资源简介

第2节　波的反射和折射
[定位·学习目标]　1.知道波面、波线的概念,知道波的反射和反射定律。2.知道波的折射,知道入射角和折射角与波速之间的关系。
探究新知
知识点一　波的反射
1.波面和波线
(1)从波源发出的波经过相同传播时间到达的各点所组成的面,称为波阵面或波面。
(2)用来表示波的传播方向的线称为波线。
(3)波线与各个波面总是垂直的,如图所示。
甲　球面波
乙　平面波
2.波的反射
(1)波的反射:波从一种介质传播到另一种介质表面时,返回原来介质传播的现象称为波的反射。
(2)反射定律:反射波的波线、入射波的波线和法线在同一平面内,反射波的波线和入射波的波线分别位于法线两侧,反射角等于入射角。
(3)波的反射遵循反射定律。
知识点二　波的折射
1.波的折射:波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象,称为波的折射。
2.入射角i和折射角r与波速之间关系:=。
式中,v1和v2分别表示波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。
新知检测
1.思考判断[正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)入射波的波线与界面的夹角叫入射角。(　×　)
(2)波在均匀介质中传播时,波面的形状不变。(　√　)
(3)反射角等于入射角。(　√　)
(4)声波在不同介质中传播,波速不同。(　√　)
(5)波发生反射和折射时波的频率都不变,但波长、波速均发生变化。(　×　)
2.思维探究
(1)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什么特点提高耳朵的接收能力
(2)一列机械波从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生偏折,哪些物理量也会发生变化
【答案】 (1)在耳郭原有形状、面积的基础上增加一个手的面积,是为了增加波的反射面积来提高耳朵的接收能力。
(2)波速、波长。
要点　对波的反射和折射现象的理解及简单应用
情境探究
(1)对着峭壁大喊一声能听到回声,这是什么原理呢
(2)类比光线的反射规律,分析当波传到两种介质交界面发生反射时,会有哪些规律呢
(3)类比光线的折射规律,分析当波由一种介质进入另一种介质时会有哪些规律
【答案】 (1)是声波在峭壁上的反射。
(2)①入射线、法线、反射线在同一平面内;
②入射线与反射线分居法线两侧;
③反射角等于入射角;
④反射波的波长、频率、波速与入射波相同。
(3)①入射线、法线、折射线在同一平面内;
②入射线与折射线分居法线两侧;
③在折射中,波的频率不变,波速和波长都会发生改变。
要点归纳
1.波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象,如图甲、乙所示,一些物理量相应地发生变化,比较如下:
项目 波现象
波的反射 波的折射
传播方向 改变,i'=i 改变,r≠i
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)波的频率是由波源决定的,介质中各个质点的振动都是受迫振动,因此不论是反射还是折射,波的频率是不改变的。
(2)波速是由介质决定的,波发生反射时是在同一介质中传播,因此波速不变,波发生折射时是在不同介质中传播,因此波速改变。
(3)由v=λf知,波长是由频率和波速共同决定的。在波的反射中,由于波的频率和波速均不变,根据公式λ=可知波长不变;在波的折射中,当进入另一种介质中若波速增大,由λ=可知波长变大;反之变小。
(4)由入射角和折射角与波速之间的关系=可知,当波进入另一种介质时,若波速增大,则折射角大于入射角;反之,则小于入射角。
[例题]
一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示,若介质Ⅰ中的声速是 340 m/s。
(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;
(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度大小;
(3)若声波垂直进入介质Ⅱ,经0.4 s返回介质Ⅰ,则介质Ⅱ的深度为多少
【答案】 (1)1 700 Hz　(2)1 020 m/s　
(3)204 m
【解析】 (1)声波在介质Ⅰ中传播时,由v=λf得
介质Ⅰ中频率f== Hz=1 700 Hz,
由于波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时,频率为1 700 Hz。
(2)由v=λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。
