高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練八 第2課時(shí) 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光

高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練八 第2課時(shí) 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性：振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回復(fù)力F、加速度a與位移x的方向相反，而v與x的方向可能相同，也可能相反振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)來回通過相同的兩點(diǎn)間的時(shí)間相等，即tBCtCB.振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過關(guān)于平衡位置對(duì)稱的等長(zhǎng)的兩線段的時(shí)間相等，即tBCtBC.如圖1所示圖12簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其位移、回復(fù)力、加速度、速度都隨時(shí)間按“正弦”或“余弦”規(guī)律變化，它們的周期均相同其位移隨時(shí)間變化的表達(dá)式為：xAsin_(t)或xAcos_(t)3振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的物理意義不同：振動(dòng)圖象反映的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移，而波動(dòng)圖象反映的是某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移振動(dòng)圖象隨時(shí)間推移圖象延續(xù)，但是已有的形狀不變，而波動(dòng)圖象隨時(shí)間推移圖象沿傳播方向平移4波的現(xiàn)象(1)波的疊加、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)(2)波的干涉必要條件：頻率相同設(shè)兩列波到某一點(diǎn)的波程差為r.若兩波源振動(dòng)情況完全相同，則加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱加強(qiáng)區(qū)的振幅AA1A2，減弱區(qū)的振幅A|A1A2|.若兩波源的振動(dòng)情況相反，則加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)的條件與上述相反5折射率與全反射(1)折射率：光從真空射入某種介質(zhì)，入射角的正弦與折射角的正弦之比叫做介質(zhì)的折射率，公式為n.實(shí)驗(yàn)和研究證明，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n.(2)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，稱為臨界角當(dāng)光從折射率為n的某種介質(zhì)射向真空(空氣)時(shí)發(fā)生全反射的臨界角為C，則sin C.(3)全反射的條件：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角6光的干涉和衍射(1)光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象證明了光的波動(dòng)性，光的偏振現(xiàn)象說明光波為橫波相鄰兩亮條紋(或暗條紋)間的距離與波長(zhǎng)成正比，即x，利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)可測(cè)量光的波長(zhǎng)(2)干涉和衍射的產(chǎn)生條件雙縫干涉產(chǎn)生亮、暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)干涉加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)路程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)干涉減弱，出現(xiàn)暗條紋發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或小孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不多或比光的波長(zhǎng)小1判斷波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的方法：(1)特殊點(diǎn)法；(2)微平移法(波形移動(dòng)法)2利用波傳播的周期性、雙向性解題(1)波的圖象的周期性：相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻的波形相同，從而使題目的解答出現(xiàn)多解的可能(2)波傳播方向的雙向性：在題目未給出波的傳播方向時(shí)，要考慮到波可沿x軸正向或負(fù)向傳播的兩種可能性3對(duì)幾何光學(xué)方面的問題，應(yīng)用光路圖或有關(guān)幾何圖形進(jìn)行分析，與公式配合，將一個(gè)物理問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)幾何問題，這樣能夠更直觀、形象地發(fā)現(xiàn)問題的隱含條件.