2024-2025学年新教材高中物理第3章机械波2波的反射和折射练习含解析鲁科版选择性必修1

PAGE8-波的反射和折射(25分钟·70分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)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】选B、C。不管是平面波,还是球面波,其波面与波线均垂直,故选项A不符合题意,选项B符合题意;只有波线才表示波的传播方向,波面不表示波的传播方向,故选项C符合题意,D不符合题意。2.(多选)下列现象中属于声波反射现象的是 ()A.隔着墙能听到房间外面有人讲话B.音响设备制作时要考虑混合效应C.夏日的雷声有时轰鸣不绝D.在水里的人能听到岸上的声音【解析】选B、C。反射现象是波在同一种介质中的传播,故B、C正确;波在不同种介质中传播是折射现象,D不正确;A是在另一种介质的另一面不是反射现象,故A错误。3.(多选)已知某声波在水中的速度v水大于在空气中的速度v空,该声波从空气射入水里,入射角i从零起先渐渐增大时,下列说法中正确的是 ()A.比值不变B.比值不变C.比值是一个大于1的常数D.比值是一个小于1的常数【解题指南】解答本题时应理解以下两点:(1)依据波的折射定律可知=。(2)入射角变更时,折射角也随之变更,但由两种介质的性质确定,保持不变。【解析】选B、D。由波的折射定律知=,速度由介质确定,所以为由两种介质确定的常数,故A错、B正确;又因为v水>v空,即是一个小于1的常数,故C错、D正确。4.如图所示1、2、3中分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则 ()A.2与1的波长、频率相等,波速不相等B.2与1的波速、频率相等,波长不相等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、波长均不相等【解析】选D。反射波2的波长、频率、波速与入射波1的波长、频率、波速都相等,故A、B均错误;折射波3的波长、波速与入射波1的波长、波速都不相等,但频率是相等的,故C错误、D正确。【总结提升】波的反射和折射问题中的规律(1)频率是由振源确定的。介质中各个质点的振动都是受迫振动,无论是发生反射还是折射,波的频率是不变更的。(2)波速是由介质确定的。波的反射是在同一种介质中传播的,因此波速不变;波的折射是在不同介质中传播的,因此波速变更。(3)波长是由波速和频率共同确定的。在波的反射中,由于波的频率和波速均不变,依据公式λ=可知波长不变更;在波的折射中,当进入新的介质中波速变更,依据公式λ=可知波长也变更。【补偿训练】(多选)如图为某列波从介质1入射到介质2的波线分布,已知该波在介质1中的周期T1、频率f1、波长λ1、波速v1,在介质2中的周期T2、频率f2、波长λ2、波速v2,则下列推断正确的是 ()A.T1>T2 B.f1>f2C.v1>v2 D.λ1>λ2【解析】选C、D。折射现象中,折射前后,波的周期与频率不变,A、B错。从题图可知入射角i大于折射角r,由折射定律公式=得,v1>v2,C正确。再结合v=λf可知,λ1>λ2,D正确。5.(多选)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、波速均发生变更D.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速均发生变更【解析】选B、D。波发生反射时在同一种介质中,因此波长、波速和频率不变,A错误、B正确;波发生折射时在不同种介质中,波速发生变更,但频率由振源确定,波的频率不变,由v=λf可知波长也发生变更,C错误、D正确。6.一束光线和水面成30°角,从空气射向水面,在水面同时产生了反射和折射,若反射光线和折射光线正好垂直,则反射角和折射角分别为 ()A.30°、30° B.30°、60°C.60°、30° D.60°、60°【解析】选C。如图,入射光线与界面的夹角是30°,所以入射角为90°-30°=60°反射角等于入射角也为60°,所以反射光线与界面的夹角为30°;因为折射光线与反射光线垂直,所以折射光线与界面的夹角为90°-30°=60°,因此折射角为90°-60°=30°;故选C。二、非选择题(本题共2小题,共34分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(16分)(2024·全国卷Ⅱ)声波在空气中的传播速度为340m/s,在钢铁中的传播速度为4900m/s。一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端而发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s,则桥的长度为________m。若该声波在空气中的波长为λ,则它在钢铁中的波长为λ的________倍。

【解析】设声音在钢铁中的传播时间为t1,在空气中传播时间为t2,桥长为s。则s=340t2=4900t1,而t2-t1=1s,可得s≈365m;由λ=,频率不变,所以==。答案:3658.(18分)随着我国经济的快速增长,旅游事业快速发展,其中回来大自然的滨海游、生态游等休闲度假游备受人们的宠爱。如图所示,一艘汽船以4m/s的速度在无风河面上航行,船上发出一声鸣笛,旅客在3s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?【解析】如图所示,汽船发出鸣笛声于A处,旅客听到回声位置在B处,若3s内汽船前进了距离l,则声波经过2s-l的距离。v声t=2s-l=2s-v船t,得,s==m=516m。答案:516m(15分钟·30分)9.(4分)(多选)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状况完全一样D.同一波面上的两个位置的质点振动步调可能相反【解析】选B、C。振动相同的点在同一时刻组成的面,叫作波面,A错误;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;波面是同一时刻振动相同的点连线组成的,其上各点振动状况一样,C正确,D错误。10.(4分)甲、乙两人平行站在一堵又高又宽的墙前面,二人相距2a,距墙均为a,当甲开了一枪后,乙在t时间后听到第一声枪响,则乙听到其次声枪响的时间为 ()A.甲开枪t后 B.甲开枪2t后C.甲开枪3t后 D.甲开枪4t后【解析】选B。设声速为v,乙听到第一声枪响必定是甲开枪的声音干脆传到乙的耳朵中,故t=①;甲、乙两人与墙的位置如图所示,乙听到的其次声枪响必定是墙反射的枪声,由声波的反射定律和几何关系得:AC=BC=AB=2a;故乙听到其次声枪响的时间t′==②,由①②得:t′=2t,故选B。11.(4分)(多选)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.同样响度的声音在房间里比在旷野里听起来洪亮些D.在火车站候车大厅中,我们有时听不清播音员的声音【解析】选B、C、D。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;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;同样高的声音在房间里比在旷野里听起来洪亮些,描述的是声音的反射现象,选项C符合题意;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。12.(8分)一列平面波,以30°的入射角投射到两种介质的交界面,发生折射,折射角为45°,若入射波的波长为10cm,则折射波的波长是多少?【解析】依据折射定律=,又因为v=λf,f1=f2,有===所以λ2≈14.14cm。答案:14.14cm13.(10分)如图所示,某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时发生反射和折射,若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°,此波在乙介质中的波速为1.2×105km/s,则(1)该波的折射角为______。

(2)该波在甲介质中的传播速度为多少?(3)该波在两种介质中的波长比为多少?【解析】(1)由反射定律可得反射角为60°,由题图的几何关系可得折射角为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)因波长λ=,又因为波在两种介质中的频率相同,则===。答案:(1)30°(2)2.08×105km/s(3)【补偿训练】有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波,显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此种示波器可以测量液体中的声速,试验装置的一部分如图甲所示:管内盛满液体,音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的放射器发出,被接收器接收。图乙为示波器的显示屏,屏上所显示的上、下两列波形分别为放射信号与接收信号。若已知放射的脉冲信号频率为f=2000Hz,放射器与接收器的距离为x=1.30m,求管内液体中的声速。(已知所测声速应在1300～1600m/s之间。结果保留两位有效数字)【解析】设脉冲信号的周期为T,从示波器显示的波形可以看出,图乙中