1、第第 2 课时课时 机械振动和机械波机械振动和机械波 光光 高考命题 点 命题轨迹 情境图 机械振动 和机械波 与光的组 合 2016 1 卷 34, 3 卷 34 16(1)34 题 16(3)34 题 17(1)34 题 17(2)34 题 17(3)34 题 18(2)34 题 2017 1 卷 34, 2 卷 34, 3 卷 34 2018 2 卷 34, 3 卷 34 2019 1 卷 34,3 卷 34 18(3)34 题 19(1)34 题 19(3)34 题 电磁波与 机械波的 组合 2015 1 卷 34, 2 卷 34 15(1)34 题 15(2)34 题 18(1)34
2、 题 2016 2 卷 34 2018 1 卷 34 物理光学 与机械波 的组合 34 模块 实验 2019 2 卷 34 19(2)34 题 例 1 (2019 全国卷 34)(1)一简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 tT 2时刻，该波的波形图如 图 1(a)所示，P、Q 是介质中的两个质点图(b)表示介质中某质点的振动图像下列说法正 确的是_(填正确答案标号) 图 1 A质点 Q 的振动图像与图(b)相同 B在 t0 时刻，质点 P 的速率比质点 Q 的大 C在 t0 时刻，质点 P 的加速度的大小比质点 Q 的大 D平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示 E在 t0 时刻，质点
3、 P 与其平衡位置的距离比质点 Q 的大 (2)如图 2，一艘帆船静止在湖面上， 帆船的竖直桅杆顶端高出水面 3 m距水面 4 m 的湖底 P 点发出的激光束， 从水面出射后恰好照射到桅杆顶端， 该出射光束与竖直方向的夹角为 53 (取 sin 53 0.8)已知水的折射率为4 3. 图 2 求桅杆到 P 点的水平距离； 船向左行驶一段距离后停止，调整由 P 点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为 45 时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离 答案 (1)CDE (2)7 m 5.5 m 解析 (1)tT 2时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a)中质点
4、Q 在 tT 2时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动，所以质 点 Q 的振动图像与题图(b)不同，平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如题图(b)所示，选 项 A 错误，D 正确；在 t0 时刻，质点 P 处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离 最大，加速度最大，而质点 Q 运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在 t0 时刻，质 点 P 的速率比质点 Q 的小，质点 P 的加速度比质点 Q 的大，质点 P 与其平衡位置的距离比 质点 Q 的大，选项 B 错误，C、E 正确 (2)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 x1，到 P 点的水平距离为 x2；桅杆
5、距水面的 高度为 h1，P 点处水深为 h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为 ，由几何关系有 x1 h1tan 53 x2 h2tan 由折射定律有：sin 53 nsin 设桅杆到 P 点的水平距离为 x， 则 xx1x2 联立式并代入题给数据得：x7 m 设激光束在水中与竖直方向的夹角为 45 时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为 i 由折射定律有：sin insin 45 设船向左行驶的距离为 x，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 x1，到 P 点的 水平距离为 x2，则：x1x2xx x1 h1 tan i x2 h2 tan 45 联立式并代入题给数据得： x()6 23 m
