二輪復(fù)習(xí)精品學(xué)案導(dǎo)學(xué)案18機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光

1、學(xué)案18選修3 4機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光【考情分析】課桶全國(guó)山來浙江江蘇安徽廣東北京天逮12131213121312131213121、*121312131213In機(jī)彊振動(dòng)5412(B)211797機(jī)械波3434(1)3737161612(B?151577光34343737211412（B）12141468【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波和光是每年高考必考的內(nèi)容.縱觀近幾年的高考， 高考對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)的考查體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：波動(dòng)圖象與波速公式的綜合應(yīng)用、波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的結(jié)合、光的折射、光的全反射、光的折射率的測(cè)定和光的波長(zhǎng)的測(cè)定.預(yù)計(jì)2014年高考對(duì)此部分的考查仍以上述知識(shí)為主，復(fù)習(xí)時(shí)要加強(qiáng)對(duì)

2、基本概念、規(guī)律的理解、抓住簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)圖象、波的傳播和波動(dòng)圖象、光的折射和全反射三條主線，強(qiáng)化典型題目的訓(xùn)練，掌握其分析、求解的思路和方法.考題1對(duì)機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的考查【例1】如圖1甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x= 2 m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象.下列說法正確的是（）甲y/m乙A .這列波的傳播方向是沿x軸正方向B .這列波的傳播速度是20 m/sC.經(jīng)過0.15 s,質(zhì)點(diǎn)P沿x軸正方向傳播了 3 mD .經(jīng)過0.1 s,質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向E.經(jīng)過0.35 s,質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離審題突破 由P點(diǎn)的振動(dòng)圖象確定 P的振

3、動(dòng)方向和振動(dòng)周期. 由波動(dòng)圖象結(jié)合振動(dòng)圖象確定波長(zhǎng)和波速.入 4解析 由質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象可知，該波沿 x軸正方向傳播，A正確；v =需 m/s =120 m/ s, B正確；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移， C錯(cuò)；經(jīng)過0.1 s=質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸3負(fù)方向，故D錯(cuò)誤；經(jīng)過0.35 s= I4T,質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)波峰，而質(zhì)點(diǎn) Q在波谷以上某處且 在x軸下方，故E正確.答案 ABE【規(guī)律總結(jié)】1.振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的比較比較項(xiàng)目振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對(duì)象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)一系列振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容某一質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻大量質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律橫坐標(biāo)時(shí)間各質(zhì)點(diǎn)在波傳播方向上的平衡位置圖象iyfm八7昴物理意義表示振動(dòng)質(zhì)

4、點(diǎn)在各時(shí)刻的位移，疋位移隨時(shí)間變化的函數(shù)圖象表示某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)偏離各自平衡位置的位移，是某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的形狀圖象變化隨時(shí)間推移，圖象延伸，但已有形態(tài) 不變隨時(shí)間推移，圖象沿傳播方向平移一完整曲線表示個(gè)周期表示個(gè)波長(zhǎng)圖象信息(1) 振動(dòng)周期(2) 振幅各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(1) 波長(zhǎng)、振幅(2) 任意質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移任意質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的加速度方向各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度及加速度的方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的相互判定2.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法(1) 已知波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向圖象方法呷x/m(1)微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進(jìn)行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷例如：波沿x軸正方

5、向傳播，t時(shí)刻波形曲線如圖中實(shí)線 所示.將其沿v的方向移動(dòng)一微小距離 Ax,獲得如圖中 虛線所示的圖線可以判定：t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)方向向下，質(zhì)點(diǎn) B振動(dòng)方 向向上，質(zhì)點(diǎn)C振動(dòng)方向向下飛A(2) “上、下坡”法沿著波的傳播方向看，上坡的點(diǎn)向下振動(dòng)，下坡的點(diǎn)向 上振動(dòng)，即“上坡下、下坡上”例如：圖中A點(diǎn)向上振動(dòng)，B點(diǎn)向下振動(dòng)，C點(diǎn)向上振 動(dòng)(3)逆向描跡法逆著波的傳播方向用鉛筆描波形曲線，筆頭向上動(dòng)，質(zhì) 點(diǎn)的振動(dòng)方向向上；筆頭向下動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向就向 下f/m0*1f u k/*戰(zhàn)髓Jfijfrg同側(cè)法質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)，如圖所示已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷波的傳播方向當(dāng)已知

