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第12講機械振動和機械波光 1 2014 浙江理綜 17 一位游客在千島湖邊欲乘坐游船 當日風浪較大 游船上下浮動 可把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運動 振幅為20cm 周期為3 0s 當船上升到最高點時 甲板剛好與碼頭地面平齊 地面與甲板的高度差不超過10cm時 游客能舒服地登船 在一個周期內(nèi) 游客能舒服登船的時間是 A 0 5sB 0 75sC 1 0sD 1 5s 解析游船的振動圖象如圖所示 答案C 2 多選 2014 浙江理綜 18 關(guān)于下列光學現(xiàn)象 說法正確的是 A 水中藍光的傳播速度比紅光快B 光從空氣射入玻璃時可能發(fā)生全反射C 在岸邊觀察前方水中的一條魚 魚的實際深度比看到的要深D 分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗 用紅光時得到的條紋間距更寬 答案CD 3 1 4分 單選 2015 浙江自選模塊 13 以下說法正確的是 A 真空中藍光的波長比紅光的波長長B 天空中的彩虹是由光干涉形成的C 光纖通信利用了光的全反射原理D 機械波在不同介質(zhì)中傳播 波長保持不變 2 6分 某個質(zhì)點的簡諧運動圖象如圖1所示 求振動的振幅和周期 圖1 4 2015 新課標全國卷 34 1 5分 如圖2 一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚 在玻璃磚底面上的入射角為 經(jīng)折射后射出a b兩束光線 則 填正確答案標號 選對1個得2分 選對2個得4分 選對3個得5分 每選錯1個扣3分 最低得分為0分 圖2 A 在玻璃中 a光的傳播速度小于b光的傳播速度B 在真空中 a光的波長小于b光的波長C 玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D 若改變光束的入射方向使 角逐漸變大 則折射光線a首先消失E 分別用a b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗 a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距 2 10分 平衡位置位于原點O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播 P Q為x軸上的兩個點 均位于x軸正向 P與O的距離為35cm 此距離介于一倍波長與二倍波長之間 已知波源自t 0時由平衡位置開始向上振動 周期T 1s 振幅A 5cm 當波傳到P點時 波源恰好處于波峰位置 此后再經(jīng)過5s 平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置 求 P Q間的距離 從t 0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時 波源在振動過程中通過的路程 答案 1 ABD 2 133cm 125cm 5 2015 新課標全國卷 34 1 5分 在雙縫干涉實驗中 分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫 在雙縫后的屏幕上 紅光的干涉條紋間距 x1與綠光的干涉條紋間距 x2相比 x1 x2 填 或 若實驗中紅光的波長為630nm 雙縫與屏幕的距離為1 00m 測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10 5mm 則雙縫之間的距離為 mm 2 10分 甲 乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負向傳播 波速均為v 25cm s 兩列波在t 0時的波形曲線如圖3所示 求 圖3 t 0時 介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所有質(zhì)點的x坐標 從t 0開始 介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為 16cm的質(zhì)點的時間 答案 1 0 3 2 x 50 300n cm n 0 1 2 3 0 1s 從2015年的自選模塊卷來看 本專題考查的題型為選擇題和計算題 包括2個小題 分值分別是4分和6分 從知識點上看 一題考查幾何光學和機械波組合基礎(chǔ)知識 另一題考查機械波的圖象問題 知識熱點簡諧振動的特點 振動圖象和波的圖象 波速 波長和頻率 周期 的關(guān)系 光學的基本知識 光的折射定律 全反射及光導(dǎo)纖維 考向一振動 或波動 與光的折射 全反射的組合 核心知識 1 機械振動與機械波 1 1 單選 一簡諧橫波在t 0時刻的波形圖如圖4所示 傳播方向自左向右 已知t1 0 6s末 c點出現(xiàn)第三次波峰 則下列說法正確的是 圖4 A 該簡諧波的周期為0 24sB 質(zhì)點a比b先回到平衡位置C 該簡諧波傳播到d點所需的時間為0 24sD d點的起振方向沿y軸向上 2 某同學用下述方法測玻璃的折射率 先將平行玻璃磚固定在水平桌面的白紙上 畫出兩側(cè)界面MN PQ 在玻璃磚的一側(cè)用激光照射 在光源同側(cè)且與MN平行的光屏上得到兩光點 圖5 A B 兩光線的位置如圖5所示 測得入射光線與界面的夾角 30 光屏上兩光點之間的距離L 3 0cm 玻璃磚的厚度h 2 0cm 求玻璃的折射率 2 1 單選 一物理教師某天正在一湖邊釣魚 突然湖的周圍起了風 他發(fā)現(xiàn)湖中釣魚的浮標上下浮動 他根據(jù)自己的經(jīng)驗認為浮標上下浮動可簡化成豎直方向的簡諧運動 他通過觀測繪制出了浮標的振動圖象 如圖6甲所示 接著他又根據(jù)湖面的波紋繪制出了水的波動圖象 如圖乙所示 假設(shè)圖乙是一列沿x軸正方向傳播的水波在t 