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課時(shí)作業(yè)15振動(dòng)和波動(dòng)光學(xué)時(shí)間:45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1.用如圖所示的試驗(yàn)裝置觀看光的薄膜干涉現(xiàn)象.圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽),圖(b)是直立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈.將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn),觀看到的現(xiàn)象是()A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D.干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變解析:金屬絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)變不了肥皂液膜的上薄下厚的外形,由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)關(guān),仍舊是水平的干涉條紋,A、B、C錯(cuò)誤,D正確.答案:D2.一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是4HzB.在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程是20cmC.第4s末質(zhì)點(diǎn)的速度為零D.在t=1s和t=3s兩時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)位移大小相等,方向相同解析:由振動(dòng)圖象可知,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是4s,頻率為0.25Hz,故A錯(cuò)誤;振幅為2cm.一個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為4A,10s為2.5個(gè)周期,經(jīng)過(guò)的路程為2.5×4A=10A=20cm,B正確;4s末質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,速度最大,故C錯(cuò)誤;在t答案:B3.高速大路上的標(biāo)志牌常用“回歸反光膜”制成,夜間行車(chē)時(shí),它能將車(chē)燈照射出去的光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特殊醒目.這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的.如圖所示,反光膜內(nèi)均勻分布著直徑為10μm的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為eq\r(3),為使入射的車(chē)燈光線經(jīng)玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行,那么第一次入射的入射角是()A.60° B.45°C.30° D.15°解析:設(shè)入射角為i,折射角為θ,作出光路圖如圖所示.由于出射光線恰好和入射光線平行,所以i=2θ,依據(jù)折射定律有eq\f(sini,sinθ)=eq\f(sin2θ,sinθ)=eq\r(3),所以θ=30°,i=2θ=60°.答案:A二、多項(xiàng)選擇題4.某彈簧振子在水平方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其位移x隨時(shí)間t變化的關(guān)系為x=Asinωt,振動(dòng)圖象如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.彈簧在第1s末與第3s末的長(zhǎng)度相同B.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圓頻率是eq\f(π,4)rad/sC.第3s末振子的位移大小為eq\f(\r(2),2)AD.從第3s末到第5s末,振子的速度方向發(fā)生變化解析:由振動(dòng)圖象可知,彈簧在第1s末與第3s末的位移相同,彈簧長(zhǎng)度相同,選項(xiàng)A正確;由振動(dòng)圖象可知,振動(dòng)周期為8s,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圓頻率是ω=eq\f(2π,T)=eq\f(π,4)rad/s,選項(xiàng)B正確;第3s末振子的位移大小為x=Asinωt=Asin(eq\f(π,4)·3)=eq\f(\r(2),2)A,選項(xiàng)C正確;從第3s末到第5s末,振子的速度方向不發(fā)生變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:ABC5.固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖,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)域消滅兩個(gè)光斑,漸漸增大θ角,當(dāng)θ=α?xí)r,光屏NQ區(qū)域A光的光斑消逝,連續(xù)增大θ角,當(dāng)θ=β時(shí),光屏NQ區(qū)域B光的光斑消逝,則()A.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)光斑解析:當(dāng)θ較小時(shí),屏上NQ區(qū)域有兩個(gè)光斑,這是兩種單色光折射后折射程度不同的結(jié)果,當(dāng)θ=α?xí)rNQ區(qū)域A光消逝,說(shuō)明A光發(fā)生了全反射,A光發(fā)生全反射的臨界角為α,同理,B光發(fā)生全反射的臨界角為β,由于β>α,由n=eq\f(1,sinC)可知,B光的折射率小,A項(xiàng)正確;由v=eq\f(c,n)可知,B光在半圓形玻璃磚中傳播速度較大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;α<θ<β時(shí),NQ區(qū)域只有一個(gè)光斑,而由于光的反射,在NP區(qū)域還有一個(gè)光斑,β<θ<eq\f(π,2)時(shí),兩種單色光全部發(fā)生全反射,在NQ區(qū)域沒(méi)有光斑,在NP區(qū)域有一個(gè)由全反射形成的光斑,D項(xiàng)正確.答案:AD6.以下關(guān)于光的說(shuō)法中正確的是()A.分別用紅光和紫光在同一裝置上做干涉試驗(yàn),相鄰紅光干涉條紋間距小于相鄰紫光干涉條紋間距B.雨后天空消滅的彩虹是光的衍射現(xiàn)象C.水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象D.醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡,用來(lái)檢查人體內(nèi)臟器官的內(nèi)部.它利用了光的全反射原理解析:依據(jù)Δx=eq\f(L,d)λ,因紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng),故相鄰紅光條紋間距大,A錯(cuò);雨后天空消滅的彩虹是光的折射和色散綜合的結(jié)果,B錯(cuò);水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是白光在油膜前后兩表面的反射光相遇疊加的結(jié)果,屬于干涉,故C正確;醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡,應(yīng)用的是全反射原理,D正確.