6、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波的傳播方向時(shí)， 仍應(yīng)用上述方法，只不過是上述方法的逆向思維.【突破練習(xí)】1. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，周期為T, t= 0時(shí)刻的波形如圖2所示此時(shí)平衡位置位于x= 3 m處的質(zhì)點(diǎn)正在向上運(yùn)動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)分別為xa= 2.5 m, Xb=5.5 m,貝 U()A .當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)恰在波谷B. t = T/4時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)C. t = 3T/4時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D. 在某一時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同 答案 C解析 由題圖可以看出波長(zhǎng)為 4 m, t= 0時(shí)刻x= 3 m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，可得該波向 左傳播將整個(gè)

7、波形圖向左平移1.5 m時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波峰，此時(shí) b質(zhì)點(diǎn)正好在平衡位置，A錯(cuò)；將圖象整體向左平移 1 m,即波傳播T/4時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)與t = 0時(shí)刻平衡位置在3.5 m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)一樣，即處在平衡位置上方并向y軸正方向運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)；將圖象整體向左平移3 m,即波傳播3T/4時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)與t = 0時(shí)刻平衡位置在5.5 m處的b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)一樣，即處在平衡位置下方并向 y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，C對(duì)；a、b質(zhì)點(diǎn)相隔3 m，即相差3T/4,不可能出現(xiàn)位移和速度相同的情況，故D錯(cuò).2. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t= 0時(shí)波形圖如圖3中實(shí)線所示，此時(shí)波剛好傳到P點(diǎn)，t = 0.6 s時(shí)

8、恰好傳到Q點(diǎn)，波形如圖中虛線所示，a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)， 下列說法正確的是()A .當(dāng)t= 0.6 s質(zhì)點(diǎn)a速度沿y軸負(fù)方向B .質(zhì)點(diǎn)P在這段時(shí)間內(nèi)沿x軸正方向移動(dòng)了 30 mC.質(zhì)點(diǎn)c在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程為30 cmD .當(dāng)t= 0.5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b、P的位移相同答案 D解析 由題意知波是沿x軸正方向傳播的，則每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)都落后于其左側(cè)相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，即其左側(cè)相鄰質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的位置即為該質(zhì)點(diǎn)下一時(shí)刻即將到達(dá)的位置，因t=0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a左側(cè)相鄰質(zhì)點(diǎn)處于 a質(zhì)點(diǎn)上方，故質(zhì)點(diǎn)a此時(shí)必向上振動(dòng)，A錯(cuò)誤.波 動(dòng)的過程是振動(dòng)狀態(tài)向前傳播的過程，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只是在各自的平衡位置上下做

9、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波向前傳播，B錯(cuò)誤.由于t = 0.6 s時(shí)波前位于質(zhì)點(diǎn)c右側(cè)半個(gè)波長(zhǎng)處，可知質(zhì)點(diǎn)c已經(jīng)振動(dòng)了半個(gè)周期，則其通過的路程為20 cm,故C錯(cuò)誤因在0.6 s時(shí)間內(nèi)波向前傳播了 3/4波長(zhǎng)的距離，可知波的周期 T = 0.8 s 當(dāng)t = 0.5 s時(shí)，波向前傳5播了 5/8個(gè)波長(zhǎng)的距離，即此時(shí)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移與其左側(cè)相距Ax= 如果波向右傳播，波速多大？ 如果波向左傳播，在這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)的路程是多大?答案 (1)26 m/s (2)300 cm 解析 (1)由題圖可知：入=4 m , A= 20 cm 如果波向右傳播：3T = 0.5 s入v= Tv= 26 m/s3 如果波

