè)小于1的常數(shù)【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)理解以下兩點(diǎn):(1)依據(jù)波的折射定律可知=。(2)入射角變更時(shí),折射角也隨之變更,但由兩種介質(zhì)的性質(zhì)確定,保持不變。【解析】選B、D。由波的折射定律知=,速度由介質(zhì)確定,所以為由兩種介質(zhì)確定的常數(shù),故A錯(cuò)、B正確;又因?yàn)関水>v空,即是一個(gè)小于1的常數(shù),故C錯(cuò)、D正確。4.如圖所示1、2、3中分別代表入射波、反射波、折射波的波線,則 ()A.2與1的波長、頻率相等,波速不相等B.2與1的波速、頻率相等,波長不相等C.3與1的波速、頻率、波長均相等D.3與1的頻率相等,波速、波長均不相等【解析】選D。反射波2的波長、頻率、波速與入射波1的波長、頻率、波速都相等,故A、B均錯(cuò)誤;折射波3的波長、波速與入射波1的波長、波速都不相等,但頻率是相等的,故C錯(cuò)誤、D正確?！究偨Y(jié)提升】波的反射和折射問題中的規(guī)律(1)頻率是由振源確定的。介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng),無論是發(fā)生反射還是折射,波的頻率是不變更的。(2)波速是由介質(zhì)確定的。波的反射是在同一種介質(zhì)中傳播的,因此波速不變;波的折射是在不同介質(zhì)中傳播的,因此波速變更。(3)波長是由波速和頻率共同確定的。在波的反射中,由于波的頻率和波速均不變,依據(jù)公式λ=可知波長不變更;在波的折射中,當(dāng)進(jìn)入新的介質(zhì)中波速變更,依據(jù)公式λ=可知波長也變更。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖為某列波從介質(zhì)1入射到介質(zhì)2的波線分布,已知該波在介質(zhì)1中的周期T1、頻率f1、波長λ1、波速v1,在介質(zhì)2中的周期T2、頻率f2、波長λ2、波速v2,則下列推斷正確的是 ()A.T1>T2 B.f1>f2C.v1>v2 D.λ1>λ2【解析】選C、D。折射現(xiàn)象中,折射前后,波的周期與頻率不變,A、B錯(cuò)。從題圖可知入射角i大于折射角r,由折射定律公式=得,v1>v2,C正確。再結(jié)合v=λf可知,λ1>λ2,D正確。5.(多選)關(guān)于波的反射與折射,下列說法正確的是 ()A.波發(fā)生反射時(shí),波的頻率不變,波速變小,波長變短B.波發(fā)生反射時(shí),波的頻率、波長、波速均不變C.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率、波長、波速均發(fā)生變更D.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率不變,但波長、波速均發(fā)生變更【解析】選B、D。波發(fā)生反射時(shí)在同一種介質(zhì)中,因此波長、波速和頻率不變,A錯(cuò)誤、B正確;波發(fā)生折射時(shí)在不同種介質(zhì)中,波速發(fā)生變更,但頻率由振源確定,波的頻率不變,由v=λf可知波長也發(fā)生變更,C錯(cuò)誤、D正確。6.一束光線和水面成30°角,從空氣射向水面,在水面同時(shí)產(chǎn)生了反射和折射,若反射光線和折射光線正好垂直,則反射角和折射角分別為 ()A.30°、30° B.30°、60°C.60°、30° D.60°、60°【解析】選C。如圖,入射光線與界面的夾角是30°,所以入射角為90°-30°=60°反射角等于入射角也為60°,所以反射光線與界面的夾角為30°;因?yàn)檎凵涔饩€與反射光線垂直,所以折射光線與界面的夾角為90°-30°=60°,因此折射角為90°-60°=30°;故選C。二、非選擇題(本題共2小題,共34分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(16分)(2024·全國卷Ⅱ)聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,在鋼鐵中的傳播速度為4900m/s。一平直橋由鋼鐵制成,某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端而發(fā)出聲音,分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00s,則橋的長度為________m。若該聲波在空氣中的波長為λ,則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍。