(3)声波经=0.2 s传至介质Ⅱ底部,故介质Ⅱ的深度h=v2·=1 020×0.2 m=204 m。
[针对训练] 一列波以60°的入射角入射到两种介质的界面上,反射波线刚好与折射波线垂直,若入射波的波长为0.6 m,则反射波和折射波的波长分别为(　　)
A.0.6 m,0.35 m B.0.6 m,0.6 m
C.0.35 m,0.6 m D.0.35 m,0.35 m
【答案】 A
【解析】 反射波与入射波在同一介质中传播,波速和频率都相同,由波速公式v=λf,分析得知两波的波长相同,即反射波的波长为0.6 m。已知入射角i=60°,根据反射定律得到反射角i'=60°,由题可知,反射波线刚好与折射波线垂直,得到折射角r=30°。设入射波的波长为λ0,折射波的波长为λ,频率为f,根据折射定律有==,代入解得λ=0.35 m。故A正确,B、C、D错误。
模型·方法·结论·拓展
回声测距的三种情况
1.当声源不动时,声波遇到了障碍物后会返回继续传播,反射波与入射波在同一介质中传播速度相同,因此,入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等。设经时间t听到回声,则声源距障碍物的距离为 s=v声·。
2.当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时,设经过时间t听到回声,声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声+v)·。
3.当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时,设经过时间t听到回声,声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声-v)·。
[示例] 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,此时汽车与山崖的距离有多远 (v声=340 m/s)
【答案】 325 m
【解析】
汽车匀速行驶,速度为 v车=15 m/s,声音在空气中传播速度不变,汽车从鸣笛到听到回声,二者运动时间相同,运动过程示意图如图所示。
设汽车在A点鸣笛,A点到山崖B的距离为x1,汽车运动到C点听到回声,AC距离为x2,CB距离为x,二者运动时间均为t,则有
x1=x2+x,
x1+x=v声t,
x2=v车t,
联立解得x=325 m。
科学·技术·社会·环境
超声波测距原理
　　超声波测距是通过记录超声波发射装置发出超声波与接收器接收到超声波时的时间差来计算距离的,与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。
[示例] 在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图如图甲所示,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出汽车的速度。图乙中p1、p2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描,p1、p2之间的时间间隔Δt=1.0 s,超声波在空气中的传播速度是v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图乙可知,汽车第一次反射脉冲信号时与测速仪的距离是　　　　m,汽车在反射两个信号之间的时间内前进的距离是　　　　 m,汽车的速度是　　　　 m/s。
【答案】 68　17　17.9
【解析】 由p1、p2之间的时间间隔Δt=1.0 s,可将题图乙中的刻度看作是时间标度,由题图可以确定所要求的时间,p1和n1之间的时间间隔
t1=Δt=0.4 s,
由超声波脉冲信号发射和接收的时间间隔,可知汽车与测速仪的距离。汽车第一次反射脉冲信号时与测速仪的距离s1=v声·=68 m。
同理可知,p2和n2之间的时间间隔t2=0.3 s,
汽车第二次反射脉冲信号时与测速仪的距离
s2=v声·=51 m,
汽车在两次反射脉冲信号之间的时间内前进的距离为 s=s1-s2=17 m,
汽车两次反射脉冲信号的时间间隔为
t=Δt+-=0.95 s,
汽车的速度v=≈17.9 m/s。
1.关于波的折射现象,下列说法正确的是(　　)
A.一切波都能发生折射现象
B.发生折射时,波的传播方向一定会发生改变
C.不是所有的波都能发生折射
D.波发生折射时,波长、频率和波速都会发生变化
【答案】 A
【解析】 当波从一种介质传播到另一种介质时,一切波都能发生折射,故A正确,C错误;波的传播方向跟两种介质界面垂直时,传播方向不变,故B错误;波从一种介质传播进入另一种介质时,频率不变,波速发生变化,而波长λ=,则波长随着波速变化而变化,故D错误。
2.
