（高考物理高分突破試題）專題16機械振動和波（解析版）

（高考物理高分突破試題）專題16機械振動和波（解析版）（高考物理高分突破試題）專題16機械振動和波（解析版）/（高考物理高分突破試題）專題16機械振動和波（解析版）專題16機械振動和波一、簡諧運動(1)動力學(xué)特征：F＝－kx,"－”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反,k是比例系數(shù),不一定是彈簧的勁度系數(shù)．二、單擺(1)單擺的振動可視為簡諧運動的條件是最大擺角小于10°.(2)單擺做簡諧運動的周期公式：T＝2πeq\r(\f(l,g)).單擺做簡諧運動的周期(或頻率)跟振幅及擺球質(zhì)量無關(guān),擺長l指懸點到擺球重心的距離,g為單擺所在處的重力加速度.(3)秒擺的周期為2s,根據(jù)單擺周期公式,可算得秒擺的擺長約為1m.將一臺智能手機水平粘在秋千的座椅上,使手機邊緣與座椅邊緣平行(圖甲),讓秋千以小擺角(小于5°)自由擺動,此時秋千可看作一個理想的單擺,擺長為L.從手機傳感器中得到了其垂直手機平面方向的a﹣t關(guān)系圖如圖乙所示.則以下說法正確的是()A．忽略空氣阻力,秋千的回復(fù)力由重力和拉力的合力提供B．當秋千擺至最低點時,秋千對手機的支持力等于手機所受的重力C．秋千擺動的周期為t3﹣t1D．該地的重力加速度g【解答】解：A、忽略空氣阻力,秋千的回復(fù)力由重力圓弧沿切線方向的分力提供,故A錯誤;B、在最低點,合力提供向心力：N秋千對手機的支持力：N=mg+mv2LC、完成一次全振動的時間為周期,對秋千來說,秋千的周期為從最大振幅偏角到另外一最大振幅偏角位置再回到最大振幅偏角位置所用的時間.根據(jù)垂直手機平面方向的a﹣t關(guān)系圖,周期為：T＝t3﹣t1,故C正確;D、根據(jù)單擺周期公式：T=t3-t1=2π故選：C.如圖甲所示,O點為單擺的固定懸點,在其正下方的P點有一個釘子,現(xiàn)將小球拉開一定的角度后開始運動,小球在擺動過程中的偏角不超過5°.從某時刻開始計時,繩中的拉力大小F隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2,忽略一切阻力.下列說法正確的是()A．t＝0.1πs時小球位于B點B．t＝0.4πs時小球位于C點C．OA之間的距離為1.5mD．OP之間的距離為1.2m【解答】解：AB．線圈在B點受到的拉力與重力的合力提供向心力,設(shè)小球經(jīng)過B點的速度為v,則：F-mg=mv2L,可得：F=mg+mv2L,BC段擺長小,所以經(jīng)過B點向C運動時繩子的拉力較大,可知,0～0.2πs內(nèi)應(yīng)該對應(yīng)著擺球在CB之間的擺動;0.2πs～0.6πs內(nèi)應(yīng)該對應(yīng)著擺球在BA之間的擺動,因t＝0.1πs時擺線拉力最小,可知小球位于C點C．擺球在AB之間擺動的周期為T1＝0.8πs,根據(jù)T=2πLg,可得L1＝1.6m,即OA之間的距離為1.6m,D．擺球在BC之間擺動的周期為T2＝0.4πs,根據(jù)T=2πLg,可得L2＝0.4m,即PB之間的距離為0.4m,所以O(shè)P之間的距離為1.2m,故選：D.如圖所示,樹梢的擺動可視為周期12s、振幅1.2m的簡諧運動.某時刻開始計時,36s后樹梢向右偏離平衡位置0.6m.下列說法正確的是()A．開始計時的時刻樹梢恰位于平衡位置B．樹梢做簡諧運動的"圓頻率”約為0.08HzC．樹梢在開始計時后的36s內(nèi)通過的路程為4.8mD．再經(jīng)過4s,樹梢可能處于向左偏離平衡位置1.2m處【解答】解：A．經(jīng)過36s,即3T,為周期的整數(shù)倍,所以36s時的位置與開始計時時刻的位置相同,故A錯誤;B．樹梢做簡諧運動的"圓頻率”約為ω=2πT=2π12C．樹梢在開始計時后的36s內(nèi)通過的路程為s＝3×4A＝3×4×1.2m＝14.4m,故C錯誤;D．36s后樹梢向右偏離平衡位置0.6m,y=1.2sin(π6t+φ),因為t＝0,y＝0.6m,解得φ=π6或5π6,故選：D.將一個力傳感器連接到計算機上就可以記錄力隨時間變化的情況.如圖甲所示,單擺的固定懸點O與力傳感器(圖中未畫出)相連,現(xiàn)將小擺球(可視為質(zhì)點)拉至A點,此時細線處于張緊狀態(tài),釋放擺球,則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來回擺動,其中B點為運動中的最低位置,∠AOB＝∠COB＝θ(θ小于5°且是未知量),測得單擺的擺長L＝0.39m,由計算機DIS軟件繪制的細線對擺球的拉力大小F隨時間t變化的曲線如圖乙所示.