10、向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)了 n= 34個(gè)周期 A 25 m處的質(zhì)點(diǎn)在t= 0時(shí)的位移相同，由題圖知質(zhì)點(diǎn)b、P左側(cè)25 m處兩質(zhì)點(diǎn)在t = 0時(shí)恰好位于同一波谷左右兩側(cè)對(duì)稱位置上，位移相等，故t= 0.5 s時(shí)b、P兩質(zhì)點(diǎn)的位移也必相等，D正確.3. 如圖4所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿 x軸傳播，ti時(shí)刻波形為圖中實(shí)線所示，t2時(shí)刻波形如圖中虛線所示.已知 At = t2- ti = 0.5 s,且3TAt nB）,所以v v, VaVb，選項(xiàng)A正確；根據(jù)n=，當(dāng)相等時(shí)，02a 92b，選項(xiàng)B錯(cuò)vsin 9誤；光的折射率越大，頻率越高，波長(zhǎng)越小，即v b因此a光照射金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，則 b光也一定

11、能，選項(xiàng) C正確；根據(jù)條紋間距公式 Ax=d入知，通過同一裝置時(shí)a光的相鄰亮條紋間距較大，選項(xiàng) D正確.答案 ACD4枚大頭【例4（2012浙江21）在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了針，如圖9所示.圖9（1）在圖10中畫出完整的光路圖：r-=h 1r r t 1 ii11 41 1KK 4J-4-丄圖10（2）對(duì)你畫出的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n =（保留3位有效數(shù)字）.（3）為了觀測(cè)光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作插好了 8枚大頭針，如圖11所示圖中P1和P2是同一入射光線上的 2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和

12、（填“ A”或“ B”）.解析（1）分別連接玻璃磚兩側(cè)的大頭針?biāo)诘狞c(diǎn)并延長(zhǎng)，與玻璃磚邊分別相交，標(biāo)出傳播方向，然后連接玻璃磚邊界的兩交點(diǎn)，即為光線在玻璃磚中的傳播方向.光路圖如圖所示.（2）設(shè)方格紙上正方形的邊長(zhǎng)為1,光線的入射角為91,折射角為5.3=0.798,sin 9=2.22.22+ 3.62=0.52125.3 + 4所以該玻璃磚的折射率n= sin 9 = 0798 = 1.53sin 90.521由題圖可知，光線P1P2入射到玻璃磚上時(shí)，相當(dāng)于光線射到了一個(gè)三棱鏡上，因此出射光線將向底邊偏折，所以出射光線過P3和A.答案 （1）見解析圖 （2）1.53（說明：）.03范圍內(nèi)都

13、可）(3) A 【突破練習(xí)】6. 對(duì)圖12所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是（）標(biāo)準(zhǔn)樣板 薄板 厚戟璃板乙圖12A 甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B 乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來檢測(cè)平面的平整程度C.丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S2的路程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，則是亮紋D 丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋答案 BC解析 甲圖是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故D錯(cuò).7. 下列說法正確的是（）A 光纖通信的工作原理是全反射的原理，具有容量大、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)B 自然光

14、斜射到玻璃、水面、木質(zhì)桌面時(shí)，反射光和折射光都是偏振光C.經(jīng)過同一雙縫所得干涉條紋，紅光條紋寬度大于綠光條紋寬度D 紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象答案 ABC解析 根據(jù)光學(xué)常識(shí)可知選項(xiàng) A、B正確；紅光的波長(zhǎng)比綠光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式 Ax= d入可知，經(jīng)過同一雙縫所得干涉條紋，紅光條紋寬度大于綠光條紋寬度，選項(xiàng)C正確；衍射現(xiàn)象的明顯程度與縫的寬度 （或障礙物的尺寸）和光的波長(zhǎng)有關(guān)， 縫越窄（或障礙物的尺寸越?。ㄩL(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，與紅外線相比，紫外線的波長(zhǎng)更短，更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.& （2012福建19（1）在“雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中（實(shí)驗(yàn)裝置如圖1

15、3所示）:尤源逮咒片單婕施縫 遮朮筒屏圖13下列說法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的 （填選項(xiàng)前的字母）A 調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫B 測(cè)量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊C.為了減少測(cè)量誤差，可用測(cè)微目鏡測(cè)出n條亮紋間的距離 a,求出相鄰兩條亮紋間距 Ax=-n 1測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖14所示，其示數(shù)為 mm.圖14答案A 1.970解析 放上單縫和雙縫后，由于發(fā)生干涉現(xiàn)象沒法調(diào)節(jié)光源的高度，故A項(xiàng)錯(cuò)誤.按讀數(shù)規(guī)則，讀出示數(shù)為：1.5 mm + 47.0X 0.01 mm = 1.970 mm.高考閱卷評(píng)分細(xì)則【例5】（2013