(双选)如图,1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则下列说法正确的是(　　)
A.1与2的波长、频率相等,但波速不等
B.1与2的波速、频率、波长均相等
C.2与3的波速、频率、波长均相等
D.2与3的频率相等,波速、波长均不相等
【答案】 BD
【解析】 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错误,B正确;2、3是在两种不同介质中传播,波速不相等,但波源没变,因而频率相等,由v=λf得波长不相等,故C错误,D正确。
3.机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射,如果用射线表示波的传播方向,下列说法正确的是(　　)
A.入射线与反射线一定在同一平面内,法线与这一平面垂直
B.入射线与反射线可能在法线同侧
C.“回声”是声波的反射现象
D.“回声”是声波的折射现象
【答案】 C
【解析】 波的反射遵循波的反射定律,即反射线、入射线和法线在同一平面内,反射线和入射线分居法线两侧,故A、B错误;声波遇到障碍物时可发生反射,形成回声,因此“回声”是声波的反射现象,故C正确,D错误。
4.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。
(1)求该波的频率和在海水中的波速。
(2)若物体在海面上发出声音,经过0.5 s接收到回声,则海水深度为多少
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动,则经过多长时间接收到回声
【答案】 (1)340 Hz　1 530 m/s　(2)382.5 m　(3)0.498 s
【解析】 (1)波的频率f=,
解得f= Hz=340 Hz,
因波的频率不变,则在海水中的波速为v海=fλ',
解得v海=340×4.5 m/s=1 530 m/s。
(2)入射声波和反射声波速度大小相等,则海水深度为
h=v海·,
解得h=1 530× m=382.5 m。
(3)
物体与声音运动的过程示意图如图所示,设接收到回声的时间为t',有v物t'+v海t'=2h,
解得t'=0.498 s。
课时作业
基础巩固
1.(双选)下列现象属于声波反射现象的是(　　)
A.隔着墙能听到房外的人讲话
B.音响设备制作时要考虑混响效应
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
【答案】 BC
【解析】 隔着墙能听到房外的人讲话不是反射现象,A错误;混响是声波在室内多次反射的结果,B正确;夏日雷声不断是雷声经云层多次反射的结果,C正确;在水里的人能听到岸上的声音是波的折射现象,D错误。
2.关于波的折射,下列说法正确的是(　　)
A.波从一种介质进入另一种介质时,传播方向不会发生改变
B.折射角等于入射角
C.折射角的正弦值等于入射角的正弦值
D.入射角的正弦值与折射角正弦值的比值是常数
【答案】 D
【解析】 由波的折射现象及规律可知,波从一种介质进入另一种介质时,传播方向可能会发生改变,故A、B、C错误;由波的折射定律可知,入射角的正弦值与折射角正弦值的比值是常数,D正确。
3.对于波长为100 m的声波,下列说法正确的是(　　)
A.在同一介质中,比波长为20 m的声波传播快
B.在空气中的频率比在水中大
C.声波能发生折射,且折射后频率发生变化
D.声波能发生反射,且反射后波速不变
【答案】 D
【解析】 声波在同一种介质中传播,波速相等,故A错误;同一种声波的频率只跟波源有关,跟介质和折射、反射现象无关,所以在空气和水中的频率相同,B、C错误;声波发生反射,因在同一介质中传播,波速不变,D正确。
4.一列水波由深水区进入浅水区,入射波与界面夹角为45°,折射波与界面夹角为60°,则下列说法正确的是(　　)
A.波在深水区与浅水区的波速相同,频率不同,波长不同
B.波在浅水区与深水区中传播时,波速、频率、波长都相同
C.深水区中的波速、波长比浅水区中小