0 5s時的波形圖 圖甲是圖乙中離原點0 4m范圍內(nèi)某質(zhì)點的振動圖象 則下列說法正確的是 甲乙圖6 A 浮標上下振動的周期為T 4sB 該列波的波速為2m sC 該波傳播過程中遇到頻率為1Hz的機械波時能產(chǎn)生干涉D 不能確定圖甲是0 4m范圍內(nèi)哪個質(zhì)點的振動圖象 圖7 答案 1 B 2 15 3 2015 杭州市質(zhì)量監(jiān)測 1 單選 如圖8所示是水面上兩列頻率相同的波在某時刻的疊加情況 以波源S1 S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時刻兩列波的波峰 實線 和波谷 虛線 S1的振幅A1 4cm S2的振幅A2 3cm 則下列說法正確的是 圖8 A 質(zhì)點D是振動減弱點B 質(zhì)點A D在該時刻的高度差為1cmC 再過半個周期 質(zhì)點B C是振動加強點D 質(zhì)點C的振幅為1cm 2 如圖9所示 AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面圖 其頂角 75 今有一束單色光線在橫截面內(nèi)從OA的中點E沿垂直O(jiān)A的方向射入玻璃磚 一部分光線經(jīng)AB面反射后恰好未從OB面射出 不考慮多次反射作用 試求玻璃磚的折射率n 圖9 解析 1 由干涉圖樣可知 D點為兩波谷相遇應(yīng)該是加強點 選項A錯誤 此時A點在加強后的最高點 D點在加強后的最低點 由合成疊加關(guān)系可知AD的高度差為14cm 選項B錯誤 由于兩波的頻率相等 疊加后會形成穩(wěn)定的干涉圖樣 所以A D點始終是加強點 B C點始終是減弱點 選項C錯誤 質(zhì)點C為減弱點 振幅為兩振幅之差 為1cm 選項D正確 2 如圖所示 光的折射和全反射題型的分析思路 1 確定要研究的光線 有時需要根據(jù)題意分析 尋找臨界光線 邊界光線為研究對象 2 找入射點 確認界面 并畫出法線 3 明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系 若光疏 光密 定有反射 折射光線 若光密 光疏 如果入射角大于或等于臨界角 一定發(fā)生全反射 4 根據(jù)反射定律 折射定律列出關(guān)系式 結(jié)合幾何關(guān)系 具體求解 核心知識 考向二光學基本知識與波動 或振動 的組合 1 1 單選 下列說法正確的是 A 拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時 往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度B 在海面上 向遠方望去 有時能看到遠方的景物懸在空中 在沙漠中 向遠方望去 有時能看到遠方景物的倒影C 如果地球表面沒有大氣層覆蓋 太陽照亮地球的范圍要比有大氣層時略大些D 已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大 紅光從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時 紅光臨界角較小 2 一列簡諧橫波在x軸上傳播 如圖10所示 實線為t 0時刻的波形圖 虛線為 t 0 2s后的波形圖 求 圖10 此波的波速為多少 若 t T且波速為165m s 試通過計算確定此波沿何方向傳播 答案 1 B 2 v右 20n 5 m s n 0 1 2 3 v左 20n 15 m s n 0 1 2 3 沿x軸正方向傳播 2 1 多選 下列說法正確的是 A 肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的B 在雙縫干涉實驗中條紋變寬 可能是將入射光由綠光變?yōu)榧t光造成的C 光導(dǎo)纖維傳送圖像信息利用了光的衍射原理D 光從真空中以相同的入射角斜射入水中 紅光的折射角大于紫光的折射角 2 如圖11所示 實線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t 0和t 0 06s時刻的波形圖 已知在t 0時刻 x 1 5m處的質(zhì)點向y軸正方向運動 圖11 判斷該波的傳播方向 求該波的最小頻率 若3T t 4T 求該波的波速 答案 1 BD 2 向右 12 5Hz 75m s 3 利用波傳播的周期性 雙向性解題 1 波的圖象的周期性 相隔時間為周期整數(shù)倍的兩個時刻的波形相同 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 要考慮到波可沿x軸正向或負向傳播的兩種可能性 高頻考點十三波的圖象與光的折射 全反射的組合 2 求解光學計算題的 四點 注意光的幾何計算題往往是光路現(xiàn)象與光的反射 折射 全反射 臨界點 及幾何圖形關(guān)系的綜合問題 解決此類問題應(yīng)注意以下四個方面 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 準確作出光路圖 4 充分考慮三角形 圓的特點 運用幾何圖形中的邊角關(guān)系 三角函數(shù) 相似形 全等形等 仔細分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系 1 4分 單選 一列簡諧橫波 在t 0 6s時刻的圖象如圖12甲所示 波上A質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示 則以下說法正確的是 圖12 圖13 2 畫出光路圖如圖所示 1 4分 單選 如圖14所示是一列簡諧波在t 0時的波形圖象 波速為v 10m s 此時波恰傳到I點 下列說法中正確的是 圖14 A 此列波的周期為T 0 6sB 質(zhì)點B D在振動過程中位移總是相等C 質(zhì)點I的起振方向沿y軸負方向D 當t 5 1s時 x 10m的質(zhì)點處于平衡位置處 圖15 光在玻璃圓錐中的傳播速度 光束在桌面上形成光斑的面積