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

學(xué)案18選修3－4機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光【考情分析】【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)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＝2m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 ()圖1A．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20C．經(jīng)過0.15s，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸正方向傳播了3D．經(jīng)過0.1s，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向E．經(jīng)過0.35s，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①由P點(diǎn)的振動(dòng)圖象確定P的振動(dòng)方向和振動(dòng)周期．②由波動(dòng)圖象結(jié)合振動(dòng)圖象確定波長和波速．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＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.2)m/s＝20m/s，B正確；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，C錯(cuò)；經(jīng)過0.1s＝eq\f(1,2)T，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，故D錯(cuò)誤；經(jīng)過0.35s＝1eq\f(3,4)T，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)研究內(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物理意義表示一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移，是位移隨時(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一個(gè)周期表示一個(gè)波長圖象信息(1)振動(dòng)周期(2)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度及加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3)任意質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的加速度方向(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(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Δx，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(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(4)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(2)已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷波的傳播方向當(dāng)已知質(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＝3m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＝2.5m，xb＝5.5圖2A．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為4m，t＝0時(shí)刻x＝3m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，可得該波向左傳播．將整個(gè)波形圖向左平移1.5m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1m，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3.5m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3m，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5.5m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y2．一列簡(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＝0.6s時(shí)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 ()圖3A．當(dāng)t＝0.6s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30C．質(zhì)點(diǎn)c在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程為30D．當(dāng)t＝0.5s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＝0.6s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簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波向前傳播，B錯(cuò)誤．由于t＝0.6s時(shí)波前位于質(zhì)點(diǎn)c右側(cè)半個(gè)波長處，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20cm，故C錯(cuò)誤．因在0.6s時(shí)間內(nèi)波向前傳播了3/4波長的距離，可知波的周期T＝0.8s．當(dāng)t＝0.5s時(shí)，波向前傳播了5/8個(gè)波長的距離，即此時(shí)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移與其左側(cè)相距Δx＝eq\f(5,8)λ＝25m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)25m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＝0.5s時(shí)b、3．如圖4所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t1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Δt＝t2－t1＝0.5s，且3T<Δt<4T.圖4(1)如果波向右傳播，波速多大？