高考物理二轮复习 第13讲 机械振动和机械波 光活页规范训练

第13讲机械振动和机械波光(选修3－4)1．(1)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图6－13－13甲所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x1＝1.5m和x2＝4.5m．P点的振动图象如图6－13－13乙所示．图6－13－13在下列四幅图中，质点Q的振动图象可能是()．(2)如图6－13－14所示，图6－13－14某种透明液体的折射率为n，在液面下深为h处有一点光源S，现用一不透光的圆形薄板置于液面，其圆心O在S的正上方．要使观察者从液面上任一位置都不能看到点光源S，则该圆形薄板的半径R至少为多大？解析(1)由甲图可知P、Q的振动相差eq\f(3,4)个周期，将P的振动图象分别往前或往后推eq\f(3,4)个周期，即可得到Q的振动图象，故B、C正确．(2)由图中几何关系得sinθ＝sinC＝eq\f(R,\r(R2＋h2))，sinC＝eq\f(1,n)，解得R＝eq\f(h,\r(n2－1)).答案(1)BC(2)eq\f(h,\r(n2－1))2．(1)如图6－13－15甲所示，O点为振源，OP＝s，t＝0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波．图乙为从t＝0时刻开始描绘的质点P的振动图象．下列判断中正确的是________．图6－13－15A．该波的频率为eq\f(1,t2－t1)B．这列波的波长为eq\f(st2－t1,t1)C．t＝0时刻，振源O振动的方向沿y轴负方向D．t＝t2时刻，P点的振动方向沿y轴负方向E．t＝t2时刻，O点的振动方向沿y轴负方向(2)如图6－13－16所示，折射率为n＝eq\r(3)、半径为R＝4eq\r(3)cm的圆形玻璃砖，AB为玻璃砖直径．一束光线平行于直径AB射向玻璃砖左侧界面，且光束到AB的距离d可以随意调整，已知光在真空中速度为c＝3.0×10图6－13－16①光线在玻璃砖中传播的最长时间；②当光线经玻璃砖折射后由B点射出时，光线在玻璃砖中传播的时间．解析(1)结合题图甲、乙可知，振动从O传到P，用时t1，传播距离为s，故波速为v＝eq\f(s,t1)，波的周期为T＝t2－t1，故波的频率f＝eq\f(1,t2－t1)，波长λ＝vT＝eq\f(st2－t1,t1)，A、B对；由题图乙可知P点先沿y轴正向运动，故振源O在t＝0时刻沿y轴正向运动，C错；由题图乙知，t2时刻P点振动方向沿y轴正向，D错；因不知t1与周期T的倍数关系，故不能判断t2时刻O点的振动情况，E错．(2)①光线在介质中的传播速度v＝eq\f(c,n)①光线沿直径传播的时间最长，为t＝eq\f(2R,v)＝8×10－10s②②如图所示，由折射定律得eq\f(sini,sinr)＝n③由几何关系可得i＝2r光线在玻璃砖中传播的距离为s＝2Rcosr④s＝vt′⑤t′＝4eq\r(3)×10－10s⑥答案(1)AB(2)①8×10－10s②4eq\r(3)×10－10s3．(1)下列说法中不正确的是________．A．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的B．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使像更清晰D．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率(2)①一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t＝0时刻的波形如图6－13－17所示，此时平衡位置位于x＝3m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa＝2.5m，xb＝5.5m，则当a质点处在波峰时，b质点恰在________(填“波峰”、“波谷”或“平衡位置”)；t＝eq\f(3T,4)时，b质点正在向y轴________(填“正方向”或“负方向”)运动．图6－13－17图6－13－18②某种材料的三棱镜截面如图6－13－18所示，BC边水平，∠A＝90°，∠B＝53°.一束竖直向下的光束从AB边入射，经过三棱镜折射后，垂直于AC射出，求三棱镜的折射率．(sin53°＝0.8，sin37°＝0.6)解析(1)声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率大于声源的频率，D错误．(2)①由图象可知波长λ＝4m，a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa＝2.5m，xb＝5.5m，可判断a、b两质点距离为eq\f(3,4)λ，当a质点处在波峰时，b质点恰在平衡位置；根据传播方向与振动方向之间的关系，可以判断t＝eq\f(3T,4)时，b质点正在向y轴负方向运动．②n＝eq\f(sinθ,sinβ)由几何关系可得α＝37°β＝53°－37°n＝eq\f(sin53°,sin53°－37°)＝eq\f(20,7).答案(1)D(2)①平衡位置负方向②eq\f(20,7)4．(1)年6月11日17时38分“神舟十号”顺利升空．“神舟十号”的完美升空离不开雷达站，地面上科研人员利用雷达发射的电磁波对“神舟十号”发出指令，进行地面控制．结合自己所学的知识，判断下列说法不正确的是()．图6－13－19A．雷达所用的无线电波的波长比短波更短B．雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标C．雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端D．根据光速不变原理：“神舟十号”接收到的雷达站发射的电磁波的速度仍是光速(2)如图6－13－20所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A、B、C、D、…为绳子上的等间隔的点，点间间隔为50cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点刚开始向上振动，经0.1秒第一次达到最大位移处，C点恰好开始振动，则绳中形成的向右传播的横波速度为________m/s，从A点开始振动计时，经________s的时间J点第一次向下达到最大位移．图6－13－20图6－13－21(3)如图6－13－21所示，等边三角形ABC为透明柱状介质的横截面，一束平行于角平分线BD的单色光由AB面射入介质，经AB面折射的光线恰平行于BC.求：①介质对此单色光的折射率n；②若光在真空的传播速度为c，则光在此介质中的传播速度为多少，折射光线在AC面上能否发生全反射．解析(1)雷达所用的无线电波是波长非常短的微波，A正确；雷达发射的是无线电脉冲，B错误；雷达既是无线电波的发射端，同时又是无线电波的接收端，C正确；根据光速不变原理，光速与“神舟十号”、雷达之间的相对运动没有关系，D正确．(2)由题意可知在t＝0.1s内波传播的距离s＝AC＝1m，v＝eq\f(s,t)＝eq\f(1,0.1)m/s＝10m/s；当A点振动刚传到J点时，J点的起振方向向上，再经eq\f(3,4)T第一次向下到达最大位移处，因eq\f(1,4)T＝0.1s，所以T＝0.4s，t＝eq\f(AJ,v)＋eq\f(3,4)T＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4.5,10)＋\f(3,4)×0.4))s＝0.75s.(3)①依题意作出光路图，由几何知识得入射角i＝60°，折射角r＝30°，由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，得n＝eq\r(3).②若光在真空的传播速度为c，则光在此