【物理】2020届二轮复习(选修3－4)机械振动和机械波　光　电磁波作业

【物理】2020届二轮复习(选修3－4)机械振动和机械波　光　电磁波作业

课时作业 12　(选修3－4)机械振动和机械波　光　电磁波 ‎1．[物理——选修3－4]‎ ‎(1)图示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，从左到右依次放置①光源、②红色滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏．下列说法正确的是________．‎ A．③、④分别是双缝、单缝 B．减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离 C．先放上单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心 D．若双缝的间距为d，④与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则该红光的波长λ＝ E．假若把此装置置于某液体中测量某单色光的波长，测得结果要比在真空中测得该光的波长短 ‎(2)在图甲中，轻弹簧上端固定，下端系一质量为m＝‎0.2 kg的小球，现让小球在竖直方向上做简谐运动，小球从最高点释放时开始计时，小球相对平衡位置的位移y随时间t按正弦规律变化，如图乙所示．取g＝‎10 m/s2.‎ ‎(ⅰ)写出小球相对平衡位置的位移y的表达式；‎ ‎(ⅱ)求0～9.2 s内小球的总路程L，并指出t＝9.2 s时小球的位置．‎ 解析：(1)光源产生的光经滤光片变成单色光，通过单缝成为线光源，经过双缝获得相干波源，③、④分别是单缝、双缝，A错误；由Δx＝λ知，要增大相邻暗条纹间的距离，可减小双缝之间的距离d或增大双缝到屏的距离l，B正确；先不放单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心，然后再放单缝和双缝，调节其位置使光屏上出现干涉条纹，C错误；相邻两条红色条纹间的距离Δx＝‎ eq f(a,n－1)＝，又Δx＝λ，得该红光的波长λ＝，D正确；假若把此装置置于某种液体中，由于液体的折射率大于1，所以结果将比在真空中测得该光的波长短，E正确．‎ ‎(2)(ⅰ)由题图乙可知，周期T＝0.8 s 振幅A＝‎‎0.1 m 小球相对平衡位置的位移y＝Acos t 即y＝0.1cosπt(m)‎ ‎(ⅱ)由于n＝＝11 ‎0～9.2 s内小球的总路程L＝n·‎‎4A 解得L＝‎‎4.6 m t＝9.2 s时小球处于最低点 答案：(1)BDE　(2)(ⅰ)y＝0.1 cosπt(m)　(ⅱ)小球处于最低点 ‎2．[物理——选修3－4]‎ ‎(1)波速均为‎1.0 m/s的两列简谐横波，分别从波源x＝0、x＝‎12 m处沿x轴相向传播，t＝0时的波形图如图所示．下列说法正确的是________．‎ A．两列波的频率均为0.25 Hz B．t＝0.2 s时，两列波相遇 C．两列波相遇过程中，x＝‎5 m处和x＝‎7 m处的质点振动加强 D．t＝3 s时，x＝‎6 m处的质点位移达到最大值 E．当波源从x＝0处沿x轴正向运动时，在x＝‎12 m处的观察者观察到该简谐横波的频率变大 ‎(2)平面镜成像时，从光源发出的光线第一次被镜面反射所生成的像最明亮，被称为主像．如图所示，为测量一面嵌入墙壁的平面镜的厚度，可以在紧贴平面镜的表面放置一点光源S，现观测到S与其主像S′的距离为D.已知随着观察角度的变化，该距离也会发生变化．‎ ‎(ⅰ)试通过作图来确定光源S的主像S′的位置；(保留作图痕迹)‎ ‎(ⅱ)若玻璃的折射率n＝，垂直平面镜方向观测，S与其主像S′的距离D＝‎5 mm，求平面镜的厚度d.(结果保留三位有效数字)‎ 解析：(1)由波的图象可知，波长λ＝‎4 m，两列波的频率均为f＝＝0.25 Hz，选项A正确；由波的图象可知，两列波相距Δx＝‎4 m，由Δx＝2vt可知，t＝2 s，即t＝2 s时，两列波相遇，选项B错误；两列波相遇过程中，x＝‎5 m处和x＝‎7 m处的质点振动减弱，选项C错误；t＝3 s时，x＝‎6 m处的质点位移达到负的最大值，选项D正确；当波源从x＝0处沿x轴正向运动时，由于波源相对于观察者靠近，根据多普勒效应，在x＝‎12 m处的观察者观察到该简谐横波的频率变大，选项E正确．‎ ‎(2)(ⅰ)光路图如图所示 由几何关系 SB＝2dtan r SB＝Dtan i 垂直平面镜方向观测，满足i→0，r→0‎ 即tan i≈sin i，tan r≈sin r 由折射定律n＝ 解得d＝·＝·＝ 代入数据，得d＝‎‎3.33 mm 答案：(1)ADE　(2)(ⅰ)见解析　(ⅱ)‎‎3.33 mm ‎3．