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1、- - 0 - 第十二章第十二章 机械波机械波12.6 惠更斯原理惠更斯原理【自主预习自主预习】 1在波的传播过程中,某时刻任何振动状态_的介质质点所组成的圆叫波面,而 与波面垂直的那些线代表了波的_,叫做波线 2介质中任一波面上的各点,都可以看做发射子波的_,其后任意时刻,这些子 波在波前进方向的_就是新的波面,这就是惠更斯原理 3利用惠更斯原理可以确定_,可以解释波的衍射现象中 _,不能解释波的_,所以无法说明衍射现象与狭缝或障 碍物的_的关系 4波遇到介质界面会_继续传播的现象叫波的反射现象,机械波发生反射时 与光的反射规律类似,即_波从一种介质射入另一 种介质时,波的_发生改变的现象叫
2、波的折射现象 5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无论怎样的波,波线始终和波面垂直 6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 7对于波的认识,下列说法中正确的是( ) A潜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隐形飞机的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雷雨天雷声轰鸣不绝是波的多次反射 D水波从深水区传到
3、浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象【自主预习自主预习】答案: 1相同 传播方向 2波源 包络面 3波的传播方向 波的传播方向 强度 大小 4返回来 反射角等于入射角 传播方向 5ACD 6.CD 7.ABCD 【典型例题典型例题】 知识点一 对波面和波线的理解 【例例 1 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 【答案答案】B 该题考查了波面,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C、D不正确,由此可知B正确由于水波不能在空间中传播,所以它是平面 波,A不正确 点评 波源发出的波能
4、在三维空间中传播,就能形成球面波,例如地震波选修选修 3-4- - 1 - 【例例 2 2】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 【答案答案】AD任何波的波线都与波面相互垂直,波线表示波的传播方向,故B、C正确,选A、D.点评 波线代表波的传播方向且波线与波面垂直知识点二 波的反射、折射现象中各物理量的变化 【例例 3 3】图 1 中 1、2、3 分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则( )图 1 A2 与 1 的波长、频率相等,波速不等 B2 与 1 的波速、频率相等,波
5、长不等 C3 与 1 的波速、频率、波长均相等 D3 与 1 的频率相等,波速、波长均不等 【答案答案】D 波 1、2 都在介质 a 中传播,故 1、2 的频率、波速、波长均相等,A、B错;波1、3 是在两种不同介质中传播,波速不同,但波源没变,因而频率相等,由 得波长不同,v f 故C错,D对 点评 波的频率取决于波源的振动频率,与介质无关波速由介质决定,介质发生变化波 速可能发生变化,由 vf 知波长就会发生变化方法技巧练 波的反射的应用技巧 【例例 4 4】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
6、340 m/s) 【答案答案】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 x1,C 点到山崖 B 距离为 x;声波由 A 到 B 再反射到 C 路程为 x2,则有 x2x12x,因汽车与声波运动时间同为 t,则v声tv汽t 2x所以 x m325 mv声v汽t 234015 2 2 【例例 5 5】某物体发出的声音在空气中的波长为 1 m,波速为 340 m/s,在海水中的波长为 4.5 m, 此物体在海面上发出的声音经 0.5 s听到回声,则海水深为_m.- - 2 - 【答案答案】解析 声音在空气和海水中传播时频率
7、是相同的,由 vf 可知,则 v水v气 v水气 水3404.5 m/s1 530 m/s,海水的深度为 h 1 5300.5 m382.5 m.vt 21 2 方法总结 在利用波的反射解决一些问题时,注意波的反射规律与初中学习的光的反射规律类 似【课后练习课后练习】 1 .对于惠更斯原理的理解正确的是( )A惠更斯原理能够解释所有的波的现象B子波的波速与频率等于初级波的波速和频率C用惠更斯原理不能解释波的衍射现象D同一波面上的两个位置的质点振动步调也可能相反2. (2013唐山检测)下列哪些现象不属于反射现象( )A回声B夏日雷声轰鸣不绝C水波绕过水中芦苇秆传播D在空房中讲话感到声音更响3 .