6、5.5 m 拓展训练 1 (2019 全国卷 34)(1)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动 片上振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源两波源发出的波在水 面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样关于两列波重叠区域内水面上振动的质 点，下列说法正确的是_ A不同质点的振幅都相同 B不同质点振动的频率都相同 C不同质点振动的相位都相同 D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同 E同一质点处，两列波的相位差不随时间变化 (2)如图 3，直角三角形 ABC 为一棱镜的横截面，A90 ，B30 .一束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂直于 AC
7、边射出 图 3 求棱镜的折射率； 保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 BC 边上恰好有光线射出求此时 AB 边上入射角的正弦 答案 (1)BDE (2) 3 3 2 2 解析 (1)在波的干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和，质点在振动减弱 区的振幅是两列波振幅之差，A 项错误；沿波的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点 的相位不都相同，C 项错误；两波源振动频率相同，其他各质点均做受迫振动，故频率均与 振源频率相同，周期均与振动片的周期相同，B、D 项正确；同一质点到两波源的距离确定， 故波程差恒定，即相位差保持不变，E 正确 (2)光路图及相关量如图所示光束
8、在 AB 边上折射，由折射定律得 sin i sin n 式中 n 是棱镜的折射率由几何关系可知 60 由几何关系和反射定律得 B 联立式，并代入 i60 得 n 3 设改变后的入射角为 i，折射角为 ，由折射定律得 sin i sin n 依题意，光束在 BC 边上的入射角为全反射的临界角 c，且 sin c1 n 由几何关系得 c30 由式得入射角的正弦为 sin i 3 2 2 拓展训练2 (2019 河南安阳市下学期二模)(1)如图4甲所示为一列简谐横波在t2 s时的波 形图，图乙为介质中平衡位置在 x1.5 m 处的质点的振动图象P 是平衡位置在 x2 m 处 的质点，则下列说法正确
9、的是( ) 图 4 At2 s 时，x1.5 m 处质点的振动速度为 0.5 m/s Bt2 s 时，x1.0 m 处质点的位移为 4 cm C该简谐横波沿 x 轴的负方向传播 D01 s 时间内，P 向 y 轴正方向运动 E03 s 时间内，P 运动的路程为 12 cm (2)如图 5 所示，一容器内装有深为 h 的某透明液体，容器底部为平面镜，到容器底部的距离 为h 2处有一点光源 L，可向各个方向发光已知该透明液体的折射率为 n，液面足够宽，真空 中光的传播速度为 c，求： 图 5 能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间 t； 液面上有光射出的区域的面积 S. 答案 (1)BCE (2
10、)nh 2c 9h2 4n21 解析 (1)由题图可知波长 2 m，T4 s，则波速 v T0.5 m/s；此为波的传播速度，并非 质点的振动速度， 选项 A 错误； 质点的振幅为 4 cm， t2 s 时， x1 m 处质点位于波峰位置， 位移为 A4 cm，选项 B 正确；t2 s 时，x1.5 m 处质点沿 y 轴负方向运动，则该波沿 x 轴负方向传播，选项 C 正确；01 s 时间内，质点 P 由波峰向平衡位置运动，沿 y 轴负方向 运动， 选项 D 错误； t0 时， 质点 P 位于波峰， 故经过 3 s 质点 P 经过的路程为 s3A12 cm， 选项 E 正确 (2)光在液体中的
11、速度为 vc n 在液体中垂直液面射出时经过的时间 t 最短，则有h 2vt 解得：tnh 2c； 设光在液面上发生全反射的临界角为 C，则有 sin C1 n 液面有光射出的区域为圆形，设其半径为 r，则由于容器底面为平面镜，有 r3h 2 tan C 解得：r 3h 2 n21 液面上有光射出的区域的面积 Sr2 解得：S 9h2 4n21. 例 2 (2019 山东济南市 3 月模拟)(1)如图 6 甲所示， 在平静的水面下深 h 处有一个点光源 S， 它发出的两种不同颜色的 a 光和 b 光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的 中间为由 a、b 两种单色光所构成的复色光圆形
