1、章末检测十四机械振动机械波光电磁波与相对论(选修34)(时间：45分钟满分：90分)1(1)(5分)(多选)关于光现象及其应用，下列说法正确的有()A全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点B通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象C拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度D当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声波频率低于声源的频率E一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短(2)(10分)已知某机械横波在某时刻的波形图如图所示，波沿x轴正方向传播，质点P与坐标原点O的水平距离为0.32 m，从此时刻开始
2、计时若波速大小为2 m/s，则至少间隔多长时间重复出现波形图？若质点P经0.8 s第一次达到正向最大位移，求波速大小若质点P经0.4 s到达平衡位置，求波速大小解析：(1)全息照片用激光来拍摄，利用了激光与物光的相干性高的特点，A正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹，这是光的衍射现象，B错误；照相机镜头前加偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，从而使玻璃后的影像清晰，C正确；当观察者向静止的声源运动时，接收到的声波的频率将高于声源的频率，故D错误；光从空气射入玻璃中，其频率f不变，又由n得速度v变小，再由vf得变小，故E正确(2)由图可知，波长0.8 m，根据题意，T代入数据解得周期
3、T0.4 s波沿x轴正方向传播，质点P第一次达到正向最大位移时，波传播了x0.32 m0.2 m0.12 m波速v0.15 m/s波沿x轴正方向传播，质点P第一次到达平衡位置时，波传播了x0.32 m，由周期性可知波0.4 s内传播的可能距离xn(0.32n)m(n0,1,2，)波速v(0.8n)m/s(n0,1,2，)答案：(1)ACE(2)0.4 s0.15 m/sv(0.8n)m/s(n0,1,2，)2(1)(5分)(多选)2015年12月30日在新疆阿克陶县发生3.3级地震，震源深度7 km.如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为 4 km/s，如图所示，波沿x轴正方向传播
4、，某时刻刚好传到N处，则()A从波源开始振动到波源迁移到地面需要1.75 s时间B波的周期为0.015 sC从波传到N处开始计时，经过t0.03 s位于x240 m处的质点加速度最小D图示时刻，波的图象上M点的速度沿y轴负方向，经过一段极短时间动能减小E图示时刻，波的图象上除M点外与M点势能相等的质点有7个(2)(10分)某探究小组的同学利用直角三棱镜做光学实验，直角三棱镜的截面如图所示，棱镜的折射率为，30，BC边长度为a.P为垂直于直线BCO的光屏现有一宽度等于AB边长度的平行单色光束垂直射向AB面，已知sin 75，cos 75.求：光线从AC面射出时的折射角；在光屏P上被折射光线照亮的
5、光带的宽度解析：(1)波上质点并不随波迁移，选项A错误；由题意可知该波的周期为T0.015 s，从波传到x120 m处开始计时，经过t0.03 s，波刚好传到x240 m处，位于x240 m处的质点在平衡位置，加速度最小，选项B、C正确；由“上下坡”法可得，题图所示时刻，M点的速度沿y轴负方向，正在向平衡位置运动，速度增大，则动能增大，选项D错误；由简谐运动的对称性可得除M点外与M点势能相等的质点有7个，选项E正确(2)光线在AB面上折射后方向不变，射到AC面上的入射角i30如图甲所示，折射角为r，根据折射定律有sin 30sin r得r45如图乙所示，可画出折射光线在光屏上的光带宽度等于CE
6、EAC45，ECA30，AC2a在AEC中，根据正弦定理有 解得CE(22)a答案：(1)BCE(2)45(22)a3(1)(5分)如图甲所示，在光滑的斜面上有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相邻，下端与斜面上的固定挡板连接，在弹簧与挡板间有一力传感器(压力显示为正值，拉力显示为负值)，能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出Ft图象，现用力将滑块沿斜面压下一段距离，放手后滑块将在光滑斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示的图象滑块做简谐运动的回复力是由_提供的；由图乙所示的Ft图象可知，滑块做简谐运动的周期为_ s；结合Ft图象的数据和题目