(2)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)26m/s(2解析(1)由題圖可知：λ＝4m，A如果波向右傳播：3eq\f(1,4)T＝0.5sv＝eq\f(λ,T)v＝26(2)如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)了n＝3eq\f(3,4)個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)的路程s＝4nA＝300考題2對(duì)光的折射、全反射的考查例2(2013·天津·8)固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖5，O點(diǎn)為圓心，OO′為直徑MN的垂線．足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN.由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn)，入射光線與OO′夾角θ較小時(shí)，光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，逐漸增大θ角，當(dāng)θ＝α?xí)r，光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)增大θ角，當(dāng)θ＝β時(shí)，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，則 ()圖5A．玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大B．A光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C．α＜θ＜β時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑D．β＜θ＜eq\f(π,2)時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑審題突破①光恰好發(fā)生全反射時(shí)滿足sinθ＝eq\f(1,n).②光屏PQ上的光斑有折射光線和反射光線照射的光斑．解析當(dāng)入射角θ逐漸增大時(shí)，A光斑先消失，說明玻璃對(duì)A光的折射率大于對(duì)B光的折射率(nA＞nB)，所以νA＞νB，vA＜vB，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤．當(dāng)A光、B光都發(fā)生全反射時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．答案AD技巧方法光的折射和全反射問題的解題技巧1．在解決光的折射問題時(shí)，應(yīng)先根據(jù)題意分析光路，即畫出光路圖，找出入射角和折射角，然后應(yīng)用公式來求解，找出臨界光線往往是解題的關(guān)鍵．2．分析全反射問題時(shí)，先確定光是否由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)、入射角是否大于臨界角，若不符合全反射的條件，則再由折射定律和反射定律確定光的傳播情況．3．在處理光的折射和全反射類型的題目時(shí)，根據(jù)折射定律及全反射的條件準(zhǔn)確作出幾何光路圖是基礎(chǔ)，利用幾何關(guān)系、折射定律是關(guān)鍵．突破練習(xí)4．如圖6所示，有一截面是直角三角形的棱鏡ABC，∠A＝30°，它對(duì)紅光的折射率為n1，對(duì)紫光的折射率為n2，在距AC邊d處有一與AC平行的光屏，現(xiàn)有由以上兩種色光組成的很細(xì)的光束垂直AB邊射入棱鏡．圖6(1)紅光和紫光在棱鏡中的傳播速度之比為多少？(2)若兩種色光都能從AC面射出，求在光屏MN上兩光點(diǎn)的距離．答案(1)eq\f(n2,n1)(2)d(eq\f(n2,\r(4－n\o\al(2,2)))－eq\f(n1,\r(4－n\o\al(2,1))))解析(1)v紅＝eq\f(c,n1)，v紫＝eq\f(c,n2)所以eq\f(v紅,v紫)＝eq\f(n2,n1)(2)畫出兩種色光通過棱鏡的光路圖，如圖所示，由幾何關(guān)系知i＝30°，由圖得eq\f(sinr1,sin30°)＝n1eq\f(sinr2,sin30°)＝n2x＝d(tanr2－tanr1)＝d(eq\f(n2,\r(4－n\o\al(2,2)))－eq\f(n1,\r(4－n\o\al(2,1))))5．(2013·重慶·11(2))利用半圓柱形玻璃，可減小激光光束的發(fā)散程度．在圖7所示的光路中，A為激光的出射點(diǎn)，O為半圓柱形玻璃橫截面的圓心，AO過半圓頂點(diǎn)．若某條從A點(diǎn)發(fā)出的與AO成α角的光線，以入射角i入射到半圓弧上，出射光線平行于AO，求此玻璃的折射率．圖7答案eq\f(sini,sini－α)解析如圖所示，由幾何關(guān)系知：i＝α＋r所以r＝i－α所以此玻璃的折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sini,sini－α)考題3對(duì)光的本性和光學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查例3(2012·天津·6)半圓形玻璃磚橫截面如圖8所示，AB為直徑，O點(diǎn)為圓心．在該截面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚，兩入射點(diǎn)到O的距離相等．兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示，則a、b兩束光 ()圖8A．在同種均勻介質(zhì)中傳播，a光的傳播速度較大B．以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角大C．若a光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)，則b光也一定能D．分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大解析由題圖可知，b光發(fā)生了全反射，a光沒有發(fā)生全反射，即a光發(fā)生全反射的臨界角Ca大于b光發(fā)生全反射的臨界角Cb，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，知a光的折射率較小，即na<nb，根據(jù)n＝eq\f(c,v)，知va>vb，選項(xiàng)A正確；根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，當(dāng)θ1相等時(shí)，θ2a>θ2b，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光的折射率越大，頻率越高，波長越小，即νa<νb，λa>λb，因此a光照射金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，則b光也一定能，選項(xiàng)C正確；根據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ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ACD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4枚大頭針，如圖9所示．