【物理】2019届二轮复习机械振动机械波光学作业（全国通用）

【物理】2019届二轮复习机械振动机械波光学作业（全国通用）

‎1．(1)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0时刻的波形图如图8－20所示。已知波速为0.4 m/s，且波刚传到c点。下列选项正确的是__________。‎ 图8－20‎ A．波源的振动周期为0.2 s B．t＝0时，质点d点沿y轴正方向运动 C．在t＝0时，质点a的加速度比质点b的加速度小 D．质点a比质点b先回到平衡位置 E．t＝0.1 s时，质点c将运动到x＝12 cm处 ‎(2)直角三角形的玻璃砖ABC放置于真空中∠B＝30°，CA的延长线上S点有一点光源，发出的一条光线由D点射入玻璃砖，如图8－21所示。光线经玻璃砖折射后垂直BC边射出，且此光束经过SD用时和在玻璃砖内的传播时间相等。已知光在真空中的传播速度为c，BD＝d，∠ASD＝15°。求：‎ 图8－21‎ ‎①玻璃砖的折射率；‎ ‎②SD两点间的距离。‎ 解析　(2)由几何关系可知，入射玻璃砖的入射角i＝45°，折射角r＝30°‎ n＝＝＝①‎ 设在玻璃砖中光速为v，有：‎ v＝②‎ 光束经过SD和玻璃砖内的传播时间相等有 ＝ 解得：SD＝d。‎ 答案　(1)ABC　(2)①　②d ‎ ‎2．(1)(多选)(2018·烟台二模)关于光现象及其应用，下列说法中正确的是________。‎ A．用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度利用了光的衍射 B．光导纤维包层的折射率小于内芯的折射率，是依据全反射原理工作的 C．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，主要应用的是光的衍射现象 D．水面上油膜、肥皂泡的彩色条纹是由于光的干涉而形成的现象 E．光的双缝干涉条纹中间是宽度最大且最亮的明纹 ‎(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播，如图8－22所示为波传播到x＝5 m的M点时的波形图，从该时刻开始计时，该波的周期T＝4 s，Q是位于x＝10 m的质点，求：‎ ‎①波由M点传到Q点所用的时间；‎ ‎②在t＝6 s时刻质点Q的位置坐标和x＝3 m处的质点N在6 s内通过的路程。‎ 图8－22‎ 解析　(1)检查平面的平整度的原理是经过空气层的前后两面反射的光线在标准样板的下表面叠加，发生薄膜干涉，形成干涉条纹，故A错误；光导纤维由“内芯”和“包层”两个同心圆柱体组成，是依据全反射原理工作的，内芯的折射率大于包层的折射率，故B正确；激光束越细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，这里应用的是光的衍射现象，故C正确；油膜上的彩色条纹是由于光经油膜上、下表面反射相遇干涉而形成的，肥皂泡上的彩色条纹是光经肥皂薄膜的前、后表面反射相遇干涉而形成的，故D正确；光的双缝干涉条纹是等间距、等宽度的明暗相间的条纹；而在光的单缝衍射图样中，中间是宽度最大、最亮的明纹，在中央条纹两边的明条纹宽度越来越小，亮度也越来越低，故E错误；故选BCD。‎ ‎(2)①该波的周期T＝4 s，由题图可以看出该波的波长 λ＝4 m，波速v＝＝1 m/s 波由M点传到Q点所用的时间t＝＝5 s ‎②在t＝6 s时刻，质点Q的位置坐标为(10 m，－5 m)‎ x＝3 m处的质点N在6 s内通过的路程为s＝6A＝30 cm。‎ 答案　(1)BCD　(2)①5 s　②30 cm ‎3．(2018·湖南六校联考)(1)(多选)下列说法中正确的是________。‎ A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 B．发生干涉现象时，介质中振动加强的点，振动能量最大，减弱点振动能量可能为零 C．振动图像和波的图像中，横坐标所反映的物理意义是不同的 D．超声波比次声波更容易发生衍射 E．在地球表面上走得很准的摆钟搬到月球表面上，其摆动周期变大 ‎(2)如图8－23所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n＝，玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡，其边长l＝40 cm，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行。激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑。‎ 图8－23‎ ‎①画出光路图；‎ ‎②求两个光斑之间的距离L。‎ 解析　(2)①画出光路图如图所示 ‎②在界面AC，a光的入射角i＝60°。‎ 由光的折射定律有：＝n 代入数据，求得折射角r＝30°‎ 由光的反射定律得，反射角i′＝60°。‎ 由几何关系易得：△ODC是边长为20 cm的正三角形，△COE为等腰三角形，CE＝OC＝20 cm。故两光斑之间的距离L＝DC＋CE＝l＝40 cm。‎ 答案　(1)BCE　(2)①见解析　②40 cm ‎4．(2018·长沙一模)(1)(多选)下列说法中正确的是________。‎ A．水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了衍射现象 B．雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的 C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光 D．红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同 E．狭义相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的 ‎(2)如图8－24所示点S为振源，其频率为20 Hz，所产生的简谐横波向右传播，波速为40 m/s，P、Q是波传播途中的两点，已知SP ＝3.0 m，SQ ＝3.5 m。‎ 图8－24‎ ‎①判断当S通过平衡位置向上运动时，P、Q两点的位置及运动方向。‎ ‎②以S通过平衡位置向上运动时为计时起点，作出经过t＝0.087 5 s时波的图像，并标出S、P和Q三点的位置。‎ 解析　(1)水中的气泡看起来比较明亮是因为有一部分光发生了全反射现象，选项A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，是不能形成电磁波的，雷达发射的电磁波一定是由周期性变化的电场或磁场产生的，选项B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光，选项C正确；红色和蓝色激光频率不同，在同一种介质中传播时波速不同，波长不同，而红色和蓝色激光在不同介质中传播时波长可能相同，选项D正确；狭义相对论认为真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项E正确。