考向1基本規(guī)律與波動(dòng)(或振動(dòng))圖象的組合例1(1)下列關(guān)于光的說法中正確的是()A雨后彩虹是由于太陽光入射到水滴中發(fā)生的全反射形成的B日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象C在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距D白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的波長(zhǎng)不同E光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同(2)如圖2所示，在同一介質(zhì)中某一條直線上有兩個(gè)振源A、B相距7 m，振幅和頻率相同，在A、B之間有一質(zhì)點(diǎn)C距A點(diǎn)3 m從t0時(shí)開始，A、B都只振動(dòng)了一個(gè)周期，振幅A20 cm，周期T2 s，則：圖2兩列簡(jiǎn)諧橫波的波速為多大？在圖3中畫出質(zhì)點(diǎn)C的05 s內(nèi)的振動(dòng)圖象；圖3在05 s質(zhì)點(diǎn)C通過的路程是多大？解析(1)雨后彩虹是由于太陽光入射到水滴中發(fā)生折射形成的，故A錯(cuò)誤日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤故選C、D、E.(2)根據(jù)圖象可知，兩列橫波的波長(zhǎng)2 m，則波速v1 m/s.01 s內(nèi)C點(diǎn)沒有振動(dòng)，12 s內(nèi)A波在C點(diǎn)振動(dòng)，當(dāng)A波x1 m傳到C點(diǎn)時(shí)，B x5 m也傳到了C點(diǎn)，此后半個(gè)周期內(nèi)振動(dòng)加強(qiáng)，所以23 s內(nèi)C點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，振幅為2A,34 s內(nèi)只有B波在C點(diǎn)振動(dòng)，45 s內(nèi)沒有振動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)C的振動(dòng)圖象如圖所示由振動(dòng)圖象可得質(zhì)點(diǎn)C通過的路程s2A4A2A160 cm1.6 m.答案(1)CDE(2)1 m/s見解析圖1.6 m以題說法振動(dòng)、波動(dòng)圖象要先讀取信息再找關(guān)聯(lián)規(guī)律1振動(dòng)圖象：能讀出質(zhì)點(diǎn)各時(shí)刻的位移、某段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移、振幅A、周期T，間接判定各時(shí)刻的回復(fù)力、加速度、速度等2波動(dòng)圖象：能讀出波長(zhǎng)、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅A、該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移等，再結(jié)合其他題給條件，運(yùn)用v等公式和規(guī)律進(jìn)一步計(jì)算出波速、周期 (1)用a、b兩束單色光分別照射同一雙縫干涉裝置，在距雙縫恒定距離的屏上得到如圖4所示的干涉圖樣，其中圖甲是a形成的，圖乙是b光形成的則關(guān)于a、b兩束單色光，下述正確的是()圖4Aa光的頻率較高Ba光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)Ca光光子的能量較大Da光在水中傳播的速度較大(2)如圖5甲所示，在某介質(zhì)中波源A、B相距d20 m，t0時(shí)兩者開始上下振動(dòng)，A只振動(dòng)了半個(gè)周期，B連續(xù)振動(dòng)，所形成的波的傳播速度都為v1.0 m/s.開始階段兩波源的振動(dòng)圖象如圖乙所示圖5求距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)，在t0到t22 s內(nèi)所經(jīng)過的路程？求在t0到t16 s內(nèi)從A點(diǎn)出發(fā)的半個(gè)波前進(jìn)過程中所遇到的波峰個(gè)數(shù)？答案(1)BD(2)128 cm6個(gè)解析(2)距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)先經(jīng)過左邊的A波的路程為s12×4 cm8 cmB波22秒傳播的距離為：xvt22 mB波的波長(zhǎng)vTB2 mB波已經(jīng)傳播過距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)x3 m經(jīng)過此點(diǎn)1.5個(gè)波長(zhǎng)，故此點(diǎn)又振動(dòng)的路程為s26×20 cm120 cm.距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)，在t0到t22 s內(nèi)所經(jīng)過的路程：ss1s2128 cm.16 s內(nèi)兩列波相對(duì)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度為：llAlBd2vtd12 m，A波寬度為av0.2 mB波波長(zhǎng)為BvTB2 mn6，可知A波經(jīng)過了6個(gè)波峰考向2基本規(guī)律與光的折射定律的組合例2(1)下列說法中正確的是_A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振幅無關(guān)B全息照相的拍攝利用了光的干涉原理C真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源和觀察者的運(yùn)動(dòng)無關(guān)D醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來進(jìn)行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點(diǎn)E機(jī)械波和電磁波都可以在真空中傳播(2)一半圓柱形透明體橫截面如圖6所示，O為截面的圓心，半徑R cm，折射率n.