【解析】設(shè)聲音在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t1,在空氣中傳播時(shí)間為t2,橋長為s。則s=340t2=4900t1,而t2-t1=1s,可得s≈365m;由λ=,頻率不變,所以==。答案:3658.(18分)隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長,旅游事業(yè)快速發(fā)展,其中回來大自然的濱海游、生態(tài)游等休閑度假游備受人們的寵愛。如圖所示,一艘汽船以4m/s的速度在無風(fēng)河面上航行,船上發(fā)出一聲鳴笛,旅客在3s后聽到前方懸崖反射回來的聲音,問懸崖離汽船原來位置有多遠(yuǎn)?【解析】如圖所示,汽船發(fā)出鳴笛聲于A處,旅客聽到回聲位置在B處,若3s內(nèi)汽船前進(jìn)了距離l,則聲波經(jīng)過2s-l的距離。v聲t=2s-l=2s-v船t,得,s==m=516m。答案:516m(15分鐘·30分)9.(4分)(多選)下列說法正確的是 ()A.波在介質(zhì)中傳播的過程中,振動(dòng)相同的點(diǎn)連接起來組成的面就叫作波面B.波線是用來表示波的傳播方向的,波線與波面總是垂直的C.無論是球面波,還是平面波,同一波面上各點(diǎn)的振動(dòng)狀況完全一樣D.同一波面上的兩個(gè)位置的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)可能相反【解析】選B、C。振動(dòng)相同的點(diǎn)在同一時(shí)刻組成的面,叫作波面,A錯(cuò)誤;波線表示波的傳播方向,在同一種介質(zhì)中傳播時(shí),波線與波面總是垂直,表示為一條直線,在不同介質(zhì)中傳播時(shí),表示為折線或曲線,但總跟在對應(yīng)介質(zhì)中的波面垂直,B正確;波面是同一時(shí)刻振動(dòng)相同的點(diǎn)連線組成的,其上各點(diǎn)振動(dòng)狀況一樣,C正確,D錯(cuò)誤。10.(4分)甲、乙兩人平行站在一堵又高又寬的墻前面,二人相距2a,距墻均為a,當(dāng)甲開了一槍后,乙在t時(shí)間后聽到第一聲槍響,則乙聽到其次聲槍響的時(shí)間為 ()A.甲開槍t后 B.甲開槍2t后C.甲開槍3t后 D.甲開槍4t后【解析】選B。設(shè)聲速為v,乙聽到第一聲槍響必定是甲開槍的聲音干脆傳到乙的耳朵中,故t=①;甲、乙兩人與墻的位置如圖所示,乙聽到的其次聲槍響必定是墻反射的槍聲,由聲波的反射定律和幾何關(guān)系得:AC=BC=AB=2a;故乙聽到其次聲槍響的時(shí)間t′==②,由①②得:t′=2t,故選B。11.(4分)(多選)下列哪些現(xiàn)象是由聲音的反射形成的 ()A.夏天下雨時(shí),我們總是先看到閃電,后聽到雷聲B.北京天壇的回音壁的回音現(xiàn)象C.同樣響度的聲音在房間里比在曠野里聽起來洪亮些D.在火車站候車大廳中,我們有時(shí)聽不清播音員的聲音【解析】選B、C、D。先看到閃電后聽到雷聲是由于光比聲音傳播得快,不是聲音的反射,故A不符合題意;北京天壇的回音壁的回音現(xiàn)象屬于聲音的反射,選項(xiàng)B符合題意;同樣高的聲音在房間里比在曠野里聽起來洪亮些,描述的是聲音的反射現(xiàn)象,選項(xiàng)C符合題意;在火車站候車大廳中,我們有時(shí)聽不清播音員的聲音,也是聲音的反射造成的,選項(xiàng)D符合題意。12.(8分)一列平面波,以30°的入射角投射到兩種介質(zhì)的交界面,發(fā)生折射,折射角為45°,若入射波的波長為10cm,則折射波的波長是多少?【解析】依據(jù)折射定律=,又因?yàn)関=λf,f1=f2,有===所以λ2≈14.14cm。答案:14.14cm13.(10分)如圖所示,某列波以60°的入射角由甲介質(zhì)射到乙介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射,若反射波的波線與折射波的波線的夾角為90°,此波在乙介質(zhì)中的波速為1.2×105km/s,則(1)該波的折射角為______。

(2)該波在甲介質(zhì)中的傳播速度為多少?(3)該波在兩種介質(zhì)中的波長比為多少?【解析】(1)由反射定律可得反射角為60°,由題圖的幾何關(guān)系可得折射角為r=30°。(2)由波的折射定律=,所以v甲=·v乙=·v乙=×1.2×105km/s=2.08×105km/s。(3)因波長λ=,又因?yàn)椴ㄔ趦煞N介質(zhì)中的頻率相同,則===。答案:(1)30°(2)2.08×105km/s(3)【補(bǔ)償訓(xùn)練】有一種示波器可以同時(shí)顯示兩列波形。對于這兩列波,顯示屏上橫向每格代表的時(shí)間間隔相同。利用此種示波器可以測量液體中的聲速,試驗(yàn)裝置的一部分如圖甲所示:管內(nèi)盛滿液體,音頻信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由置于液體內(nèi)的放射器發(fā)出,被接收器接收。圖乙為示波器的顯示屏,屏上所顯示的上、下兩列波形分別為放射信號(hào)與接收信號(hào)。若已知放射的脈沖信號(hào)頻率為f=2000Hz,放射器與接收器的距離為x=1.30m,求管內(nèi)液體中的聲速。(已知所測聲速應(yīng)在1300～1600m/s之間。結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】設(shè)脈沖信號(hào)的周期為T,從示波器顯示的波形可以看出,圖乙中