D.深水区中的波速、波长比浅水区中大
【答案】 D
【解析】
波由深水区进入浅水区,频率不变,而波与界面的夹角由45°变为60°,如图所示。当波线a到达界面A点,设b波线刚好到达B点,此时AB与波线垂直,刚好在同一波面上,设经Δt,b波线也刚到达界面上B'点,此时a波线已在浅水区传到A'处,B'A' 刚好也是波面,且与波线垂直,由波线与界面的夹角知BB'>AA',设该波在深水区的波速为v1,在浅水区波速为v2,则BB'=v1·Δt,AA'=v2·Δt,所以有v1>v2,由v=λf知λ1>λ2,故选D。
5.一渔船用频率为f、在水中波长为λ的超声波(一种机械波)来探测远处鱼群的方位,测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为t,则该超声波的波速大小和鱼群与渔船之间的距离分别为(忽略船和鱼群的运动)(　　)
A.λf,λft B.,λft
C.λf,λft D.λf,2λft
【答案】 A
【解析】 该超声波的波速大小为v=λf;鱼群与渔船之间的距离为x=v·=λft。
6.如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象。已知波在介质Ⅰ中的速度为v1,波在介质Ⅱ中的波速为v2。则v1∶v2为(　　)
A.1∶ B.∶1
C.∶ D.∶
【答案】 C
【解析】 根据折射定律=,可得==∶,所以选项C正确。
7.利用超声波遇到物体会反射,可测定物体运动的有关参量。如图a所示中的仪器A和B通过电缆线连接,B为超声波发射与接收一体化装置,而仪器A为B提供超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形。现在固定装置B,并将它对准匀速行驶的小车C,使其每隔固定时间t0发射一个短促的超声波脉冲,如图b中幅度大的波形。而B接收到的由小车C反射回来的超声波经仪器A处理后显示如图b中幅度较小的波形。反射波滞后的时间已在图中标出,其中t0和Δt为已知量,另外还知道该测定条件下声波在空气中的速度为v0,则根据所给信息,判断小车的运动方向应　　　　(选填“向左”或“向右”),小车相邻两次反射超声波脉冲的时间间隔为　　　　,速度大小为　　　　。
【答案】 向右　t0+Δt　
【解析】 由屏幕上显示的波形可以看出,反射波滞后于发射波的时间越来越长,说明小车离信号源的距离越来越远,小车向右运动。由题图b可得,小车相邻两次反射超声波脉冲的时间间隔为t1=t0+(t+Δt)-t=t0+Δt,小车在此时间内前进的距离为s=v0,小车的速度为v=
=。
能力提升
8.(双选)下列说法正确的是(　　)
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】 BC
【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,B正确;只有波线才表示波的传播方向,选项C正确,D错误。
9.(双选)一声波在空气中的波长为40 cm,速度为340 m/s,当折射入介质1中后,波长变为 100 cm,下列说法正确的是(　　)
A.在空气中的频率为8.5 Hz
B.在空气中的频率为850 Hz
C.在介质1中的传播速度为85 m/s
D.在介质1中的传播速度为850 m/s
【答案】 BD
【解析】 在空气中的频率为f== Hz=850 Hz,故A错误,B正确;根据波在不同介质中传播频率不变可知,声波进入介质1后的频率还是850 Hz,则传播速度为 v'=fλ'=850×
1 m/s=850 m/s,故C错误,D正确。
10.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(　　)
A.170 m B.340 m C.425 m D.680 m
【答案】 C
【解析】 右边声波从发出到反射回来时间为t1=0.5 s,左边声波从发出到反射回来时间为t2=2 s,根据题意得,声音传播整个山谷的距离所用时间为,故宽度d=v()=425 m。
11.