12、区域，周围为环状区域，且为 a 光的颜色(见 图乙)，设 b 光的折射率为 nb，则下列说法正确的是_ 图 6 A在水中，a 光的波长比 b 光小 B水对 a 光的折射率比 b 光小 C在水中，a 光的传播速度比 b 光大 D复色光圆形区域的面积为 S h2 nb21 E在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a 光的干涉条纹比 b 光窄 (2)有两列简谐横波 a、b 在同一介质中沿 x 轴正方向传播，速度均为 v5 m/s.在 t0 时，两 列波的波峰正好在 x2.5 m 处重合，如图 7 所示 图 7 求 t0 时，两列波的波峰重合处的所有位置； 至少经多长时间 x0 处的质点位移达到最大值 答案
13、 (1)BCD (2)x(2.5 20n) m(n0,1,2,3，) 3.5 s 解析 (1)a 光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，知 a 光的临界角较大，根据 sin C1 n，知 a 光的折射率较小，频率也小，再由 vc nf 可知，在水中，a 光的传播速度比 b 光大，a 光 的波长比 b 光大，故 B、 C 正确， A 错误； 依据 sin C1 n，结合几何关系，可知， r h2r2 1 nb， 故复色光圆形区域的面积为 Sr2 h2 nb21，故 D 正确；a 光的折射率小，波长长，根据双 缝干涉条纹与波长成正比，可知相同条件下，a 光的干涉条纹比 b 光宽，故 E 错误 (2)从
14、题图中可以看出两列波的波长分别为： a2.5 m，b4.0 m 两列波波长的最小公倍数为：s20 m t0 时，两列波的波峰重合处的所有位置为：x(2.5 20n) m(n0,1,2,3) 在 x0 左侧，x0 处的质点离两列波的波峰重合处最近点的距离为：x17.5 m(或者写 出：x17.5 m) x0 处的质点位移达到最大值至少需用时：tx v 解得：t3.5 s. 拓展训练 3 (2019 东北三省四市教研联合体模拟)(1)插针法测量半圆形玻璃砖的折射率 将 半圆形玻璃砖平放在白纸上，在白纸上先画出玻璃砖的轮廓，并确定其圆心 O 的位置再画 出一条通过圆心 O 的直线，将两枚大头针 P1
15、、P2 竖直插在这条直线上，如图 8 所示 图 8 为了确定入射光线 P2P1的折射光线方向，至少需要在玻璃砖另一侧插入_枚大头 针； 若测得入射光线与 ON 的夹角为 ，折射光线与 OM 的夹角为 ，则该玻璃砖的折射率为 _ (2)甲、乙两列横波传播速度相同，分别沿 x 轴负方向和 x 轴正方向传播，t0时刻两列波的前 端刚好分别传播到质点 A 和质点 B，如图 9 所示，设 t0时刻为计时起点，已知甲波的频率为 5 Hz，求： 图 9 t0时刻之前，x 轴上的质点 C 振动了多长时间？ 在 t0时刻之后的 0.9 s 内，x0 处的质点位移为6 cm 的时刻 答案 (1)1 cos cos
16、 (2)0.1 s 0.2 s 和 0.6 s 解析 (1)作出光路图，如图 由图可知只需要一根大头针就可以确定出折射光线； 由题图可知，入射角 i90 ，折射角 r90 ， 根据折射定律得：nsin i sin r sin 90 sin 90 cos cos . (2)由题中条件可知，甲波的周期为：T甲 1 f甲0.2 s 由题图知 甲4 m，乙8 m 波速为：v甲f甲20 m/s 乙波的周期为：T乙 乙 v 0.4 s 由题图可知，C 点开始振动的时刻距图中时刻为： tC1 4T 乙0.1 s 即 t0时刻之前，质点 C 已振动了 0.1 s. x0 处的质点位移为6 cm，表明两列波的波
17、峰同时到达 x0 处 甲波的波峰到达 x0 处的时刻为： t甲mT甲(m0、1、2、3) 乙波的波峰到达 x0 处的时刻为： t乙(n1 2)T 乙(n0、1、2、3) t甲t乙 解得：m2n1 n0 时，m1，t0.2 s n1 时，m3，t0.6 s n2 时，m5，t1 s 可知：在之后的 0.9 s 内，x0 处的质点位移为6 cm 的时刻为 0.2 s 和 0.6 s. 拓展训练 4 (2019 四川达州市第二次诊断)(1)直线 P1P2过均匀玻璃球球心 O，细光束 a、b 平行且关于 P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图 10 所示a、b 光相比_ 图 10 A玻璃对 a 光的
