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1、高考熱點探究
一、光的折射 波的干涉
1.(2020·海南·18)(1)一光線以很小的入射角i射入一厚度為d、折射率為n的平板玻璃,求出射光線與入射光線之間的距離(θ很小時,sin θ=θ,cos θ=1)
圖1
(2)如圖1為某一報告廳主席臺的平面圖,AB是講臺,S1、S2是與講臺上話筒等高的喇叭,它們之間的相互位置和尺寸如圖所示.報告者的聲音放大后經喇叭傳回話筒再次放大時可能會產生嘯叫.為了避免嘯叫,話筒最好擺放在講臺上適當的位置,在這些位置上兩個喇叭傳來的聲音因干涉
而相消.已知空氣中聲速為340 m/s,若報告人聲音的頻率為136 Hz,問講臺上這樣的位置有多
2、少個?
二、折射率的計算 機械波的傳播
圖2
2.(2020·課標全國·33)(1)如圖2所示,一個三棱鏡的截面為等腰直角
△ABC,∠A為直角.此截面所在平面內的光線沿平行于BC邊的方
向射到AB邊,進入棱鏡后直接射到AC邊上,并剛好能發(fā)生全反
射.該棱鏡材料的折射率為________.(填入正確選項前的字母)
A. B. C. D.
圖3
(2)波源S1和S2振動方向相同,頻率均為4 Hz,分別置于均勻介質中x
軸上的O、A兩點處,OA=2 m,如圖3所示.兩波源產生的簡諧橫波
沿x軸相向傳播,
3、波速為4 m/s.已知兩波源振動的初始相位相同.求:
①簡諧橫波的波長;
②OA間合振動振幅最小的點的位置.
3.(2020·全國新課標·34)(1)一振動周期為T、振幅為A、位于x=0點的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡諧振動.該波源產生的一維簡諧橫波沿x軸正向傳播,波速為v,傳播過程中無能量損失.一段時間后,該振動傳播至某質點P,關于質點P振動的說法正確的是________.
A.振幅一定為A
B.周期一定為T
C.速度的最大值一定為v
D.開始振動的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離
E.若P點與波源距離s=vT,則質點P的位移與波源的相同
圖4
(2)
4、一半圓柱形透明物體橫截面如圖4所示,底面AOB鍍銀(圖中
粗線),O表示半圓截面的圓心.一束光線在橫截面內從M點入
射,經過AB面反射后從N點射出.已知光線在M點的入射角為
30°,∠MOA=60°,∠NOB=30°.求:
( i )光線在M點的折射角;
( ii )透明物體的折射率.
4.(2020·山東·37)(1)如圖5所示,一列簡諧波沿x軸傳播,實線為t1=0時的波形圖,此時P質點向y軸負方向運動,虛線為t2=0.01 s時的波形圖.已知周期T0.01 s.
圖5
①波沿x軸____(填“正”或“負”)方向傳播;
②求波速.
(2)如圖6所示,扇形AOB為透明
5、柱狀介質的橫截面,圓心角
∠AOB=60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質,
經OA折射的光線恰平行于OB.
圖6
①求介質的折射率;
②折射光線中恰好射到M點的光線________(填“能”或“不能”)發(fā)
生全反射.
解析 (1)由題目中的波形圖可知振幅A=10 cm,波長λ=4 m;由y=10sin(5πt) cm可知,ω=5π rad/s,根據ω=得簡諧運動的周期T== s=0.4 s;根據v=,得波速v== m/s=10 m/s,根據y=10sin(5πt) cm知,t==0.1 s時,y=10 cm,即質點P位于波峰處,所以t=0時刻時P點向上
6、振動,根據振動方向和波傳播方向的關系知該波沿x軸正向傳播,綜上所述C、D正確.(4分)
(2)根據題意畫出如圖所示的示意圖.