答案:CD三、五選三型選擇題7.光射到兩種不同介質(zhì)的分界面,分析其后的傳播情形可知________.A.折射現(xiàn)象的消滅不能說(shuō)明光是縱波B.光總會(huì)分為反射光和折射光C.折射光與入射光的傳播方向可能是相同的D.發(fā)生折射是由于光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同E.光的反射光線、折射光線與入射光線不行能同線解析:光屬于電磁波,是一種橫波,另外光的折射現(xiàn)象的消滅不能說(shuō)明光是縱波,故A選項(xiàng)正確;當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),且入射角足夠大時(shí),會(huì)在分界面處發(fā)生全反射現(xiàn)象,此時(shí)只有反射光線而折射光線消逝,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)光垂直射到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí),折射光線與入射光線的傳播方向是相同的,光的反射光線、折射光線與入射光線同線,故C選項(xiàng)正確、E選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)光射到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象,這是由于不同介質(zhì)對(duì)光的(確定)折射率n=eq\f(c,v)不同,即光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同,故D選項(xiàng)正確.答案:ACD8.某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播,下圖甲為t=0.25s時(shí)的波形圖,圖乙為P點(diǎn)(x=1.5m處的質(zhì)點(diǎn))的振動(dòng)圖象,那么下列說(shuō)法正確的是________.A.t=0.25s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P正在往負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B.該波向右傳播,波速為2m/sC.質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)方向總相反D.t=0.75s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置,并正在往正方向運(yùn)動(dòng)E.t=1.25s時(shí),質(zhì)點(diǎn)K向右運(yùn)動(dòng)了2m解析:由質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象,可知t=0.25s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正在往正方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;波長(zhǎng)為4m,周期2s,該波向右傳播,波速為2m/s,選項(xiàng)B正確;質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N相距半個(gè)波長(zhǎng),質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)方向總相反,選項(xiàng)C正確;t=0.75s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置,并正在往正方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確;t=1.25s時(shí),質(zhì)點(diǎn)K位于波谷,選項(xiàng)E錯(cuò)誤.答案:BCD四、計(jì)算題9.(2022·重慶卷)一豎直懸掛的彈簧振子,下端裝有一記錄筆,在豎直面內(nèi)放置有一記錄紙.當(dāng)振子上下振動(dòng)時(shí),以速率v水平向左勻速拉動(dòng)記錄紙,記錄筆在紙上留下如題圖所示的圖象.y1、y2、x0、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo).由此圖求振動(dòng)的周期和振幅.解析:設(shè)周期為T(mén),振幅為A.由題意得T=eq\f(2x0,v)和A=eq\f(y1-y2,2).答案:eq\f(2x0,v)eq\f(y1-y2,2)10.如圖所示,一橫波的波源在坐標(biāo)原點(diǎn),x軸為波的傳播方向,y軸為振動(dòng)方向.當(dāng)波源開(kāi)頭振動(dòng)1s時(shí),形成了如圖所示的波形(波剛傳到圖中P點(diǎn)).試求:(1)從圖示位置再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間波傳到Q點(diǎn)?(2)波傳到Q點(diǎn)時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的位移.解析:(1)依據(jù)圖象,波的波長(zhǎng)λ=4m波速為v=eq\f(λ,T)=4m/s波傳到Q點(diǎn)用的時(shí)間t=eq\f(lPQ,v)=0.75s(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期:T=1sP質(zhì)點(diǎn)開(kāi)頭向下振動(dòng),波經(jīng)P點(diǎn)傳到Q點(diǎn)的時(shí)間為eq\f(3,4)周期,則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的位移為10cm.答案:(1)0.75s(2)10cm11.(2022·課標(biāo)卷Ⅰ)一個(gè)半圓柱形玻璃磚,其橫截面是半徑為R的半圓,AB為半圓的直徑,O為圓心,如圖所示.玻璃的折射率為n=eq\r(2).(1)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面,若光線到達(dá)上表面后,都能從該表面射出,則入射光束在AB上的最大寬度為多少?(2)一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距eq\f(\r(3),2)R處垂直于AB從下方入射,求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置.解析:(1)在O點(diǎn)左側(cè),設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ,則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出,如圖.由全反射條件有sinθ=eq\f(1,n)①由幾何關(guān)系有OE=Rsinθ②由對(duì)稱(chēng)性可知,若光線都能從上表面射出,光束的寬度最大為l=2OE③聯(lián)立①②③式,
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