一束光線在橫截面內(nèi)從AOB邊上的A點(diǎn)以60°的入射角射入透明體，求該光線在透明體中傳播的時(shí)間(已知真空中的光速c3.0×108 m/s)圖6解析(2)設(shè)此透明體的臨界角為C，依題意sin C，當(dāng)入射角為60°時(shí)，由n，得折射角30°，此時(shí)光線折射后射到圓弧上的C點(diǎn)，在C點(diǎn)入射角為60°，比較可得入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，同理在D點(diǎn)也發(fā)生全反射，從B點(diǎn)射出在透明體中運(yùn)動(dòng)的路程為s3R，在透明體中光的速度為v，傳播的時(shí)間為t3.0×1010 s.答案(1)BCD(2)3.0×1010 s以題說法光的幾何計(jì)算題往往是光路現(xiàn)象與光的反射、折射、全反射(臨界點(diǎn))及幾何圖形關(guān)系的綜合問題解決此類問題應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：(1)依據(jù)題目條件，正確分析可能的全反射及臨界角(2)通過分析、計(jì)算確定光傳播過程中可能的折射、反射，把握光的“多過程”現(xiàn)象(3)準(zhǔn)確作出光路圖(4)充分考慮三角形、圓的特點(diǎn)，運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似形、全等形等，仔細(xì)分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系 (1)下列說法正確的是_A單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期與單擺的擺長(zhǎng)無關(guān)B變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄D用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振(2)某次探礦時(shí)發(fā)現(xiàn)一天然透明礦石，經(jīng)測(cè)量其折射率n.人工打磨成球形后置于空氣中(如圖7所示)，已知球半徑R10 cm，MN是一條通過球心O的直線，單色細(xì)光束AB平行于MN射向球體，B為入射點(diǎn)，AB與MN間距為d5 cm，CD為出射光線求：圖7光從B點(diǎn)傳到C點(diǎn)的時(shí)間；CD與MN所成的角.答案(1)AC(2)×109 s30°解析(2)光路如圖設(shè)光線在B點(diǎn)界面的入射角與折射角分別為1、2sin 1折射率n得sin 2230°光線在球中傳播的時(shí)間t×109 s設(shè)C點(diǎn)出射角為.得sin ，45°由幾何關(guān)系可得31COP3BOC15°，COP，得30°.考向3波與光學(xué)知識(shí)組合題目的分析例3(xx·江蘇·12B)(1)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到如圖8甲所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖乙所示他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是_圖8A減小光源到單縫的距離B減小雙縫之間的距離C減小雙縫到光屏之間的距離D換用頻率更高的單色光源(2)在“探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材后，把單擺從平衡位置拉開一個(gè)很小的角度后釋放，同時(shí)按下秒表開始計(jì)時(shí)，當(dāng)單擺再次回到釋放位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，將記錄的這段時(shí)間作為單擺的周期以上操作中有不妥之處，請(qǐng)對(duì)其中兩處加以改正(3)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖9所示一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過折射和反射后從b點(diǎn)出射設(shè)鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h.取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時(shí)間t.圖9解析(1)在雙縫干涉中，相鄰亮條紋間的距離x，由題圖知干涉條紋間距變寬，可增大l、或減小d.根據(jù)c知要增大，應(yīng)減小.選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤(2)應(yīng)在擺球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)；應(yīng)測(cè)量單擺多次全振動(dòng)的時(shí)間，再計(jì)算出周期的測(cè)量值(或在單擺振動(dòng)穩(wěn)定后開始計(jì)時(shí))(3)設(shè)光在鱗片中的折射角為，由折射定律得sin insin ，在鱗片中傳播的路程l1，傳播速度v，傳播時(shí)間t1解得t1同理，在空氣中的傳播時(shí)間t2則tt1t2答案(1)B(2)見解析(3) (1)一列簡(jiǎn)諧橫波，某時(shí)刻的波形如圖10甲所示，從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，波上A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示圖10該列波沿x軸_傳播(填“正向”或“負(fù)向”)該列波的波速大小為_ m/s.若此波遇到另一列簡(jiǎn)諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，則所遇到的波的頻率為_ Hz.(2)如圖11為某種透明材料做成的三棱鏡橫截面，其形狀是邊長(zhǎng)為a的等邊三角形，現(xiàn)用一束寬度為a的單色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到該三棱鏡的AB及AC面上，結(jié)果所有從AB、AC面入射的光線進(jìn)入后恰好全部直接到達(dá)BC面試求：圖11該材料對(duì)此平行光束的折射率；這些到達(dá)BC面的光線從BC面折射而出后，如果照射到一塊平行于BC面的屏上形成光斑，則當(dāng)屏到BC面的距離d滿足什么條件時(shí)，此光斑分為兩塊？