如图所示,是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况,由图判断下列说法正确的是(　　)
A.入射角大于折射角,声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速
B.入射角大于折射角,Ⅰ可能是空气,Ⅱ可能是水
C.入射角小于折射角,Ⅰ可能是钢铁,Ⅱ可能是空气
D.介质Ⅰ中波速v1与介质Ⅱ中波速v2满足 =
【答案】 A
【解析】 题图中MN为介质界面,虚线为法线,i为入射角,r为折射角,从题图可直接看出入射角大于折射角(i>r),则选项C错误;根据折射规律有=>1,所以v1>v2,选项D错误,A正确;声波在液体、固体中的速度大于在气体中的速度,选项B错误。
12.甲、乙两人平行站在一堵墙前面,二人相距2a,距离墙均为 a,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 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=。甲、乙两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'===2t。
13.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。已知某超声波频率为1.0×105 Hz,某时刻该超声波在水中传播的波的图像如图所示。
(1)从该时刻开始计时,画出x=7.5×10-3 m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期)。
(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s,求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)。
【答案】 (1)图见解析　(2)3 000 m
【解析】 (1)该波的周期为T==1×10-5 s,由波的图像知,此时x=7.5×10-3 m处的质点位于负的最大位移处,所以,从该时刻开始计时,该质点的振动图像如图所示。
(2)由波形图读出波长λ=15×10-3 m,由波速公式得v=λf,鱼群与渔船的距离为x=vt,联立代入数据得x=3 000 m。(共39张PPT)
第2节　波的
反射和折射
[定位·学习目标]　
1.知道波面、波线的概念,知道波的反射和反射定律。2.知道波的折射,知道入射角和折射角与波速之间的关系。
探究·必备知识
「探究新知」
知识点一　波的反射
1.波面和波线
(1)从波源发出的波经过相同 到达的各点所组成的面,称为波阵面或波面。
(2)用来表示波的 的线称为波线。
(3)波线与各个波面总是垂直的,如图所示。
传播时间
甲　球面波 乙　平面波
传播方向
2.波的反射
(1)波的反射:波从一种介质传播到另一种介质表面时, 原来介质传播的现象称为波的反射。
(2)反射定律:反射波的波线、入射波的波线和法线在同一平面内,反射波的波线和入射波的波线分别位于法线 侧,反射角 入射角。
(3)波的反射遵循 。
返回
两
等于
反射定律
知识点二　波的折射
进入
1.波的折射:波在传播过程中,由一种介质 另一种介质时, 发生偏折的现象,称为波的折射。
式中,v1和v2分别表示波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。
传播方向
「新知检测」
1.思考判断[正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)入射波的波线与界面的夹角叫入射角。(　 　)
(2)波在均匀介质中传播时,波面的形状不变。(　 　)
(3)反射角等于入射角。(　 　)
(4)声波在不同介质中传播,波速不同。(　 　)
(5)波发生反射和折射时波的频率都不变,但波长、波速均发生变化。
(　 　)
×
√
√
√
×
2.思维探究
(1)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什么特点提高耳朵的接收能力
【答案】 (1)在耳郭原有形状、面积的基础上增加一个手的面积,是为了增加波的反射面积来提高耳朵的接收能力。
(2)一列机械波从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生偏折,哪些物理量也会发生变化
【答案】 (2)波速、波长。
突破·关键能力
要点　对波的反射和折射现象的理解及简单应用
「情境探究」
(1)对着峭壁大喊一声能听到回声,这是什么原理呢
【答案】 (1)是声波在峭壁上的反射。
(2)类比光线的反射规律,分析当波传到两种介质交界面发生反射时,会有哪些规律呢
【答案】 (2)①入射线、法线、反射线在同一平面内;
②入射线与反射线分居法线两侧;
③反射角等于入射角;
④反射波的波长、频率、波速与入射波相同。
(3)类比光线的折射规律,分析当波由一种介质进入另一种介质时会有哪些
规律
【答案】 (3)①入射线、法线、折射线在同一平面内;
②入射线与折射线分居法线两侧;
③在折射中,波的频率不变,波速和波长都会发生改变。
1.波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象,如图甲、乙所示,一些物理量相应地发生变化,比较如下:
「要点归纳」
项目 波现象
波的反射 波的折射
传播方向 改变,i'=i 改变,r≠i