16、全國(guó)新課標(biāo)II 34（2） （10分）如圖15,三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC, / A=30 / B= 60束平行于AC邊的光線自AB邊的P點(diǎn)射入三棱鏡，在AC邊發(fā)生反 射后從BC邊的M點(diǎn)射出，若光線在 P點(diǎn)的入射角和在 M點(diǎn)的折射角相等.(i) 求三棱鏡的折射率.(ii) 在三棱鏡的AC邊是否有光線透出，寫出分析過程.(不考慮多次反射)解析(i )光路圖如圖所示，圖中 N點(diǎn)為光線在AC邊發(fā)生反射的入射點(diǎn).設(shè)光線在 P 點(diǎn)的入射角為i、折射角為r，在M點(diǎn)的入射角為r 、折射角依題意也為i，由幾何關(guān)系知i= 60 由折射定律有 sin i = nsin rnsi n r = sin i由式得

17、r = r00為過M點(diǎn)的法線，/ C為直角，00/ AC.由幾何關(guān)系有/ MNC = r由反射定律可知 / PNA = / MNC聯(lián)立式得/ PNA = r由幾何關(guān)系得r = 30聯(lián)立式得n= 3(ii )設(shè)在N點(diǎn)的入射角為i,由幾何關(guān)系得i = 60 此三棱鏡的全反射臨界角滿足nsin C = 1?由？式得i C此光線在N點(diǎn)發(fā)生全反射，三棱鏡的 AC邊沒有光線透出.答案見解析評(píng)分細(xì)則 1第（i ）問7分.a.寫出式給3分，用其他方式求解，結(jié)果正確的， 同樣給分.若考生沒有畫出光路圖，字母表達(dá)意思不清楚，思維混亂，不給分.b. 寫出 式給4分用其他方式求解，結(jié)果正確的，同樣給分.c. 若考生沒

18、有寫出關(guān)于 r的求解過程，但能夠正確地畫出光路圖，說明利用幾何關(guān)系 求得r = 30并寫出公式n =沁=J3，同樣給分.sin r 1若考生沒有寫出r的求解過程，也沒有正確地畫出光路圖，雖然寫出了 r = 30且寫出公式n=也1 = 3，但只能給2分.sin r v2 .第（ii ）問3分.a. 寫出入射角的大小，給1分.利用？式求出臨界角的大小，給 1分.由入射角和臨界角的大小關(guān)系得出結(jié)論，給1分.b. 沒有進(jìn)行比較，而是直接給出結(jié)論的，不給分.知識(shí)專題練 訓(xùn)練181. （1）如圖1所示是用雙縫干涉測(cè)光波波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，圖中是光源、是濾光片、是單縫、是雙縫、是光屏.下列操作能增大光屏上

19、相鄰兩條亮紋之間距離的0A .增大和之間的距離B. 增大和之間的距離C. 將綠色濾光片改成紅色濾光片D .增大雙縫之間的距離一列簡(jiǎn)諧橫波由質(zhì)點(diǎn)A向質(zhì)點(diǎn)B傳播，已知A、B兩點(diǎn)相距4 m,這列波的波長(zhǎng)大于2 m而小于20 m .如圖2甲、乙表示在波的傳播過程中A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象.求波的傳播速度.4040答案 （1）BCm/s 或4 m/s37解析 (2)由振動(dòng)圖象讀出T= 0.4 s.分析圖象可知：t = 0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A位于+ y方向最大位移處，而質(zhì)點(diǎn)B則正經(jīng)過平衡位置向一y方向運(yùn)動(dòng).所以A、B間距4 m =162=m,其中 n= 0,1,2,4n+ 3因?yàn)檫@列波的波長(zhǎng)大于2 m而小于20 m

