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1、第 14 讲 机械振动和机械波 光12014日照 5 月校际联考)(1)下列说法中正确的是_(双选，填正确答案标号)A光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理B物体做受迫振动的频率等于物体的固有频率C光的偏振现象说明光波是横波D在玻璃幕墙表面镀一定厚度的金属氧化物，利用衍射现象使外面的人在白天看不到幕墙里面的情况(2)一列横波沿 x 轴传播，图中实线表示某时刻的波形，虚线表示从该时刻起0.005 s 后的波形图 61420如果周期大于 0.005 s，则当波向右传播时，波速为多大？波向左传播时，波速又是多大？如果周期小于 0.005 s，则当波速为 6 000 m/s 时，求波的传播
2、方向解析 (1)根据光导纤维对光的传输特点可知 A 对；物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，B 错；光的偏振现象说明光是横波，C 对；根据光的衍射现象的特点可知 D 错(2)如果周期大于 0.005 s，波在 0.005 s 内传播的距离小于一个波长如果波向右传播，从图上看传播的距离为 2 m，由此可得波速为：v右 xt20.005m/s400 m/s如果波向左传播，从图上看传播的距离为 6 m，由此可得波速：v左xtm/s1 200 m/s60.005由图知波长 8 m，波的传播距离为xvt6 000 m/s0.005 s30 m()3 ，所以波向左传播30834答案 (1)AC (2)4
3、00 m/s 1 200 m/s 向左传播2(1)一列沿 x 轴正向传播的横波，t0 时的波形为图 61421 中的实线，经过 t10.6 s 时波形如图中的虚线所示，已知该波的周期 T0.6 s则下列说法正确的是_(双选，填正确选项标号)图 61421A这列波的周期一定为 2.4 sB质点 P 经 0.9 s 时沿 y 轴正方向运动C质点 P 在 00.6 s 的时间内通过的路程为 0.2 mD质点 Q 在 00.6 s 的时间内通过的路程为 0.2 m(2)如图 61422 所示，一束平行的光由真空垂直射向半圆形玻璃砖左侧面，该玻璃对光的折射率为，半圆形玻璃砖的半径为 R，光在真空中的2
4、33传播速度为 c.图 61422求光在玻璃砖中的传播速度；为使射向半圆形玻璃砖左侧面的光不能从右侧的圆弧面射出，可在右侧的圆弧面贴上不透明的遮光纸试求遮光纸的长度解析 (1)由已知条件可知，t1(n )T，则 T.又由于 T0.6 s，则该142.44n1波的周期 T2.4 s，A 正确；t0 时，质点 P 向上振动，经 0.9 s 时，质点 P 沿y 轴负方向运动，B 错误；经过 0.6 s，P 点经过的路程为 0.2 m，C 正确；t0 时，质点 Q 向上振动，经 0.6 s 时，Q 点不能到达波峰位置，由于在平衡位置附近的平均速度大，则该段时间的路程大于 0.2 m，D 错误(2)由折
5、射率公式 n 得光在玻璃砖中的传播速度为cvv 32设光射到 P 点处恰好发生全反射(反射光线未画出)，如图所示，设临界角为 C，则sin C 得 C60.1n32在 P 点与 Q 点(图中未画出，Q 点与 P 点关于 O 点对称)之间有光射出，故遮光纸的长度就是 PQ 之间的弧长LR.232R3答案 (1)AC (2)c 322R33(1)下列说法正确的是_(双选，填正确选项标号)A肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的B在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的C光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理DA、B 两种光从相同的介质入射到真空中，若 A 光的频率大于 B 光的
6、频率，则逐渐增大入射角，A 光先发生全反射(2)如图 61423 所示，实线和虚线分别是沿 x 轴传播的一列简谐横波在t0 和 t0.06 s 时刻的波形图已知在 t0 时刻，x1.5 m 处的质点向y 轴正方向运动图 61423判断该波的传播方向；求该波的最小频率；若 3Tt4T，求该波的波速解析 (1)肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象，A 错误；在双缝干涉实验中，条纹间距 x ，条纹变宽，可能是将入射光由波长较短的绿光变为波长较ld长的红光造成的，B 正确；光导纤维传送图像信息利用了光的全反射原理，C错误；频率越大的光，折射率越大，全反射临界角越小，所以 A、B 两种光从相同的介质入射到真
7、空中，若 A 光的频率大于 B 光的频率，则逐渐增大入射角，A 光先达到临界角而发生全反射，D 正确(2)该波向右传播t Tmax0.06 s34fmin12.5 Hz1Tmax若 3Tt4T，则 t(3 )T34T s0.2415v 15 m/s75 m/sT1.20.24答案 (1)BD (2)向右 12.5 Hz 75 m/s4(1)下列说法正确的是_(双选，填正确选项标号)A波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移B麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在C单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关D均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场(