圖9(1)在圖10中畫出完整的光路圖：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________(填“A”或“B”)．圖11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，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為1，光線的入射角為θ1，折射角為θ2，則sinθ1＝eq\f(5.3,\r(5.32＋42))＝0.798，sinθ2＝eq\f(2.2,\r(2.22＋3.62))＝0.521所以該玻璃磚的折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(0.798,0.521)＝1.53(3)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：±0.03范圍內(nèi)都可)(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 ()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S1、S2的路程差是半波長的偶數(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；紅光的波長比綠光的波長長，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ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)和光的波長有關(guān)，縫越窄(或障礙物的尺寸越小)，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，與紅外線相比，紫外線的波長更短，更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8．(2012·福建·19(1))在“雙縫干涉測(cè)光的波長”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖13所示)：圖13①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Δx＝eq\f(a,n－1)②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①A②1.970解析①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．②按讀數(shù)規(guī)則，讀出示數(shù)為：1.5mm＋47.0×0.01例5(2013·全國新課標(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°.一束平行于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．圖15(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° ①由折射定律有sini＝nsinr ②nsinr′＝sini ③由②③式得r＝r′ ④OO′為過M點(diǎn)的法線，∠C為直角，OO′∥AC.由幾何關(guān)系有∠MNC＝r′ ⑤由反射定律可知∠PNA＝∠MNC ⑥聯(lián)立④⑤⑥式得∠PNA＝r ⑦由幾何關(guān)系得r＝30° ⑧聯(lián)立①②⑧式得n＝eq\r(3) ⑨(ⅱ)設(shè)在N點(diǎn)的入射角為i′，由幾何關(guān)系得i′＝60° ⑩此三棱鏡的全反射臨界角滿足nsinC＝1 ?由⑨⑩?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(chǎn).寫出①②③④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⑤⑥⑦⑧⑨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＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)，同樣給分．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＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)，但只能給2分．2．第(ⅱ)問3分．a(chǎn)．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)光波波長的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，圖中①是光源、②是濾光片、③是單縫、④是雙縫、⑤是光屏．下列操作能增大光屏上相鄰兩條亮紋之間距離的是 ()圖1A．增大③和④之間的距離B．增大④和⑤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(2)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4m，這列波的波長大于2m而小于20m．如圖2甲、乙表示在波的傳播過程中A圖2答案(1)BC(2)eq\f(40,3)m/s或eq\f(40,7)m/s解析(2)由振動(dòng)圖象讀出T＝0.4s.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－y方向運(yùn)動(dòng)．所以A、B間距4m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ，λ＝eq\f(16,4n＋3)m，其中n＝0,1,2，…因?yàn)檫@列波的波長大于2m而小于20m即λ1＝eq\f(16,3)m，λ2＝eq\f(16,7)m因v＝eq\f(λ,T)，所以v＝eq\f(40,3)m/s或eq\f(40,7)m/s2．(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時(shí)O點(diǎn)沿y軸正方向振動(dòng)，t＝0.2s的波形如圖3所示，此時(shí)x＝2m圖3①此時(shí)O點(diǎn)的振動(dòng)方向；②求波速．(2)如圖4所示，eq\f(1,4)圓形玻璃磚放在水平桌面上，圓心為O，半徑為R，激光束垂直O(jiān)B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＝eq\f(R,2)，OD＝eq\r(3)R.求：圖4①該玻璃磚的折射率；②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)①沿y軸負(fù)方向②20(2)①eq\r(3)②向上移動(dòng)解析(1)①沿y軸負(fù)方向②x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)第1次到達(dá)波峰，可知t＝eq\f(1,2)T＝0.2s波速為v＝eq\f(λ,T)，由題圖知λ＝8m解得：v＝20(2)①入射點(diǎn)在C點(diǎn)時(shí)，sini＝eq\f(OC,R)＝eq\f(1,2)，i＝30°r＝i＋∠Dtan∠D＝eq\f(\f(R,2),OD－Rcos30°)＝eq\f(\r(3),3)，∠D＝30°，r＝60°n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\r(3)②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＝2m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＝10sin5πtcm.