答案(1)正向12.5 Hz(2)當(dāng)光屏到BC距離超過a時(shí)，光斑分為兩塊解析(1)由A點(diǎn)的振動(dòng)圖線可知，t0時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，故波沿x軸正向傳播波速v1 m/s.因?yàn)榇瞬ǖ念l率為2.5 Hz，若此波遇到另一列簡(jiǎn)諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，則所遇到的波的頻率等于該波的頻率(2)由于對(duì)稱性，我們考慮從AB面入射的光線，這些光線經(jīng)折射后在棱鏡中的傳播方向是平行于AC面的，由對(duì)稱性不難得出，光線進(jìn)入AB面時(shí)的入射角和折射角分別為60°、30°.由折射定律，此材料折射率n.如圖，O為BC中點(diǎn)，在B點(diǎn)附近折射的光線從BC射出后與直線AO交于D，在C點(diǎn)附近折射的光線從BC射出后與直線AO也交于D，可看出只要光屏放得比D點(diǎn)遠(yuǎn)，則光斑會(huì)分成兩塊由幾何關(guān)系可得ODa所以當(dāng)光屏到BC距離超過a時(shí)，光斑分為兩塊(限時(shí)：45分鐘)題組1基本規(guī)律與波動(dòng)(或振動(dòng))圖象的組合1(xx·四川·5)如圖1所示，圖甲為t1 s時(shí)某橫波的波形圖像，圖乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，距該質(zhì)點(diǎn)x0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能是()圖1答案A解析(法一)若波沿x方向傳播，則t0時(shí)的波形圖如圖中虛線所示，則質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像為題中乙圖所示距P點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y>0，且向下運(yùn)動(dòng)，或y<0，且向上運(yùn)動(dòng)；若波沿x方向傳播，則t0時(shí)的波形圖如圖中虛線所示，則質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像為題中乙圖所示距Q點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y<0，且向上運(yùn)動(dòng)，或y>0，且向下運(yùn)動(dòng)所以選項(xiàng)A正確(法二)根據(jù)波形圖像可得波長(zhǎng)2 m，根據(jù)振動(dòng)圖像可得周期T2 s兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離x0.5 m.根據(jù)振動(dòng)和波動(dòng)之間的關(guān)系，則另一質(zhì)點(diǎn)相對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)延遲T，如圖甲所示，或者提前T，如圖乙所示符合條件的只有選項(xiàng)A.2(1)下列說法中正確的是_A光纖通信和醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理B物體做受迫振動(dòng)的頻率等于物體的固有頻率C光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波D在玻璃幕墻表面鍍一定厚度的金屬氧化物，利用衍射現(xiàn)象使外面的人在白天看不到幕墻里面的情況(2)一列橫波沿x軸傳播，如圖2中實(shí)線表示某時(shí)刻的波形，虛線表示從該時(shí)刻起0.005 s后的波形圖2如果周期大于0.005 s，則當(dāng)波向右傳播時(shí)，波速為多大？波向左傳播時(shí)，波速又是多大？如果周期小于0.005 s，則當(dāng)波速為6 000 m/s時(shí)，求波的傳播方向答案(1)AC(2)如果周期大于0.005 s，則當(dāng)波向右傳播時(shí)，波速為400 m/s；波向左傳播時(shí)，波速為1 200 m/s波向左傳播解析(2)如果周期大于0.005 s，波在0.005 s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)如果波向右傳播，從圖上看傳播的距離為2 m，由此可得波速為v右 m/s400 m/s.如果波向左傳播，從圖上看傳播的距離為6 m，由此可得波速v左 m/s1 200 m/s由圖知波長(zhǎng)8 m，當(dāng)波速為6 000 m/s時(shí)，波在0.005 s內(nèi)傳播的距離為xvt6 000 m/s×0.005 s30 m3，所以波向左傳播3(xx·沈陽第二次質(zhì)檢)(1)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的有_A白光只有通過三棱鏡的折射，才能產(chǎn)生光的色散B光經(jīng)過大頭針尖兒時(shí)，大頭針尖兒邊緣輪廓會(huì)模糊不清，這是光的衍射現(xiàn)象C光導(dǎo)纖維利用全反射的原理，其內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率D拍攝玻璃櫥窗中的物品時(shí)，為消除玻璃表面反射光的干擾，需要在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振片，該裝置利用的是薄膜干涉原理E利用光的干涉現(xiàn)象可以檢查平面的平整度(2)一列簡(jiǎn)諧橫波，沿波的傳播方向依次有P、Q兩點(diǎn)，平衡位置相距5.5 