(1)求單擺所處位置的重力加速度大小g0;(2)測得擺球的質(zhì)量為m,求擺球運動過程中的最大速度(用題中g(shù)0、m、L、Fmax表示).【解答】解：(1)小球在一個周期內(nèi)兩次經(jīng)過最低點,根據(jù)該規(guī)律,則小球的周期：T＝0.4π(s)由單擺的周期公式為：T=2π解得：g(2)擺球在最低點B受到繩子的拉力最大,設(shè)小球的速度為v,有：F則：v=答：(1)單擺所處位置的重力加速度大小等于7.75m/s;(2)測得擺球的質(zhì)量為m,擺球運動過程中的最大速度為Fmax秋千、鐘擺等運動都是我們熟悉的擺動現(xiàn)象.它們形狀各異,卻遵循著相似的規(guī)律.如圖1所示,一個擺的擺長為L,小球質(zhì)量為m,拉起小球使擺線與豎直方向夾角為θ時將小球由靜止釋放,忽略空氣阻力.(1)求小球運動到最低點時的角速度大小.(2)如果只把小球的質(zhì)量改為2m,還是從相同的位置由靜止釋放,則小球從靜止到最低點的時間與原來相比是否會發(fā)生變化?簡要說明理由.(3)如果把擺線換成長仍為L的輕桿,如圖2所示,一端可繞固定在O點的光滑軸承在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,在距O點為L2和L處分別固定一個質(zhì)量均為m、可看作質(zhì)點的小球,忽略輕桿的質(zhì)量和空氣阻力a．將桿與小球組成的系統(tǒng)仍拉到與豎直方向成θ角的位置由靜止釋放,當系統(tǒng)向下運動到最低點時,求此時系統(tǒng)的角速度大小.b．當θ角較大時,單擺的運動將不能看作簡諧運動,周期公式也不能使用.如果通過實驗測得上面(2)中的運動周期為T,能否推算出此時輕桿系統(tǒng)的運動周期?如果不能,請說明理由;如果能,請寫出推導(dǎo)過程并算出結(jié)果.【解答】解：(1)根據(jù)機械能守恒定律可得mgL(1﹣cosθ)=12ω=解得ω=(2)依據(jù)單擺的周期公式T如果只把小球的質(zhì)量改為2m,還是從相同的位置由靜止釋放,則小球做簡諧運動的周期不變,從靜止到最低點的時間與原來相比不會發(fā)生變化.(3)a.根據(jù)機械能守恒定律得mg解得ωb.該系統(tǒng)等效為質(zhì)量為m的小球在距離O點1.5L處.雖然已知2m的小球的周期為T,但是周期T與運動半徑L之間的函數(shù)關(guān)系未知,所以不能倠測出該系統(tǒng)的周期.答：(1)小球運動到最低點時的角速度大小為2g(2)小球做簡諧運動的周期不變;(3)此時系統(tǒng)的角速度大小為12g(1-cosθ三、機械波的特點(1)介質(zhì)依存性：機械波離不開介質(zhì)．(2)能量信息性：機械波傳播的是振動的形式、能量和信息．(3)傳播不移性：在傳播方向上,各質(zhì)點只在各自平衡位置附近振動,并不隨波遷移．(4)時空重復(fù)性：機械波傳播時,介質(zhì)中的質(zhì)點不斷地重復(fù)著振源的振動形式．(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期均等于振源的振動周期且在傳播中保持不變．(6)起振同向性：各質(zhì)點開始振動的方向與振源開始振動方向相同．(7)波長、波速和頻率的關(guān)系：v＝λf,f由波源決定,v由介質(zhì)決定．四、振動圖像和波的圖像的比較圖像類型振動圖像波的圖像研究對象一振動質(zhì)點沿波傳播方向上所有質(zhì)點研究內(nèi)容一質(zhì)點的位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖像物理意義表示某質(zhì)點各個時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖像信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)各時刻質(zhì)點位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點在該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判形象比喻記錄著一個人一段時間內(nèi)活動的錄像帶記錄著許多人某時刻動作、表情的集體照片圖像變化隨時間推移,圖像延續(xù),但已有形狀不變隨時間推移,圖像沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標距離表示一個周期表示一個波長如圖所示,是一個人兩次抖動同一細繩形成的機械波,第一次抖動形成圖甲所示波形,第二次抖動形成圖乙所示的波形,下列說法中正確的是()A．