[物理——选修3－4]‎ ‎(1)如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D 点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.‎ ‎(2)一列简谐横波在t＝ s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点．图(b)是质点Q的振动图象．求：‎ ‎(ⅰ)波速及波的传播方向；‎ ‎(ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标．‎ 解析：(1)根据光路的可逆性，在AC面，入射角为60°时，折射角为30°.‎ 根据光的折射定律有n＝＝＝.‎ 玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，‎ 沿同一路径入射时，r角仍为30°不变，对应的i角变大．‎ 因此折射角大于60°.‎ ‎(2)(ⅰ)由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝‎36 cm①‎ 由图(b)可以看出，周期为 T＝2 s②‎ 波速为v＝＝‎18 cm/s③‎ 由图(b)知，当t＝ s时，质点Q向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播．‎ ‎(ⅱ)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由图(a)知，x＝0处y＝－＝Asin(－30°)，因此 xP＝λ＝‎3 cm④‎ 由图(b)知，在t＝0时质点Q处于平衡位置，经Δt＝ ‎ s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有 xO－xP＝vΔt＝‎6 cm⑤‎ 由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为 xQ＝‎9 cm⑥‎ 答案：(1)　大于　(2)(ⅰ)‎18 cm/s　沿x轴负方向传播　(ⅱ)xQ＝‎‎9 cm ‎4．[物理——选修3－4]‎ ‎(1)如图甲所示，沿波的传播方向上有间距均为‎1 m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，t＝0时刻振源a从平衡位置竖直向上做简谐振动，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以‎1 m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是________．‎ A．这列波的周期为4 s B．0～3 s质点b运动路程为‎4 cm C．4～5 s质点c的加速度在减小 D．6 s时质点e的运动速度水平向右为‎1 m/s E．此六质点都开始振动后，质点a的运动方向始终与质点c的运动方向相反 ‎(2)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂直平分线．足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直．一束复色光沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，已知复色光包含有在玻璃砖的折射率从n1＝到n2＝的光束，因而光屏上出现了彩色光带．‎ ‎(ⅰ)求彩色光带的宽度；‎ ‎(ⅱ)当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，则θ角至少为多少？‎ 解析：(1)波的周期与a点的振动周期相等，由题图乙知，‎ 周期为T＝4 s，A正确；波从a点传到b点的时间为＝ s＝1 s，则在0～3 s内质点b振动了t＝2 s时间，而t＝2 s＝0.5T，所以质点b运动路程为s＝‎2A＝2×‎2 cm＝‎4 cm，B正确；波从a点传到c点的时间为tac＝＝ s＝2 s，则在4 s时，质点c刚振动半个周期到达平衡位置，则在4～5 s这段时间内质点c正由平衡位置向波谷运动，加速度在增大，C错误；质点e只在平衡位置附近上下振动，不可能向右运动，D错误；该波的波长λ＝vT＝‎4 m，此六质点都振动起来后，a、c的距离等于半个波长，所以质点a的运动方向始终与质点c的运动方向相反，E正确．‎ ‎(2)(ⅰ)设在玻璃砖中的折射率为的光的折射角为β1，在玻璃砖中的折射率为的光的折射角为β2，则 n1＝ n2＝ 代入数据得β1＝45°，β2＝60°‎ 故彩色光带的宽度为d＝Rtan(90°－β1)－Rtan(90°－β2)＝R ‎(ⅱ)当复色光恰好全部发生全反射时，sin C＝＝ 即入射角θ≥C＝45°，即至少为45°‎ 答案：(1)ABE　(2)(ⅰ)R　(ⅱ)至少45°‎