m，其振動(dòng)圖象如圖3所示，實(shí)線為P點(diǎn)的振動(dòng)圖象，虛線為Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象圖3圖4如圖4是t0時(shí)刻波形的一部分，若波沿x軸正向傳播，試在給出的波形上用黑點(diǎn)標(biāo)明P、Q兩點(diǎn)的位置，并寫出P、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)(橫坐標(biāo)用表示)；求波的最大傳播速度答案(1)BCE(2)見解析圖P(0,0)、Q(，5 )6 m/s解析(2)正確標(biāo)出P、Q兩點(diǎn)的位置P(0,0)、Q(，5)由圖象可知，該波的周期T1.0 s由P、Q的振動(dòng)圖象可知，P、Q之間的距離是(n)5.5 m當(dāng)n0時(shí)，值最大此時(shí)對(duì)應(yīng)波速最大，v6 m/s題組2基本規(guī)律與光的折射定律的組合4(1)下列說法正確的是_A從地面上觀察，飛船上的時(shí)間進(jìn)程比地面上慢B“聞其聲而不見其人”現(xiàn)象說明遇到同樣障礙物時(shí)聲波比可見光容易發(fā)生衍射C用超聲波被血流反射回來其頻率發(fā)生變化可測(cè)血流速度，這是利用多普勒效應(yīng)D做受迫振動(dòng)的物體，其穩(wěn)定時(shí)的振動(dòng)頻率不一定等于驅(qū)動(dòng)力的頻率E用標(biāo)準(zhǔn)平面來檢查光學(xué)面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象(2)如圖5所示，一玻璃三棱柱豎直放在水平桌面上，其底面A1B1C1是邊長(zhǎng)a12 cm的等邊三角形，柱高L12 cm.現(xiàn)在底面的中心O處放置一點(diǎn)光源，不考慮三棱柱內(nèi)的反射光，玻璃的折射率為，求三個(gè)側(cè)面的發(fā)光的總面積圖5答案(1)ABC(2)18 cm2解析(2)因光源在底面的中點(diǎn)，可知光源到三個(gè)側(cè)面的距離相等，根據(jù)幾何知識(shí)可知光源到三個(gè)側(cè)面的距離為a.根據(jù)折射定律，sin C求得臨界角C45°根據(jù)幾何知識(shí)可求每個(gè)側(cè)面的發(fā)光的面積為半徑為a圓面積的一半三個(gè)側(cè)面的發(fā)光面積為S(a)218 cm2.題組3波與光學(xué)知識(shí)組合題目的分析5(xx·新課標(biāo)·34)(1)圖6(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t2 s時(shí)的波形圖，圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在x1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，P是平衡位置為x2 m的質(zhì)點(diǎn)下列說法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))圖6A波速為0.5 m/sB波的傳播方向向右C02 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cmD02 s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)E當(dāng)t7 s時(shí)，P恰好回到平衡位置(2)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7所示，玻璃的折射率為n.圖7()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？()一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置答案(1)ACE(2)見解析解析(1)由題圖(a)讀出波長(zhǎng)2.0 m，由題圖(b)讀出周期T4 s，則v0.5 m/s，選項(xiàng)A正確；題圖(a)是t2 s時(shí)的波形圖，題圖(b)是x1.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，所以該質(zhì)點(diǎn)在t2 s時(shí)向下振動(dòng)，所以波向左傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在02 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P由波峰向波谷振動(dòng)，通過的路程s2A8 cm，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；t7 s時(shí)，P點(diǎn)振動(dòng)了個(gè)周期，所以這時(shí)P點(diǎn)位置與tT3 s時(shí)位置相同，即在平衡位置，所以選項(xiàng)E正確(2)()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，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sin 由幾何關(guān)系有OERsin 由對(duì)稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l2OE聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得lR()設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為，由幾何關(guān)系及式和已知條件得60°>45°光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖，由反射定律和幾何關(guān)系得OGOCR射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出6(xx·新課標(biāo)·34)(1)圖8(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t0.10 s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點(diǎn)；圖(b)為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象下列說法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))圖8A在t0.10 