關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波，下列說法正確的是圖5A．振幅為20B．傳播方向沿x軸負(fù)向C．P點(diǎn)第一次回到平衡位置的時(shí)刻為0.2sD．傳播速度為10(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．圖6答案(1)CD(2)eq\r(3)解析(1)由已知條件可知該橫波的振幅為10cm，波長為4m，角速度為5πrad/s，故周期為0.4s，波速為10m/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(2)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OD平行于入射光線，故∠AOD＝∠COD＝60°所以∠OAB＝30°此玻璃的折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)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a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率，下列光路圖正確的是 ()(2)如圖7所示，S1、S2是同一種介質(zhì)中相距4m的兩個(gè)波源，其在垂直紙面方向振動(dòng)的周期分別為T1＝0.8s和T2＝0.4s，振幅分別為A1＝2cm和A2＝1cm，在介質(zhì)中形成的機(jī)械波的波速為v＝5m/s.S是介質(zhì)中一質(zhì)點(diǎn)，它到S1的距離為3m，且SS1⊥S1S2，在t＝0時(shí)刻圖7①S1、S2在t＝0時(shí)的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間差；②t＝10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S離開平衡位置的位移大?。鸢?1)D(2)①0.4s②2解析(2)①由題意可知SS2＝5從t＝0時(shí)刻開始，S1的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)所用的時(shí)間為：t1＝eq\f(SS1,v)＝0.6s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：t2＝eq\f(SS2,v)＝1sS1、S2在t＝0時(shí)的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間差：Δt＝t2－t1＝0.4s②t＝10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S按S1的振動(dòng)規(guī)律已經(jīng)振動(dòng)了：Δt1＝t－t1＝9.4s＝(11＋eq\f(3,4))T1即t＝10s時(shí)S1引起質(zhì)點(diǎn)S的位移大小為：x1＝A1＝2t＝10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S按S2的振動(dòng)規(guī)律已經(jīng)振動(dòng)了：Δt2＝t－t2＝9s＝(22＋eq\f(1,2))T2即t＝10s時(shí)S2引起質(zhì)點(diǎn)S的位移為x2＝0t＝10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S離開平衡位置的位移為S1和S2分別引起質(zhì)點(diǎn)S位移的矢量和，所以可得：x＝25．(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8所示，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分別為10km和20km，頻率為0.5Hz.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圖8(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，光纖總長度為L，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)部傳播所需要的時(shí)間(已知光在真空中的傳播速度為c)．圖9答案(1)0.5Hz50km(2)全反射大于n2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0.5Hz，距離震源的距離：x＝(20－10)×5km＝(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＝eq\f(c,n)，設(shè)臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式L＝vtsinC＝eq\f(c,n)·t·eq\f(1,n)，所以t＝eq\f(n2L,c).6．(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播．圖10甲是t＝1s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：①該波的傳播速度．②圖甲中x＝5m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(圖10(2)有一折射率為n的長方體玻璃磚ABCD，其周圍是空氣，如圖11所示．當(dāng)入射光線從它的AB面以入射角α射入時(shí)，圖11①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sinα≤eq\r(n2－1).(BC面足夠長)②如果對(duì)于任意入射角(α≠0°且α<90°)的光線都能在BC面發(fā)生全反射，則玻璃磚的折射率應(yīng)取何值？答案(1)①1m/s②y＝－2sineq\f(π,2)tm(2)①見解析②n≥eq\r(2)解析(1)①由題圖甲知λ＝4由題圖乙知T＝4s故v＝eq\f(λ,T)＝1m/s②由題圖甲及圖乙知所求關(guān)系式為y＝－2sineq\f(π,2)tm(2)①如圖所示，要使光線在BC面發(fā)生全反射，首先應(yīng)滿足：sinβ≥eq\f(1,n)式中β為光線射到BC面時(shí)的入射角．由折射定律有：eq\f(sinα,sin90°－β)＝nsin2β＋cos2β＝1聯(lián)立解得sinα≤eq\r(n2－1)②如果對(duì)于任意入射角的光線都能在BC面發(fā)生全反射，即0°<α<90°時(shí)，進(jìn)入玻璃磚的光線都能在BC面發(fā)生全反射，則只有當(dāng)eq\r(n2－1)≥1才能滿足上述條件，故n≥eq\r(2).7．(1)如圖12所示，S為波源，其頻率為100Hz，所產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿直線同時(shí)向左、右傳播，波速為80m/s，該波的波長為________；P、Q是波傳播途徑中的兩點(diǎn)，已知SP＝4.2m，SQ＝1.4m，則當(dāng)S經(jīng)過平衡位置并向