機械波向外傳遞的過程中頻率會逐漸減小B．在傳播方向上相鄰兩個波峰間的距離是一個波長C．甲、乙兩列繩波的起振方向相同D．機械波以傳遞振動,所以繩上的各點隨波向外遷移【解答】解：A．機械波的頻率是由波源的頻率決定的,在傳播中不發(fā)生變化,故A錯誤;B．由波長的定義,在傳播方向上兩個相鄰波峰間的距離是一定是一個波長,故B正確;C．根據(jù)"同側(cè)法”可知,波形甲的起振方向向下,波形乙的起振方向向上,故C錯誤;D．機械波傳播的是振動形式和能量．質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動,并不隨波向外遷移,故D錯誤.故選：B.B超成像的基本原理是探頭向人體發(fā)射一組超聲波,遇到人體組織會產(chǎn)生不同程度的反射,探頭接收到的超聲波信號輸入計算機,形成B超圖像.血管探頭發(fā)送的簡諧超聲波圖像如圖所示,t＝0時刻波恰好傳到質(zhì)點M,t＝2.5×10﹣8s時刻恰好傳到質(zhì)點N.下列說法正確的是()A．血管探頭發(fā)出的超聲波在血管中的傳播速度為8×102m/sB．質(zhì)點N開始振動的方向沿y軸負方向C．質(zhì)點M的振動方程為y＝0.4sin(2π×108t)mmD．t＝3.125×10﹣8s時,質(zhì)點M與質(zhì)點N的位移大小相等、方向相反【解答】解：A．超聲波在血管中的傳播速度為v=xt=(16-12)×B．t＝0時刻,波剛好傳播到質(zhì)點M,根據(jù)"同側(cè)法”可知,質(zhì)點M的起振方向沿y軸正方向,因此質(zhì)點N的起振方向也是沿y軸正方向,故B錯誤;C．根據(jù)波長、波速和周期的關(guān)系,周期T圓頻率ω質(zhì)點M的振動方程為y＝Asinωt＝0.4sin(4π×107t)mm,故C錯誤;D．根據(jù)t＝0時刻的波動圖像可知,質(zhì)點M與質(zhì)點N的平衡位置相差半個波長,則兩個質(zhì)點的振動情況相反,因此質(zhì)點N的振動方程為y當t＝3.125×10﹣8s時質(zhì)點M的位移y質(zhì)點M的位移y因此質(zhì)點N的位移大小相等、方向相反,故D正確.故選：D.兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播,波速均為v＝0.2m/s,兩個波源分別位于x＝﹣0.2m和x＝1.2m處,波源的振幅均為2cm.如圖所示為t＝0時刻兩列波的圖象,此刻平衡位置在x＝0.2m和x＝0.8m處的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動.質(zhì)點M的平衡位置位于x＝0.5m處,下列說法正確的是()A．這兩列波的頻率均為2HzB．t＝3.5s時,質(zhì)點P的位移為2cmC．0～4s時間內(nèi),質(zhì)點P經(jīng)過的路程為20cmD．質(zhì)點M始終在平衡位置附近振動【解答】解：A、由波形圖可得兩列波的波長相等,均為λ＝0.4m,又波速v＝0.2m/s,則兩列波的周期均為T=λv=0.40.2s＝2s,頻率為f=1TB、t＝3.5s時,波傳播距離為x＝vt＝0.2×3.5m＝0.7m,此時向左傳播的波的波峰傳至P點,而向右傳播的波經(jīng)過3.5s振動了134T,即波峰也傳播至P點,由波的疊加原理可知t＝3.5s時,P點的位移為y＝2cm+2cm＝4cm,故C、向左傳播的波傳至P點經(jīng)歷的時間Δt＝4s時,兩波在P點共同引起振動的時間Δt2＝1s分析知P點為振動加強點,故0～4s內(nèi)P經(jīng)過的路程為s＝12cm+8cm＝20cm,故C正確;D、兩列波傳到M點之前,質(zhì)點M始終處于平衡位置;兩波同時傳至M點,M點為振動加強點,M點在平衡位置附近振動,故D錯誤.故選：C.清晨,在平靜的湖面上,老張和老李分別在甲、乙兩只小船上靜坐釣魚,兩船相距40m.突然湖邊的水受到擾動,引起一列水波在水面上從左向右傳播.某時刻甲船和乙船的位置如圖,甲位于波峰時,乙恰位于波谷,且峰、谷間的高度差為0.4m.若水波的周期為4s,則()A．水波波速為5m/sB．甲、乙振動的振幅等于0.4mC．水波波長為16mD．9s內(nèi)乙運動的路程為36m【解答】解：AC．由圖可知,甲、乙的距離為Δx解得：λ＝16m則水波波速為v故A錯誤,C正確;B．峰、谷間的高度差為0.4m,則甲、乙的振幅為A＝0.2m,故B錯誤;D．9s內(nèi)乙運動的路程為：s=tT×4A故選：C.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,t＝0時刻波源質(zhì)點O從平衡位置開始振動,圖甲是簡諧橫波在t＝0.6s時的部分波形圖,圖乙是這列波上x＝0.7m處的質(zhì)點從t＝0.7s時刻開始振動的圖像,下列說法正確的是()A．