18、折射率较小 Bb 光在玻璃中的传播速度较大 Cb 光在玻璃中的传播时间较长 D用同一双缝干涉实验装置做实验，a 光的相邻两明条纹之间的距离大 E用同一衍射实验装置做实验，b 光的衍射条纹宽度相等且比 a 光的宽 (2)如图 11，一列简谐横波沿 x 轴传播，实线为 t10 时刻的波形图，虚线为 t20.05 s 时的波 形图 图 11 若波沿 x 轴正方向传播且 2Tt2t13T (T 为波的周期)，求波速； 若波速 v260 m/s，则从 t10 时刻起 x2 m 处的质点第三次运动到波谷所需的时间 答案 (1)ACD (2)220 m/s 9 260 s 解析 (1)由光路图可知，a 光在
19、玻璃中的偏折程度较小，即玻璃对 a 光的折射率较小，选项 A 正确；根据 nc v可知 v c n，则 b 光在玻璃中的传播速度较小，选项 B 错误；b 光在玻璃中 的传播距离较大，速度较小，根据 tx v可知，b 光在玻璃中传播的时间较长，选项 C 正确；a 光的折射率较小，波长较大，则根据 xl d 可知用同一双缝干涉实验装置做实验，a 光的相 邻两明条纹之间的距离大；用同一衍射实验装置做实验，a 光衍射比 b 光明显，且衍射条纹 宽度不相等，选项 D 正确，E 错误 (2)波沿 x 轴正向传播，由图象可知：4 m； 在 t 时间内：t2t1(n3 4)T 因为 2Tt2t13T，则 n2
20、，此时11 4 T0.05 s， 解得 T 1 55 s，v T220 m/s 若波速 v260 m/s，则在 t0.05 s 内传播的距离为 xvt13 m31 4 则波沿 x 轴负方向传播，此时周期为 T v 1 65 s， 则从 t10 时刻起 x2 m 处的质点第三次运动到波谷所需的时间 t2T1 4T 9 260 s. 例 3 (2019 福建福州市期末质量检测)(1)如图 12 所示， 半圆形玻璃砖按图中实线位置放置， 直径与 BD 重合一束白光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直 BD 射到圆心 O 点上使 玻璃砖绕 O 点逆时针缓慢地转过角度 (0 90 )，观察到折射光斑和反射
21、光斑在弧形屏上 移动在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是_ 图 12 A在弧形屏上可以观察到反射光的色散现象 B在弧形屏上可以观察到折射光的色散现象 C红光在玻璃砖中传播速度最小 D折射光斑在弧形屏上沿顺时针方向移动 E玻璃砖旋转过程弧形屏上最先消失的一定是紫光 (2)让一根均匀软绳的绳端 M 点在垂直于软绳的方向上做简谐运动，软绳上会形成横波波形， 如图 13 甲所示已知软绳端点 M 的振动图象如图乙观察发现，当 t1 s 时，软绳上各点 都已经开始振动在 t1.1 s 时刻，M、N 平衡位置之间只有一个波峰，且 N 点处在平衡位 置，M、N 两点平衡位置之间距离 d0.6 m求： 图 13
22、 波长和传播速度； 从端点 M 起振开始计时，绳上 N 点第五次运动到波峰位置的时间 答案 (1)BDE (2)见解析 解析 (2)由题图乙可知，波传播的周期 T0.2 s，在 t1.1 s 时，M 点处于平衡位置且振 动方向向上 由题意知，有两种可能 第一种：当 1d0.6 m 时，v11 T 0.6 0.2 m/s3 m/s 第二种：当 d3 22，即 2 2 3d0.4 m 时，v2 2 T 0.4 0.2 m/s2 m/s； 由题图乙可知，t0 时，M 点振动方向向下，绳上 N 点第五次到达波峰位置的时间：td v 3 4T4T 当 vv13 m/s 时，t1 d v1 3 4T4T1
23、.15 s 当 vv22 m/s 时，t2 d v2 3 4T4T1.25 s. 拓展训练 5 (2019 湖北恩施州教学质量检测)(1)下列说法正确的是_ A全息照相主要是利用了光的干涉 B单反相机的增透膜利用了光的偏振 C用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉 D障碍物的尺寸比光的波长大得多时，一定不会发生衍射现象 E人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样 (2)如图 14 所示为一列简谐横波沿 x 轴传播在 t0 时刻的波形图，图中 P、Q 为平衡位置分 别为 x16 m、x210 m 的两个质点，质点 P 的振动方程为 y0.2cos 2t(m)，质点 Q 从