(i)根據幾何知識,知sin θ1==0.8 (1分)
sin θ2==0.6 (1分)
根據折射定律得折射率n== (1分)
(ii)潛水員恰好能看見Q時,有sin C== (1分)
又sin C= (2分)
代入數據得l= m (2分)
答案 (1)CD (2)(i) (ii) m
試題分析
從近幾年的試題看,新課標對選修教材3-4的考查主要是對光的折射
7、、全反射和機械振動、機械波兩個知識點命題,試題形式有選擇題、填空題和計算題,試題難度較小,考查學生基本知識為主,試題立足于對本模塊基礎知識和基本研究方法的考查.
命題特征
本模塊的重點內容主要是光學、機械振動和機械波.其中光的折射和光的全反射是光學中的重點考查內容;機械振動、機械波兩部分內容往往結合出題,重點內容是對機械振動和機械波的基本概念、兩種圖象、機械振動的表達式和機械波的干涉與疊加的考查.
方法強化
光學試題涉及的主要方法有:會畫光路圖,從光路圖分析折射角、入射角,全反射問題中會分析臨界角,從光路圖確定臨界角的幾何關系.
機械振動與機械波試題涉及的主要方法是:機械振動與機械波
8、都是周期性的,注意多解問題;振動圖象與波動圖象的關系往往是解題的關鍵,注重從圖象中獲得信息;掌握波的干
涉與疊加規(guī)律,特別是決定干涉加強與減弱的條件.
1.圖9甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,圖乙為質點P以此時刻為計時起點的振動圖象.從該時刻起 ( )
圖9
A.經過0.35 s時,質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離
B.經過0.25 s時,質點Q的加速度大于質點P的加速度
C.經過0.15 s,波沿x軸的正方向傳播了3 m
D.經過0.1 s
9、時,質點Q的運動方向沿y軸正方向
2.如圖10甲所示為一列沿水平方向傳播的簡諧橫波在某時刻t的波形圖,其波速為200 m/s,如圖乙所示為質點b從時刻t開始計時的v-t圖象.若設沿y軸方向為正方向,則下列說法中正確的是 ( )
圖10
A.該簡諧橫波沿x軸正方向傳播
B.在時刻t時,質點a的加速度為零
C.若此波遇到另一簡諧波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現象,則該波所遇到的波的頻率為50 Hz
D.若該波發(fā)生明顯的衍射現象,則該波所遇到的障礙物或孔的尺寸一定比4 m大得多
10、3.如圖11是一個圓柱體棱鏡的截面圖,圖中E、F、G、H將半徑OM
分成5等份,虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON,ON邊可
吸收到達其上的所有光線,已知該棱鏡的折射率n=,若平行光束
垂直入射并覆蓋OM,則光線 ( )
圖11
A.不能從圓弧 射出 B.只能從圓弧 射出
C.能從圓弧 射出 D.能從圓弧 射出
4.如圖12所示,半圓形玻璃磚的半徑為R,光屏PQ置于直徑的右
端并與直徑垂直,一復色光與豎直方向成α=30
11、°角射入玻璃磚
的圓心,由于復色光中含有兩種單色光,故在光屏上出現了兩
個光斑,玻璃對這兩種單色光的折射率分別為n1=和n2=
,求:
圖12
(1)這兩個光斑之間的距離;
(2)為使光屏上的光斑消失,復色光的入射角至少為多少?
答案
考題展示
1.(1)i (2)4
2.(1)A (2)見解析
解析 (2)①設波長為λ,頻率為f,則v=λf,代入已知數據,得λ=1 m.
②以O為坐標原點,設P為OA間的任意一點,其坐標為x,則兩波源到P點的波長差為Δl=x-(2-x),0≤x≤2.其中x、Δl以m為單位.
合振動振幅最小的點的位置滿足Δl=(k+)λ,k為整數.
解得:
x=0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m.
3.(1)ABE (2)( i )15° ( ii )或
1.932
4.(1)①正 ②100 m/s (2)①?、诓荒?
預測演練
1.AC
2.AC 3.B
4.(1)(1-)R (2)45°