波源的起振方向向上B．t＝0.6s時,x＝0.1m處的質(zhì)點在波谷處C．波的頻率f＝0.5HzD．波源的振動方程為y＝5sin(5πt)cm【解答】解：A.由圖乙可知,t＝0.7s時,振動剛好傳達x＝0.7m處,該點起振方向向下,說明波源的振動方向向下,故A錯誤;B.由甲圖可知34λ＝0.5m﹣0.2m＝0.3m,即λ＝0.4m,根據(jù)圖中信息,T＝0.6s時,x＝1m處的質(zhì)點位于波谷,故B正確C.由題意可知該波的波速為v=xt=結(jié)合上述分析,可得波的周期為T=λv=頻率為f=1T=故C錯誤;D.由圖可知,波的振幅A＝5cm,根據(jù)上述分析可得,波源的振動方程為y＝﹣Asin(2π代入數(shù)據(jù)可得y＝﹣5sin(5πt)cm故D錯誤.故選：B.五、波的干涉2022年12月安徽省某地發(fā)生3級地震,震源深度8千米.地震發(fā)生時監(jiān)測站監(jiān)測到一列沿x軸傳播的地震橫波,t＝0時刻波形如圖(a)所示,質(zhì)點P從t＝0時刻開始的振動圖像如圖(b)所示.則下列說法正確的是()A．該波沿x軸正方向傳播B．該波沿x軸傳播20km距離需要5sC．該波在傳播過程中遇到4km尺寸的障礙物時不會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．該波與頻率為2Hz的簡諧橫波相遇,一定能形成干涉圖樣【解答】解：A、由圖(b)可知質(zhì)點P在t＝0時刻沿y軸負方向振動,根據(jù)波形平移法可知,該波沿x軸負方向傳播,故A錯誤;BC、由圖(a)可知波長為4km,則該波在傳播過程中遇到4km尺寸的障礙物時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象;由圖(b)可知周期為1s,則波速為v=λT=4km/s,則該波沿x軸傳播20km距離需要的時間為ΔtD、該波的頻率為f=1T=1Hz,則該波與頻率為2Hz的簡諧橫波相遇,不能形成干涉圖樣,故故選：B.圖甲描繪了在t＝0時刻,由兩波源S1、S2在均勻介質(zhì)中形成的波陣面平面圖(實線和虛線分別代表波峰和波谷).已知這兩個波源的振動頻率相等,振幅相同.P和Q是該平面上的兩個固定點,S1、S2間的距離是0.2m.圖乙是P點的振動圖像(位移﹣時間關(guān)系).下列說法中正確的是()A．S1S2的連線上共有4個干涉減弱點B．S1S2連線的延長線上沒有干涉增強點C．t＝0.2s時,Q點的位移是AD．波源S1發(fā)出的機械波波速為0.2m/s【解答】解：A．由圖甲可知,波長為λ＝0.1m,根據(jù)干涉減弱點的特點,路程差應(yīng)為半個波長的奇數(shù)倍,S1S2的連線上距S1、S2的距離差為0.05m、0.15m的點各有兩個,即共有4個干涉減弱點.故A正確;B．只要S1S2連線的延長線上各點到兩波源的距離差為一個波長的整數(shù)倍時,均為干涉增強點.故B錯誤;C．由甲圖可知Q點為振動減弱點,t＝0.2s時,Q點的位移是零.故C錯誤;D．由乙圖可知,波的振動周期為T＝0.4s根據(jù)v=v＝0.25m/s,故D錯誤.故選：A.圖中S1、S2為兩個相干波源,實線和虛線分別表示發(fā)出的波的波峰和波谷位置,下列關(guān)于圖中a、b兩位置正確的說法是()A．a(chǎn)為振動加強的位置,b為振動減弱的位置B．a(chǎn)為振動減弱的位置,b為振動加強的位置C．a(chǎn)、b都為振動加強的位置D．a(chǎn)、b都為振動減弱的位置【解答】解：ABCD、由圖可知,a點是波峰與波谷相遇點,是振動減弱點;b點到兩個波源的距離相等,故是振動加強點,故ACD錯誤,B正確.故選：B.消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題.內(nèi)燃機、通風(fēng)機等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲,干涉型消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲.干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運行如圖所示,波長為A的聲波沿水平管道自左向右傳播,當聲波到達a處時,分成兩束相干波,它們分別通過r1和r2的路程,再在b處相遇,從而達到削弱噪聲的目的.下列說法正確的是()A．若Δr＝r2﹣r1,則Δr等于半波長的偶數(shù)倍B．若b和c在同一條直線上,b和c之間的距離為12λ,則cC．若聲波的振動頻率發(fā)生改變,則聲波的傳播速度也發(fā)生改變D．