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)波的频率是由波源决定的,介质中各个质点的振动都是受迫振动,因此不论是反射还是折射,波的频率是不改变的。
(2)波速是由介质决定的,波发生反射时是在同一介质中传播,因此波速不变,波发生折射时是在不同介质中传播,因此波速改变。
[例题] 一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示,若介质Ⅰ中的声速是 340 m/s。
(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;
【答案】 (1)1 700 Hz
(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度大小;
【答案】 (2)1 020 m/s
【解析】(2)由v=λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。
(3)若声波垂直进入介质Ⅱ,经0.4 s返回介质Ⅰ,则介质Ⅱ的深度为多少
【答案】 (3)204 m
[针对训练] 一列波以60°的入射角入射到两种介质的界面上,反射波线刚好与折射波线垂直,若入射波的波长为0.6 m,则反射波和折射波的波长分别为(　　)
A.0.6 m,0.35 m B.0.6 m,0.6 m
C.0.35 m,0.6 m D.0.35 m,0.35 m
A
提升·核心素养
「模型·方法·结论·拓展」
回声测距的三种情况
[示例] 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,此时汽车与山崖的距离有多远 (v声=340 m/s)
【答案】 325 m
【解析】 汽车匀速行驶,速度为 v车=15 m/s,声音在空气中传播速度不变,汽车从鸣笛到听到回声,二者运动时间相同,运动过程示意图如图所示。
设汽车在A点鸣笛,A点到山崖B的距离为x1,汽车运动到C点听到回声,AC距离为x2,CB距离为x,二者运动时间均为t,则有
x1=x2+x,
x1+x=v声t,
x2=v车t,
联立解得x=325 m。
「科学·技术·社会·环境」
超声波测距原理
超声波测距是通过记录超声波发射装置发出超声波与接收器接收到超声波时的时间差来计算距离的,与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。
[示例] 在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图如图甲所示,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出汽车的速度。图乙中p1、p2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描,p1、p2之间的时间间隔Δt=1.0 s,超声波在空气中的传播速度是v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图乙可知,汽车第一次反射脉冲信号时与测速仪的距离是　　 m,汽车在反射两个信号之间的时间内前进的距离是　　 m,汽车的速度是　　　　 m/s。
68
17
17.9
检测·学习效果
1.关于波的折射现象,下列说法正确的是(　　)
A.一切波都能发生折射现象
B.发生折射时,波的传播方向一定会发生改变
C.不是所有的波都能发生折射
D.波发生折射时,波长、频率和波速都会发生变化
A
2.(双选)如图,1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则下列说法正确的是(　 　)
A.1与2的波长、频率相等,但波速不等
B.1与2的波速、频率、波长均相等
C.2与3的波速、频率、波长均相等
D.2与3的频率相等,波速、波长均不相等
BD
【解析】 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错误,B正确;2、3是在两种不同介质中传播,波速不相等,但波源没变,因而频率相等,由v=λf得波长不相等,故C错误,D正确。
3.机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射,如果用射线表示波的传播方向,下列说法正确的是(　　)
A.入射线与反射线一定在同一平面内,法线与这一平面垂直
B.入射线与反射线可能在法线同侧
C.“回声”是声波的反射现象
D.“回声”是声波的折射现象
C
【解析】 波的反射遵循波的反射定律,即反射线、入射线和法线在同一平面内,反射线和入射线分居法线两侧,故A、B错误;声波遇到障碍物时可发生反射,形成回声,因此“回声”是声波的反射现象,故C正确,D错误。
4.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。
(1)求该波的频率和在海水中的波速。
【答案】 (1)340 Hz　1 530 m/s
(2)若物体在海面上发出声音,经过0.5 s接收到回声,则海水深度为多少
【答案】 (2)382.5 m　
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动,则经过多长时间接收到回声
【答案】 (3)0.498 s
【解析】(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示,设接收到回声的时间为t',有v物t'+v海t'=2h,
解得t'=0.498 s。
感谢观看

展开更多......

收起↑