8、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4. 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声波是纵波D一个剧院满座时交响乐混响时间比空座时长5. 以下关于波的认识,哪些是正确的( )A潜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- - 3 - 6 .(2013潍坊高二检测)对于波的折射现象下列说法正
9、确的是( )A当入射速度小于折射速度时,折射光线偏离法线B当波垂直界面入射时,传播方向不改变,波速和波长都不改变C在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变D波发生折射时一定不会发生反射现象7 .(2013济宁高二检测)小明和小刚每天上学途中都要经过一座铁桥学习了波的知识之后,小明和小刚想到了一个测量桥长的方法,一人在铁桥的一端用锤子敲击一下,另一人在铁桥的另一端听传来的声音,结果发现经空气和桥声音传到另一端的时间差为 2 s(声波在空气中传播速度v1340 m/s,在钢铁中的传播速率为 4 900 m/s),则桥长大约为( )A680 m B9 800 mC730.7 mD无法计算8
10、 .对于波面和波线的说法中正确的是( )A波面一定是球面(形状)B波线一定是平行直线C波线有的时候与波面垂直,有的时候与波面平行D不同波面上的各点振动周期相同9. 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( )A170 m B340 m C425 m D680 m10 .利用超声波可以探测鱼群的位置,在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上,当它向选定的方向发射出频率为 5.8104 Hz 的超声波后,经过 0.64 s 收到从鱼群反
11、射回来的反射波,已知 5.8104 Hz 的超声波在水中的波长为 2.5 cm,则这群鱼跟渔船的距离为_m.11. 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)- - 4 - 图 126212 .(2013临川质检)如图 1262 所示,一只汽船以 4 m/s 的速度在无风河面上航行,船上发出一声鸣笛,旅客在 3 s 后听到前方悬崖反射回来的声音,问悬崖离汽船原来的位置有多远?参考答案 【课后练习课后练习】 1.【解析】 惠更斯原
12、理不能够解释所有的波的现象,有一定的局限性,A 错波面上的每一点(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,B对用惠更斯原理能够解释波的衍射现象,C 错同一波面上的两个位置的质点振动情况一定相同,D 错 【答案】 B2.【解析】 水波绕过水中芦苇秆传播属于衍射现象 【答案】 C3.【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三维空间中传播,所以它不是球面波,A 不正确 【答案】 B4.【解析】 声波发生折射时,频率不改变;一个剧院满座时声音在传播过程中经多次反射,能量损失得更快 【答案】 AC5.【解析】
13、A、B、C 选项中应用了波的反射现象;D 选项中应用了波的折射现象,深水区和浅水区可视为不同介质,故波的传播方向发生改变,选项 D 正确 【答案】 ABCD6.【解析】 当入射速度小于折射速度时,折射光线偏离法线,A 对当波垂直界面入射时,传播方向尽管不改变,但由于介质发生改变,波速和波长都改变,但周期、频率不变,B错,C 对波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象,D 错 【答案】AC7.【解析】 由题意可知:2 s,解得l730.7 m,C 对 【答案】Cl 340 m/sl 4 900 m/s8.【解析】 波面可以是球面(形状),也可以是平面(形状),A 错波线可以是平行直线,如平
14、面波波线,也可以不是平行直线,如球面波波线,B 错波线总是与波面垂直,C 错不同波面上的各点振动周期相同,都等于波源的周期,D 对 【答案】 D9.【解析】 右边的声波从发出到反射回来所用时间为t10.5 s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t22 s山谷的宽度sv(t1t2) 3402.5 m425 m,故 C 正1 21 2确【答案】 C- - 5 - 10.【解析】 超声波在水中的传播速度为vf2.51025.8104 m/s1.45103 m/s.所以鱼群到船的距离svt 1.451030.64 m464 m.【答案】 4641 21 211.【解析】 题中木工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,由于声速是v340 m/s,木工击钉频率为f2 Hz.所以d v f340 2m170 m因此在 680 m 距离内有n4 个脉冲间隔,也就是说木工停止击钉后还能听到680 1704 次击钉声 【答案】 4 次12.【解析】 如图所示,设船发出鸣笛声于B处,旅客听到回声位置在A处,即 3 s 内汽船前进了A、B间距离l,则声波经过 2sl的距离v声t2sl2sv船t,得s m(v声v船)t 2(3404) 3 2516 m.【答案】 516 m