若聲波的振動頻率發(fā)生改變,b點有可能是振動加強的點【解答】解：A、兩束相干波在b處相遇振動減弱,則路程差Δr等于半波長的奇數(shù)倍,故A錯誤;B、當兩束相干波到達c處時,路程差Δr仍等于半波長的奇數(shù)倍,c為聲波的減弱點,故B錯誤;C、若聲波的振動頻率發(fā)生改變,由于聲波的傳播速度由介質(zhì)決定,所以聲波的傳播速度不變,故C錯誤;D、若聲波的振動頻率發(fā)生改變,聲波的傳播速度不變,由v＝λf知聲波的波長發(fā)生改變,Δr可能等于半波長的偶數(shù)倍,則b點有可能是振動加強的點,故D正確.故選：D.手機上一般會有兩個麥克風(fēng),一個比較大的位于手機下方,另一個位于手機頂部.小亮同學(xué)查閱手機說明書后知道手機頂部的麥克風(fēng)為降噪麥克風(fēng).該同學(xué)進一步查閱資料得知：降噪麥克風(fēng)通過降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波,與噪音疊加從而實現(xiàn)降噪的效果.理想情況下的降噪過程如圖所示,實線對應(yīng)環(huán)境噪聲,虛線對應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波.下列說法正確的是()A．降噪過程應(yīng)用的是聲波的干涉原理,P點振動減弱B．降噪聲波的頻率與環(huán)境噪聲的頻率不相同C．降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的波長大小不相等D．質(zhì)點P經(jīng)過一個周期向外遷移的距離為一個波長【解答】解：ABC．由題圖可知,降噪聲波與環(huán)境聲波波長相等,在同一種介質(zhì)中傳播速度相等,由v＝λf知降噪聲波的頻率與環(huán)境噪聲的頻率相同,疊加時產(chǎn)生干涉,由于兩列聲波振幅相同、相位相反,所以振動減弱,起到降噪作用,P點振動減弱,振幅為零,故A正確,BC錯誤;D．P點只在平衡位置處振動并不隨波移動,故D錯誤.故選：A.六、光的折射、全反射(1)折射率：n＝eq\f(sini,sinr)n＝eq\f(c,v)(2)全反射：sinC＝eq\f(1,n)(發(fā)生全反射的兩個條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);②入射角大于或等于臨界角．)七、平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體對光的偏折作用類別項目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的三棱鏡橫截面是圓對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后,出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線,經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測定玻璃的折射率全反射棱鏡,改變光的傳播方向改變光的傳播方向【特別提醒】不同顏色的光的頻率不同,在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同,發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角也不同.如圖所示,楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°,OP邊上的點光源S到頂點O的距離為d,垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°.不考慮多次反射,OQ邊上有光射出部分的長度為()A．12dB．22dC【解答】解：設(shè)光線在OQ界面點的入射角為α,折射角為β,幾何關(guān)系可知α＝30°由于光路可逆,根據(jù)折射定律可得n=光線射出OQ面的臨界條件為發(fā)生全反射,光路圖如圖所示光線在AB兩點發(fā)生全反射,有公式sinC=在AB兩個位置臨界角為45°,AB之間有光線射出,由幾何關(guān)系可知AB＝2AC＝2CS由于∠QOP＝30°,所以2CS＝OS＝d故AB＝d故ABD錯誤,C正確.故選：C.在水池底部水平放置三條細燈帶構(gòu)成的等腰直角三角形發(fā)光體,直角邊的長度為0.9m,水的折射率n=43,細燈帶到水面的距離h=710m,則有光射出的水面形狀(用陰影表示A．B．C．D．