‎ ‎(2)①该波的波长为λ＝＝2 m SP＝3.0 m＝1.5λ，故点P通过平衡位置向下运动 SQ＝3.5 m＝1.75 λ，故点Q在波峰，向下运动 ‎②该波的周期为T＝＝0.05 s，t＝0.087 5 s＝1.75T，作图如图所示 答案　(1)CDE ‎(2)见解析 ‎5．(2018·保定调研)(1)(多选)关于机械振动与机械波的说法中正确的是________。‎ A．机械波的频率等于振源的振动频率 B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等 C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离 E．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定 ‎(2)如图8－25所示，水面上船的正前方A处有一浮标，水面下方深度H＝2 m的B点处有一点光源。当船头P点距B点水平距离s ＝4 m时，射向船头P点的光刚好被浮标挡住，且船尾端C点后方水面完全没有光线射出。测得PA、BA与竖直方向的夹角分别为53°和37°，忽略船吃水深度，求船的长度L。(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)‎ 图8－25‎ 解析　(1)机械波的频率是振源的振动频率，A正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，B错误；波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，C错误；由v＝可知，沿波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，D正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，E正确。‎ ‎(2)光路如图所示，水的折射率n＝ 当C点水面刚好没有光线射出时，则sin θ＝ 根据几何关系sin θ＝ 解得船最短时L＝2 m 故船的长度L≥2 m。‎ 答案　(1)ADE　(2)2 m ‎6．(2018·福建质检)(1)(多选)如图8－26甲，P、Q是均匀介质中x轴上的两个质点，间距10 m。一列简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时到达质点P处(其后P的振动图像如图乙)，t＝2 s时到达质点Q处。则________。‎ A．波长为2 m B．波速为5 m/s C．t＝2 s时，P的振动方向沿－y方向 D．t＝2 s时，Q的振动方向沿＋y方向 E．2～3 s，Q运动的路程为12 cm 图8－26‎ ‎(2)电视机遥控器中有一半导体发光二极管，它发出频率为3.3×1014 Hz的红外光，用来控制电视机的各种功能。已知这种发光二极管的发光面AB是直径为2 mm的圆盘，封装在折射率n＝2.5的半球形介质中，其圆心位于半球的球心O点，如图8－27所示。设真空中的光速c＝3.0×108 m/s。‎ 图8－27‎ ‎①求这种红外光在该半球形介质中的波长；‎ ‎②要使发光面上边缘的点发出的红外光，第一次到达半球面时都不会发生全反射，介质半球的半径R至少应为多大？ ‎ 解析　(1)由图乙可知机械波的传播周期为T＝2 s。由于t＝0时机械波传到质点P，t＝2 s时机械波传到质点Q，则说明P、Q两点之间的距离等于一个波长，即λ＝10 m，A错误；由波速公式v＝＝ m/s＝5 m/s，B正确；t＝0时质点P沿y轴的正方向振动，说明波源的起振方向沿y轴的正方向，则t＝2 s时质点Q刚好开始振动，其振动方向沿y 轴的正方向，D正确；经过一个完整的周期后，质点P的振动方向与t＝0时的振动方向相同，即沿y轴的正方向，C错误；2～3 s为半个周期，则质点Q通过的路程为振幅的两倍，即12 cm，E正确。‎ ‎(2)①根据v＝λν，n＝ 代入数据得λ≈3.6×10－7 m ‎②光路图如图，由几何知识知，由发光面边缘发出的光与AB垂直时，入射角i最大。若这条光线不发生全发射，则所有光线均不会发生全反射，即 n＝ sin i＜sin C＝ 又sin i＝ 代入数据得 R＞2.5 mm，即半径R至少为2.5 mm。‎ 答案　(1)BDE　(2)①3.6×10－7 m　②2.5 mm ‎7．(2017·课标Ⅲ)(1)(多选)如图8－28所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是________。‎ 图8－28‎ A．波长为2 m B．波速为6 m/s C．频率为1.5 Hz D．t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰 E．t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置 ‎(2)如图8－29所示，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求 图8－29‎ ‎①从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；‎ ‎②距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。‎ 解析　本题考查机械波图像 ‎(1)由题图可知，该波波长λ＝4 m，选项A错误；T＞0.5 s，则由题图知波在0.5 s内沿x轴正方向传播的距离为λ，传播时间t＝T＝0.5 s，T＝ s，频率f＝＝1.5 Hz，选项C正确；波速v＝＝6 m/s，选项B正确；1 s＝T，t＝1 s，x＝1 m处的质点处于波谷，选项D错误；2 s＝3T，t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置，选项E正确。‎ ‎(2)①如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角iC时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。‎ i＝iC①‎ 设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有 nsin iC＝1②‎ 由几何关系有 sin i＝③‎ 联立①②③式并利用题给条件，得l＝R④‎ ‎②设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有 nsin i1＝sin r1⑤‎ 设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有 ＝⑥‎ 由几何关系有 ‎∠C＝r1－i1⑦‎ sin i1＝⑧‎ 联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得 OC＝R≈2.74 R。‎ 答案　(1)BCE ‎(2)①R　②R(或2.74 R)‎