8、2)如图 61424 所示是一透明的折射率为 n的圆柱体，其半径 R20 3cm，O 点为圆心，AB 为其中的一直径今有一束平行光沿平行于 AB 方向射向圆柱体，已知真空中光速为 c3.0108 m/s.图 61424求光在圆柱体中的传播速度；假如在该平行光中有一光线经圆柱体折射后刚好到达 B 点，则该光线在圆柱体中的传播时间为多少解析 (1)波的图象表示介质中每个质点在某一时刻的位移，振动图象才表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移，选项 A 错误；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项 B 错误；单摆做受迫振动的频率或周期由驱动力的频率或周期决定，与摆长无关，选项 C
9、 正确；根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，所以选项 D 正确(2)光在该圆柱体中的传播速度为 v 108 cn3m/s假设 PC 经折射后经过 B 点，光路图如图所示假设入射角为 ，折射角为 ，则由折射定律有：nsin sin 3又由几何关系有：2解得：60，30则 BC2Rcos R m335所以 tBCv代入数据得：t2109 s答案 (1)CD (2)108 m/s 2109 s35(1)某横波在介质中沿 x 轴正方向传播，t0 时刻，O 点开始向正方向运动，经 t0.2 s，O 点第一次到达正方向最大位移处，某时刻形成的波形如图614
10、25 所示，下列说法正确的是_(双选，填正确选项标号)图 61425A该横波的波速为 5 m/sB该波形图可能是 t1.2 s 时刻的C在 0.2 s 的时间内质点 M 通过的路程为 1 mD在 t2.6 s 时刻，质点 M 处于平衡位置，正沿 y 轴正方向运动(2)如图 61426 甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与 AB 成 角射入后对射出的折射光线的强度进行记录，发现它随着 角的变化而变化，变化关系如图乙所示；如图丙所示是这种材料制成的玻璃砖，左侧是半径为 R 的半圆，右侧是长为 4R，宽为 2R 的长方形，一束单色光从左侧 A点沿半径方向与长边成 45角射入玻
11、璃砖，求：图 61426该透明材料的折射率；光线穿过玻璃砖的时间(光在空气中的传播速度为 c)解析 (1)由题意可知质点的起振方向向上，O 点经过 0.2 s 第一次到达正方向最大位移处，说明周期为 0.8 s，由题图可知波长为 4 m，故波速为 v Tm/s5 m/s，选项 A 正确；x6 m 处的质点在题图所示时刻刚好振动方向40.8向上，该波可能刚好传播到 6 m 质点，形成 1.5 个完整波形，可知 t1.2 s，选项 B 正确；如果质点 M 在平衡位置或最大位移处开始运动，在 0.2 s 的时间内通过的路程为一个振幅，选项 C 错误；题图中的图象对应时刻为 1.2 s，再经过 t1.
12、4 s1 T，质点 M 处于平衡位置，正沿 y 轴负方向运动，选项 D 错34误(2)由图乙可知，45时，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角，即C904545，折射率 n.1sin C2因为临界角是 45，光线在玻璃砖中刚好发生 5 次全反射，光路图如图所示，则光程L(28)R2光在玻璃砖中的传播速度 v cnc2光在玻璃砖中的传播时间 t .Lv2 216Rc答案 (1)AB (2) 22 216Rc6(1)一列简谐横波沿 x 轴方向传播，t0.1 s 时的波形如图 61427 甲所示，图乙是 x4 m 处的质点从 t0 时刻开始的振动图象，则下列说法正确的是_(双
13、选，填正确选项标号)图 61427A该简谐横波沿 x 轴负方向传播B该简谐横波的波速为 10 m/sC在 t0.5 s 时，x3 m 处的质点到达平衡位置D从 t0.1 s 时开始再经过 0.1 s，x2.5 m 处的质点通过的路程为 5 cm(2)如图 61428 所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，其折射率 n，四边形 ABOD 为一矩形，圆弧 CD 为半径为 R 的四分之一62圆周，圆心为 O，光线从 AB 面上的某点入射(图中未画出)，它进入棱镜后射在 BC 面上的 O 点，且恰好在这一点以临界角发生全反射，求：图 61428光线在该棱镜中传播的速度大小 v(已知光在真空中
14、的传播速度c3.0108 m/s)；光线从 AB 面上入射时的入射角解析 (1)从题图乙可知，t0.1 s 时 x4 m 处的质点正处在平衡位置，且沿y 轴正方向振动，所以简谐横波沿 x 轴负方向传播，选项 A 正确；根据图象可知波长 4 m，周期 T0.4 s，所以波速为 10 m/s，选项 B 正确；在 t0.1 s时，x3 m 处的质点在负的最大位移处，所以再过一个周期又回到原位置，则选项 C 错误；经过 0.1 s，即 周期，处在平衡位置或最大位移处的质点通过14的路程为 A5 cm，但其他位置的质点没有此特点，则选项 D 错误(2)光速 v 108 m/scn6光路图如图所示设光线从 AB 面上入射时的入射角为 1，折射角为 2.光线在 BC 面上恰好发生全反射，入射角等于临界角 Csin C ，cos C1nn21n光线在 AB 界面上发生折射，折射角 290C由几何关系得 sin 2cos C，由折射定律得 n sin 1sin 2联立各式解得 45答案 (1)AB (2)108 m/s 456