【解答】解：取細燈帶上某一點作為點光源,點光源發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀為圓形,設(shè)此圓形的半徑為R,點光源出的光線在水面恰好全反射的光路圖如圖1所示.由sinC=1n=1R＝h?tanC=710×三角形發(fā)光體的每一條細燈帶發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀的示意圖如圖2所示.三條細燈帶構(gòu)成的等腰直角三角形發(fā)光體發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀的示意圖如圖3所示設(shè)直角邊的長度為a＝0.9m,由幾何關(guān)系可得此三角形的內(nèi)切圓的半徑r＝a-而R＝0.3m=13a,可知：R＞r,則由圖3可知有光射出的水面形狀在三角形中央?yún)^(qū)域無空缺部分,故C正確,ABD故選：C.如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖.一細黃光束從直角邊AB以角度θ入射,依次經(jīng)AC和BC兩次反射,從直角邊AC出射.出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角,則α()A．等于90°B．大于90°C．小于90°D．與棱鏡的折射率有關(guān)【解答】解：題圖已經(jīng)畫出此過程中光的傳播路徑,通過BC作出△ABC的對稱圖形,如圖所示：根據(jù)對稱性可知,從CD邊射出的光線與法線的夾角也為θ,所以光線從AC射出時與法線的夾角也為θ;由于垂直于AB的法線與垂直于AC的法線相互垂直,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(一個角的兩邊與另一個角的兩邊相互垂直,這兩個角相等或互補)可知,從AC邊射出的光線與入射光線相互垂直,故出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)角為α＝90°,故A正確、BCD錯誤.故選：A.(多選)等腰三角形△abc為一棱鏡的橫截面,ab＝ac;一平行于bc邊的細光束從ab邊射入棱鏡,在bc邊反射后從ac邊射出,出射光分成了不同顏色的兩束,甲光的出射點在乙光的下方,如圖所示.不考慮多次反射.下列說法正確的是()A．甲光的波長比乙光的長B．甲光的頻率比乙光的高C．在棱鏡中的傳播速度,甲光比乙光的大D．該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率E．在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角,甲光比乙光的大【解答】解：ABCD、作出光路圖如圖所示細光束經(jīng)ab邊折射后的折射角θ甲＞θ乙,根據(jù)幾何關(guān)系可知光在bc邊上的入射角甲光比乙光的大,根據(jù)n=sinθ1sinθ2,細光束在ab邊折射時,兩種光的入射角相同,折射角θ甲＞θ乙,所以n甲＜n乙,乙光的折射率大,則頻率大,波長小;由n=cE、由題圖可知從ac邊射出的光線平行,即甲、乙兩束光折射角相同,由n甲＜n乙,結(jié)合光路可逆,則有在棱鏡內(nèi)bc邊反射時的入射角,甲光比乙光的大,故E正確.故選：ACE.柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示,OP右側(cè)是以O(shè)為圓心,半徑為R的14圓,左側(cè)是直角梯形,AP長為R,AC與CO夾角45°,AC中點為B,a、b兩種頻率的細激光束,垂直AB面入射,器件介質(zhì)對a,b光的折射率分別為1.42、1.40,保持光的入射方向不變,入射點從A向B移動過程中,能在PM面全反射后,從OM面射出的光是(不考慮三次反射以后的光)(A．僅有a光B．僅有b光C．a(chǎn)、b光都可以D．a(chǎn)、b光都不可以【解答】解：當兩種頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時,激光沿直線傳播到O點,經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去,光路如圖1.保持光的入射方向不變,入射A點從A向B點B移動過程中,如下圖可知,激光沿直線傳播到CO面經(jīng)反射向PM面?zhèn)鞑?根據(jù)圖像可知,入射點從A向B移動的過程中,光線傳播到PM面的入射角逐漸增大,如圖2.