20、,所以n有0、1兩個(gè)可能的取值.因v = T，,所以v = 40m/s 或 40 m/s2. (1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t= 0時(shí)0點(diǎn)沿y軸正方向振動(dòng)，t= 0.2 s的波形如圖3所示，此時(shí)x= 2 m處的質(zhì)點(diǎn)第1次到達(dá)波峰.此時(shí)0點(diǎn)的振動(dòng)方向;求波速.1(2)如圖4所示，-圓形玻璃磚放在水平桌面上，圓心為0,半徑為R,激光束垂直 0B射向玻璃磚，入射點(diǎn)在c點(diǎn)時(shí)，出射光線過水平桌面上的 d點(diǎn)，已知oc=Rod = .3R. 求: 該玻璃磚的折射率； 要使A點(diǎn)右側(cè)桌面光斑消失，入射點(diǎn)應(yīng)向哪端移動(dòng).答案(1)沿y軸負(fù)方向20 m/s,3向上移動(dòng)解析(1)沿y軸負(fù)方向1x= 2 m處的質(zhì)點(diǎn)

21、第1次到達(dá)波峰，可知t= 2丁= 0.2 s波速為v =，由題圖知冶8 ma解得：v = 20 m/sOC 1入射點(diǎn)在C點(diǎn)時(shí)，sin i= r = , i = 30RZ D = 30, r = 602 tan Z D =OD Rcos 30sin r -n=而=3當(dāng)入射點(diǎn)向上移動(dòng)時(shí)，光在 AB弧面上的入射角增大，大于或等于臨界角時(shí)發(fā)生全反射，A點(diǎn)右側(cè)桌面光斑消失.3. (1)一列簡(jiǎn)諧橫波在t = 0時(shí)刻波形圖如圖5所示.介質(zhì)中x= 2 m處的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y= 10sin 5n cm.關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波，下列說法正確的是()j y/cmi圖5A .振幅為20 cmB .傳播

22、方向沿x軸負(fù)向C. P點(diǎn)第一次回到平衡位置的時(shí)刻為0.2 sD .傳播速度為10 m/s(2)如圖6所示，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60。已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行求此玻璃的折射率.答案(1)CD(2),3解析(1)由已知條件可知該橫波的振幅為 10 cm，波長(zhǎng)為4 m，角速度為5 n rad/s，故 周期為0.4 s,波速為10 m/s.P點(diǎn)的起振方向沿y軸正方向，故波沿x軸正方向傳播.P 點(diǎn)第一次回到平衡位置的時(shí)間為半個(gè)周期 (0.2 s)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C、D正確.作出光線在玻璃球內(nèi)的光路圖，如圖所示.A、C為折射點(diǎn)，B為反射點(diǎn)，作 O

23、D平行于入射光線，故 / AOD = / COD = 60 所以 / OAB = 30此玻璃的折射率n=器卡4. (1) 一束復(fù)色光由空氣斜射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光光的頻率小于b光的頻率，下列光路圖正確的是a、b.已知a( )AB(2)如圖7所示，Si S2是同一種介質(zhì)中相距 4 m的兩個(gè)波源，其在垂直紙面方向振動(dòng)的 周期分別為Ti = 0.8 s和T2= 0.4 s,振幅分別為Ai= 2 cm和1 cm ,在介質(zhì)中形成的 機(jī)械波的波速為v= 5 m/s.S是介質(zhì)中一質(zhì)點(diǎn)，它到Si的距離為3 m，且SS丄Si,在t=0時(shí)刻，Si S2同時(shí)開始垂直紙面向外振動(dòng)，試求：圖7 0

24、、S2在t = 0時(shí)的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間差； t= iO s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S離開平衡位置的位移大小.答案 (i)D (2) 0.4 s 2 cm解析(2)由題意可知SQ= 5 m從t= 0時(shí)刻開始，Si的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)所用的時(shí)間為：SSi *ti = 0.6 sv從t= 0時(shí)刻開始，S2的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)所用的時(shí)間為： SS2 4t2= i svSi、S2在t = 0時(shí)的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間差：盤=t2 ti= 0.4 st= i0 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S按Si的振動(dòng)規(guī)律已經(jīng)振動(dòng)了：&i= t ti= 9.4 s= (ii + 4)Ti即t= i0 s時(shí)Si引起質(zhì)點(diǎn)S的位移大小為：Xi Ai 2 cmit= i0