24、t0 时刻开始，经过5 6 s 第一次到达波峰求： 图 14 这列波传播的方向及传播的速度； x324 m 处的质点在 t6 1 12 s 时的位移及振动的方向 答案 (1)ACE (2)见解析 解析 (2)由质点的振动方程 y0.2cos 2t(m)可知： 波的传播周期 T1 s；波速 v T24 m/s 由于5 6 s 5 6T，质点 Q 从 t0 时刻开始，经过 5 6 s 第一次到达波峰，由此判断波沿 x 轴负方 向传播； 由波的传播方向及质点的振动方向的关系可知，x24 m 处的质点在 t0 时刻在平衡位置 沿 y 轴正方向振动； 因此 x24 m 处的质点的振动方程为 y0.2si
25、n 2t(m)， 则 t6 1 12 s 时，x24 m 处的质点的位移：y0.2sin 26 1 12(m)0.1 m； 1 12 s T 40.25 s， 根据波动与振动的关系可知，此质点正沿 y 轴正方向振动 例 4 (2019 全国卷 34)(1)如图 15，长为 l 的细绳下方悬挂一小球 a，绳的另一端固定在 天花板上 O 点处，在 O 点正下方3 4l 的 O处有一固定细铁钉将小球向右拉开，使细绳与竖 直方向成一小角度(约为 2 )后由静止释放，并从释放时开始计时当小球 a 摆至最低位置时， 细绳会受到铁钉的阻挡设小球相对于其平衡位置的水平位移为 x，向右为正下列图像中， 能描述小
26、球在开始一个周期内的 xt 关系的是_ 图 15 (2)某同学利用图 16 所示装置测量某种单色光的波长实验时，接通电源使光源正常发光； 调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹回答下列问题： 图 16 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_； A将单缝向双缝靠近 B将屏向靠近双缝的方向移动 C将屏向远离双缝的方向移动 D使用间距更小的双缝 若双缝的间距为 d，屏与双缝间的距离为 l，测得第 1 条暗条纹到第 n 条暗条纹之间的距离 为 x，则单色光的波长 _； 某次测量时，选用的双缝的间距为 0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为 1.20 m，第 1 条暗 条纹到第 4 条暗条纹之
27、间的距离为 7.56 mm.则所测单色光的波长为_ nm(结果保留 3 位有效数字) 答案 (1)A (2)B dx n1l 630 解析 (1)由单摆的周期公式 T2 L g可知，小球在钉子右侧时，振动周期为在左侧时振动 周期的 2 倍，所以 B、D 项错误；由机械能守恒定律可知，小球在左、右最大位移处距离最 低点的高度相同，但由于摆长不同，所以小球在左、右两侧摆动时相对平衡位置的最大水平 位移不同，当小球在右侧摆动时，最大水平位移较大，故 A 项正确 (2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式 xl d 可知，需要 减小双缝到屏的距离 l 或增大双缝间的距离 d，故
28、B 项正确，A、C、D 项错误 由题意可知， x n1 l d dx n1l. 将已知条件代入公式解得 630 nm. 拓展训练 6 (2019 北京市东城区上学期期末)在单摆测定重力加速度的实验中： (1)实验时先用 20 分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图 17 甲所示，该摆球的直径 d _ mm. (2)接着测量了摆线的长度为 l0，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力 F 随时间 t 变化的图象 如图乙所示，写出重力加速度 g 与 l0、d、t0的关系式：g_. 图 17 (3)某小组改变摆线长度 l0，测量了多组数据在进行数据处理时，甲同学把摆线长 l0作为摆 长， 直接利用公式求出各
29、组重力加速度值再求出平均值： 乙同学作出 T2l0图象后求出斜率， 然后算出重力加速度 两同学处理数据的方法对结果的影响是： 甲_， 乙_ (选 填“偏大”“偏小”或“无影响”) 答案 (1)14.15 (2) 2 4t02(l0 d 2) (3)偏小 无影响 解析 (1)由题图甲所示游标卡尺可知，游标尺是 20 分度的，游标尺的精度是 0.05 mm，主尺 示数是 14 mm，游标尺示数是 30.05 mm0.15 mm，摆球的直径为：d14 mm0.15 mm 14.15 mm； (2)单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和，则单摆摆长为 ll0d 2，由题图乙所示图象可知， 单摆的周期 T5