當入射點為B點時,根據(jù)光的反射定律及幾何關(guān)系可知,光線傳播到PM面的P點,此時光線在PM面上的入射角最大,設(shè)為α,由幾何關(guān)系得α＝45°根據(jù)全反射臨界角公式得sinCa=sinCb=兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關(guān)系為Ca＜45°＜Cb故在入射光從A向B移動過程中,a光能在PM面全反射后,從OM面射出;b光不能在PM面發(fā)生全反射,故僅有a光.A正確,BCD錯誤.故選：A.八、光的波動性九、多普勒效應(yīng)：當波源與觀察者相互靠近時,觀察者接收到的頻率變大;當波源與觀察者相互遠離時,觀察者接收到的頻率變小.如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖.G為標準石英環(huán),C為待測柱形樣品,C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層.用單色平行光垂直照射上方石英板,會形成干涉條紋.已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當溫度升高時,下列說法正確的是()A．劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動B．劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動C．劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動D．劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動【解答】解：溫度升高時,G和C均發(fā)生熱膨脹,體積增大,已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),溫度升高,G比C膨脹明顯,石英板上升的高度比C上表面上升的高度大,則劈形空氣層厚度變大;從劈形空氣層的上下表面分別反射的兩列光是相干光,發(fā)生干涉現(xiàn)象,出現(xiàn)條紋.根據(jù)條紋的位置與空氣層的厚度是對應(yīng)的,劈形空氣層厚度變大,同一厚度的空氣層向劈尖移動,條紋向劈尖移動,即條紋向左移動,故A正確,BCD錯誤.故選：A.(多選)某同學(xué)采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象,狹縫S1、S2的寬度可調(diào),狹縫到屏的距離為L.同一單色光垂直照射狹縫,實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣.下列描述正確的是()A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣,當光通過狹縫時,也發(fā)生了衍射B．遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,其他條件不變,圖丙中亮條紋寬度增大C．照射兩條狹縫時,增加L,其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D．照射兩條狹縫時,若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍,P點處一定是暗條紋【解答】解：A、由圖可知,圖乙中間部分是等間距條紋,所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣,當光通過狹縫時,同時也發(fā)生衍射,故A正確;B、狹縫越小,衍射范圍越大,衍射條紋越寬,遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,則衍射現(xiàn)象減弱,圖丙中亮條紋寬度減小,故B錯誤;C、根據(jù)條紋間距公式Δx=Ldλ可知照射兩條狹縫時,增加L,其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大,故D、照射兩條狹縫時,若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍,P點處一定是暗條紋,故D正確.故選：ACD.如圖所示,由波長為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光,經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光.透射光經(jīng)擴束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋.O是兩單色光中央亮條紋的中心位置,P1和P2分別是波長為λ1和λ2的光形成的距離O點最近的亮條紋中心