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B在t0.25 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 mD從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cmE質(zhì)點(diǎn)Q簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y0.10 sin 10t(國(guó)際單位制)(2)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率答案(1)BCE(2)見解析解析(1)由yt圖象可知，t0.10 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由yt圖象可知，波的振動(dòng)周期T0.2 s，由yx圖象可知8 m，故波速v40 m/s，根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知波沿x軸負(fù)方向傳播，則波在0.10 s到0.25 s內(nèi)傳播的距離xvt6 m，選項(xiàng)C正確；在t0.25 s時(shí)其波形圖如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的位移沿y軸負(fù)方向，而回復(fù)力、加速度方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確；t0.15 sT，質(zhì)點(diǎn)P在其中的T內(nèi)路程為20 cm，在剩下的T內(nèi)包含了質(zhì)點(diǎn)P通過最大位移的位置，故其路程小于10 cm，因此在t0.15 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程小于30 cm，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由yt圖象可知質(zhì)點(diǎn)Q做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y0.10sin t(m)0.10sin 10t(m)，選項(xiàng)E正確(2)如圖，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A點(diǎn)發(fā)生折射，根據(jù)折射定律有nsin sin 式中，n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角現(xiàn)假設(shè)A恰好在紙片邊緣：由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故sin sin C設(shè)AA線段在玻璃上表面的投影長(zhǎng)為L(zhǎng)，由幾何關(guān)系有sin 由題意，紙片的半徑應(yīng)為RLr聯(lián)立以上各式得n 7(xx·濟(jì)南市一模)(1)下列說法正確的是()A在機(jī)械波的傳播過程中，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度等于波的傳播速度B當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率一定不變C在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變寬D水中的氣泡看起來特別明亮，是因?yàn)楣鈴乃湎驓馀輹r(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故(2)某介質(zhì)中，x0處的質(zhì)點(diǎn)在t0時(shí)刻開始振動(dòng)，產(chǎn)生的波沿x軸正方向傳播，t0.3 s時(shí)波的圖象如圖9所示，質(zhì)點(diǎn)b剛好開始振動(dòng)，則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向?yàn)檠貀軸_方向(填“正”或“負(fù)”)，波在介質(zhì)中傳播的速度為_圖9(3)如圖10所示，直角三棱鏡的折射率為，B30°，一束單色光垂直于AC面射向棱鏡，入射點(diǎn)為O，試畫出光在棱鏡中傳播的光路圖，并求出光射出棱鏡時(shí)的折射角(不考慮BC面對(duì)光線的反射)圖10答案(1)BD(2)負(fù)40 m/s(3)45°解析(1)在機(jī)械波的傳播過程中，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)速度不斷變化，而波的傳播速度是振動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)的速度，故A錯(cuò)誤；光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紅光改為綠光，波長(zhǎng)變短，根據(jù)條紋間距x可知，干涉條紋間距變窄，故C錯(cuò)誤故選B、D.(2)波沿x軸正方向傳播，波形向右平移，則知t0.3 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b正沿y軸正方向振動(dòng)，而質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向振動(dòng)據(jù)題，x0處的質(zhì)點(diǎn)在t0時(shí)開始振動(dòng)，t0.3 s時(shí)波傳播的距離為x12 m，則波速為v m/s40 m/s.(3)由sin C得：光從玻璃射出時(shí)，發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為：C45°，畫出光路圖，由幾何關(guān)系可求得在BC面的入射角為30°.由折射定律知：n，得sin rnsin i，所以r45°.