25、 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S按S2的振動(dòng)規(guī)律已經(jīng)振動(dòng)了：At2= t 12= 9 s= (22 + -)T2即t= i0 s時(shí)S2引起質(zhì)點(diǎn)S的位移為X2= 0t= i0 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S離開平衡位置的位移為Si和S2分別引起質(zhì)點(diǎn)S位移的矢量和，所以可得：x= 2 cm5. (1)近年來全球地震頻發(fā)已引起全球的高度關(guān)注某實(shí)驗(yàn)室一種簡(jiǎn)易地震儀，如圖示，由豎直彈簧振子 P和水平彈簧振子 H組成在某次地震中同一震源產(chǎn)生的地震橫波和地震縱波的波長(zhǎng)分別為10 km和20 km,頻率為0.5 Hz.假設(shè)該地震波的震源恰好處在地震儀的正下方，觀察兩振子相差5s開始振動(dòng)，則地震儀中的兩個(gè)彈簧振子振動(dòng)的頻率等于地震儀的豎直彈簧振子 P

26、先開始振動(dòng)，震源距地震儀約(2) “光纖之父”高錕獲得 2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的理由為“在光學(xué)通信領(lǐng)域光在光纖 中傳輸方面所取得的開創(chuàng)性成就”.某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)，在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲的特制光纖，它雙向傳輸信號(hào)，能達(dá)到有線制導(dǎo)作用，光纖由纖芯和包 層組成，其剖面如圖9所示，為保證從光纖一端入射的光信號(hào)不會(huì)通過包層“泄漏”出 去，光在光纖內(nèi)部由纖芯射向纖芯與包層的界面時(shí)須發(fā)生 ,故纖芯的折射率一定(填“大于”、“小于”或“等于”)包層的折射率若已知某光纖纖芯的折射率為n,光纖總長(zhǎng)度為L(zhǎng),且暴露在空氣中光從光纖一端以某一角度入射時(shí)，恰好 能使入射的光信號(hào)無“泄露”，求光在光纖內(nèi)

27、部傳播所需要的時(shí)間(已知光在真空中的傳播速度為c) IL圖9答案 (1)0.5 Hz 50 km 全反射大于n 2L/c解析(1)當(dāng)?shù)卣鸩ǖ念l率與彈簧振子的頻率相同時(shí)發(fā)生共振，所以彈簧振子的頻率為0.5 Hz,距離震源的距離：x= (20- 10) X 5 km = 50 km.(2)當(dāng)光在纖芯與包層的界面發(fā)生全反射時(shí)，光信號(hào)不會(huì)泄露出去；而發(fā)生全反射的條件是從折射率大的介質(zhì)進(jìn)入折射率小的介質(zhì)；光在光纖中的速度v= V，設(shè)臨界角為C,n1c 1n?L則sin C= -，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 L = vtsin C = c t ，所以t= .nn nc6. (1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播圖10甲是t

28、= 1 s時(shí)的波形圖，圖乙是該列波中某 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，求：該波的傳播速度.圖甲中x= 5 m處的質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過程中的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式(不要求推導(dǎo)過程)10圖(2)有一折射率為n的長(zhǎng)方體玻璃磚 從它的AB面以入射角a射入時(shí)，ABCD ,其周圍是空氣，如圖 11所示當(dāng)入射光線要使光線在BC面發(fā)生全反射，證明入射角應(yīng)滿足的條件是sin aw .n 2sin 升 cos = 1聯(lián)立解得sin a 1才能滿足上述條件，故 n2.7. 如圖12所示，S為波源，其頻率為100 Hz,所產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿直線同時(shí)向左、右傳播，波速為80 m/s,該波的波長(zhǎng)為 ; P、Q是波傳播途徑中的兩點(diǎn)，已知SP=4.2 m,SQ= 1.4 m,則當(dāng)S經(jīng)過平衡位置并向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P在,Q在（填“波峰”、“波谷”或“平衡位置”）.PS Q* 圖12如圖13所示，用折射率為，2的透明物質(zhì)做成內(nèi)、 外半徑分別為ra= 0.10 m、仏=0.20 m的空心球，內(nèi)表面涂上能完全吸光的物質(zhì)，不考慮光在介質(zhì)內(nèi)部傳播時(shí)的反射光線.問：當(dāng)一束平行光射向此球時(shí)， 有一部分光被