30、t0t04t0，由单摆周期公式 T2 l g可知， 重力加速度 g4 2l T2 42l0d 2 4t02 2 4t02(l0 d 2)； (3)由单摆周期公式 T2 l g可知，重力加速度 g 42l T2 ，摆长 l 应该是摆线长度 l0与摆球半 径d 2之和，甲同学把摆线长 l0 作为摆长，摆长小于实际摆长，由 g4 2l T2 可知，重力加速度的 测量值小于真实值； 对于乙同学，由 T2 l0 g可知，T 24 2l 0 g kl0，其中 k4 2 g ，由此可见，T2与 l0成正比，k 是比例常数，摆长偏大还是偏小不影响图象的斜率 k，因此摆长偏小不影响重力加速度的测 量值 专题强化
31、练专题强化练 (限时 30 分钟) 1(2019 陕西宝鸡市高考模拟检测(二)(1)下列说法中正确的是_ A在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽 B水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水中射向气泡时在气泡表面发生了全反射 C两列水波发生干涉时，两列波的波峰相遇点的质点振动位移始终最大 D由于超声波的频率很高，所以超声波不容易发生衍射现象 E光在介质中传播的速度仅由介质本身所决定，与光的频率无关 (2)如图 1 所示为沿波的传播路径上 A、B 两个质点从某时刻开始计时的振动图象，A、B 平衡 位置的距离为 5 m，波从 A 传播到 B 所用的时间小于一个周期，求：
32、 图 1 图中 B 质点的振动方程； 波从 A 传播到 B 所用的时间及波传播的速度大小 答案 (1)ABD (2)见解析 解析 (1)光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，因波长变长，由条纹间距公 式 xL d，则干涉条纹间距变宽，故 A 正确； 光束从水中射向气泡，当入射角等于或大于 临界角时，出现全反射现象，水中的气泡看起来特别明亮，故 B 正确； 两列波的波峰相遇 点，振动总是加强，但质点的位移不是始终最大，故 C 错误； 超声波的频率很高，波长很 小， 不易发生明显衍射， 故 D 正确； 光在介质中传播的速度由介质本身和光的频率共同决定， 故 E 错误 (2)由题图象可知，
33、B 质点振动的周期 T8 s，A5 cm 角速度 2 T 4 rad/s，y05 cmA 则 B 质点的振动方程为： yAcos t5cos ( 4t)(cm) 由于波从 A 传播到 B 所用的时间小于一个周期，因此 A、B 间的距离小于一个波长，结合 波动方向与振动方向的关系可知，t0 时刻，A、B 两质点间的波形图如图所示 即 A、B 两质点平衡位置的距离为1 4，故波从 A 传播到 B 所用的时间 t 1 4T2 s 波传播的速度 vxAB t 5 2 m/s2.5 m/s. 2(2019 安徽蚌埠市第二次质检) (1)如图 2 所示，两束颜色不同的单色光 a、b 平行于三棱镜 底边 B
34、C 从 AB 边射入，经三棱镜折射后相交于点 P，下列说法正确的是_ 图 2 A三棱镜对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率 B在三棱镜中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 C同一种介质对 a 光的临界角大于对 b 光的临界角 D在利用 a 光和 b 光做衍射实验时，b 光的实验现象更明显 E经过同一双缝所得干涉条纹，a 光的条纹间距小于 b 光的条纹间距 (2)有两列简谐横波 a 和 b 在同一介质中传播，a 沿 x 轴正方向传播，b 沿 x 轴负方向传播， 波速均为 v4 m/s，a 的振幅为 5 cm，b 的振幅为 10 cm.在 t0 时刻两列波的图象如图 3 所 示求： 图
35、3 这两列波的周期； x0 处的质点在 t2.25 s 时的位移 答案 (1)ADE (2)1 s 1.5 s 5 cm 解析 (1)由题图可知，a 光的偏转角大，b 光的偏转角小，所以三棱镜对 a 光的折射率大， 对 b 光的折射率小，故 A 正确；光在介质中传播的速度 vc n，因 a 光的折射率大，b 光的折 射率小，知在玻璃中 b 光的传播速度较大，故 B 错误；根据 sin C1 n得知，a 光的全反射临 界角小于 b 光的全反射临界角，故 C 错误；因 b 光的折射率小，波长较长，波动性强，所以 在利用 a 光和 b 光做衍射实验时，b 光的实验现象更明显，故 D 正确；因 a 光
36、的折射率大，b 光的折射率小，所以 a 光的频率较大，波长较短，根据干涉条纹的间距与波长成正比，知让 a 光和 b 光通过同一双缝干涉装置，a 光的条纹间距较小，故 E 正确 (2)由题图可知 a4 m，b6 m 根据 T v可得：Ta1 s，Tb1.5 s a 波从图示时刻传播到 x0 处需要的时间：t1x1 v 0.5 s 则 x0 处的质点随 a 波振动的时间为：t2tt11.75 s13 4Ta； 在 t2.25 s 时，x0 处的质点随 a 波振动到负向最大位移处，即：y15 cm. b 波从图示时刻传播到 x0 处需要的时间：t3x3 v 0.75 s 则 x0 处的质点随 b 波
37、振动的时间为：t4tt31.5 sTb， T2.25 s 时，x0 处的质点随 b 波振动到平衡位置处，即：y20 故在 t2.25 s 时 a、b 波相遇叠加，x0 处质点的合位移为：y5 cm. 3(2019 四川成都市第二次诊断)(1)图 4 甲为一列简谐横波在 t0 时刻的波形图，图乙为介 质中 x2 m 处的质点 P 的振动图象下列说法正确的是_ 图 4 A波沿 x 轴负方向传播 B波速为 20 m/s Ct0.15 s 时刻，质点 P 的位置坐标为(5 m,0) Dt0.15 s 时刻，质点 Q 的运动方向沿 y 轴负方向 Et0.15 s 时刻，质点 Q 距平衡位置的距离小于质点
38、 P 距平衡位置的距离 (2)如图 5，平行玻璃砖厚度为 d，一射向玻璃砖的细光束与玻璃砖上表面的夹角为 30 ，光束 射入玻璃砖后先射到其右侧面已知玻璃对该光的折射率为 3，光在真空中的传播速度为 c. 光束从上表面射入玻璃砖时的折射角； 光束从射入玻璃砖到第一次从玻璃砖射出所经历的时间 图 5 答案 (1)BDE (2)30 2d c 解析 (1)t0 时刻，P 质点沿 y 轴向下振动，由同侧法可知，波沿 x 轴正方向传播，故 A 错 误；由题图可知，波长 4 m，周期为 0.2 s，所以 v T 4 0.2 m/s20 m/s，故 B 正确；质 点只在自己平衡位置附近上下振动，并不随波迁
39、移，故 C 错误；0.15 s3 4T，质点 Q 在 t0 时向上振动，经过3 4T 沿 y 轴负方向运动，故 D 正确；t0.15 s 时刻，P 质点到达波峰处，而 质点 Q 位于平衡位置与波谷之间，故 E 正确 (2)光路图如图所示， 设光在上表面折射时，入射角为 i，折射角为 r，则 i90 30 60 由折射定律有：nsin i sin r 解得：r30 ； 光线射到右侧面时，入射角 i60 因 sin C1 nsin 60 故光束在右侧面发生全反射，接着从下表面射出 由几何关系得光束在玻璃砖内传播的距离为：s d sin i 2 3 3 d 光束在玻璃砖内传播的速度： vc n 3
40、3 c 解得传播的时间为：ts v 2d c . 4(2019 广东肇庆市第二次统一检测)(1)下列说法中正确的是_ A做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关 B全息照相的拍摄利用了光的干涉原理 C真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关 D医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点 E机械波和电磁波都可以在真空中传播 (2)一半圆柱形透明体横截面如图 6 所示，O 为截面的圆心，半径 R 3 cm, 折射率 n 3. 一束光线在横截面内从 AOB 边上的 A 点以 60 的入射角射入透明体， 求该光线在透明体中传 播的时间(已知真空中
41、的光速 c3.0108 m/s) 图 6 答案 (1)BCD (2)3.010 10 s 解析 (1)做简谐运动的物体，振幅反映了振动的强弱，振幅越大，振动的能量越大，故 A 错 误；全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，故 B 正确；根据爱因斯坦的狭义相对论，真空中 的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故 C 正确；激光的 亮度高、能量大，医学上常用激光做“光刀”来进行手术，故 D 正确；机械波的传播需要介 质，不能在真空中传播，E 错误 (2)设此透明体的临界角为 C，依题意 sin C1 n 3 3 ， 当入射角为 60 时，由 nsin 60 sin ，得折射角 30 ， 此时光线折射后射到圆弧上的 C 点，在 C 点入射角为 60 ，比较可得入射角大于临界角，发 生全反射，同理在 D 点也发生全反射，从 B 点射出 在透明体中运动的路程为 s3R 在透明体中的速度为 vc n 传播的时间为 ts v 3nR c 3.010 10 s.
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