7、中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为_(2)(10分)一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h10.6 m，尾部下端Q略高于水面，赛艇正前方离赛艇前端s10.8 m处有一浮标，如图所示，一潜水员在浮标前方s23.0 m处下潜到深度为h2时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜h2.0 m，恰好能看见Q、，求：深度h2赛艇的长度l(可用根式表示)解析：(1)对滑块进行受力分析，回复力指物块所受力的合力；由Ft图象分析滑块的周期；根据胡克定律求出弹簧的伸长量和压缩量，中间位置为平衡位置，从而可以求出振幅对滑块进行受力分析，滑块的合力为：弹簧的弹力和重力沿斜面的分
8、力的合力，合力提供回复力；由图可以看出周期为0.4 s；根据胡克定律：F1kx，F2kx振幅d(2)解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律n、临界角公式sin C、光速公式v，运用几何知识结合解决这类问题设过P点光线，恰好被浮标挡住时，入射角、折射角分别为：、 则： sin ，sin ，n，由得：h24 m潜水员和Q点连线与法线之间的夹角刚好为临界角C，则：sin Ccot C由得： l m答案：(1)弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力0.4 (2)h24 ml m4(1)(5分)(多选)如图所示，实线表示两个相干波源S1、S2发出的波的波峰位置，设波的周期为T1，波长为，波的传播速度
9、为v，下列说法正确的是_A图中的a点为振动减弱点的位置B图中的b点为振动加强点的位置C波源S1的波经过干涉之后波的性质完全改变DvTE从图中时刻开始，波源S1的波峰传播到a、b位置的最短时间均为(2)(10分)某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r作出sin isin r的图象，如图甲所示求该玻璃的折射率n；他再取用该种玻璃制成的直角三棱镜，入射光的方向垂直于斜边，如图乙所示；则角在什么范围内，入射光经过两次全反射又从斜边射出解析：(1)由图可知，a质点是波峰与波谷相遇，为振动减弱点的位置，A正确；b点到两波源的距离相等，是波峰与波峰相遇处、波谷与波谷相遇处，为振
10、动加强点的位置，B正确；波源S1的波经过干涉之后波的性质不变，C错误；v，D错误；波在同一均匀介质中是匀速传播的，从图中时刻，波源S1的波峰到a、b平衡位置的距离都是半个波长，所以波源S1的波峰传播到a、b位置的最短时间均为，E正确(2)由图甲可计算出该玻璃的折射率为n2.光的传播方向如图所示，欲使入射光在上侧直角边发生全反射，须sin sin C解得： 30又当光线行进至右侧直角边时，入射角为90，欲使入射光在该边发生全反射，须 sin(90)sin C.解得：60所以的范围为：3060答案：(1)ABE(2)n230605(1)(5分)(多选)一列简谐横波沿x轴传播图中(甲)图是t0时刻的
11、波形，且x4.0 m处质点刚好起振(乙)图是x4.0 m处质点经t1.0 s后的位移时间图象下列说法中不正确的是()A该波6.0 m处的质点，第一次到达波峰的时间为3.0 sB该波6.0 m处的质点，第一次到达波谷的时间为6.0 sC该波上的E、F两质点同时达到波峰位置和平衡位置D该波沿x轴负方向传播E该波x1.0 m处的质点从图示时刻起历时3.0 s通过6.0 cm的路程(2)(10分)如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n，玻璃介质的上边界MN是屏幕玻璃中有一个正三角形空气泡，其边长l40 cm，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行一束激光a垂直于AB边射向AC边的中
12、点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑. 求两个光斑之间的距离L.若任意两束相同的激光同时垂直于AB边向上射入空气泡，求屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离解析：(1)由图甲可知4 m，由x4.0 m处质点1 s后位于最大位移处可知波的周期T0.4 s，v10 m/s，则波2 s后到达6.0 m处，该质点再经过1 s到达波峰，A正确；6.0 m处的质点从波峰到波谷的时间为2 s，即第一次到达波谷的时间为5 s，B错误；质点从平衡位置到最大位移的过程中速度一直减小，所以质点E回到平衡位置的时间大于F点到最大位移处的时间，C错误； 根据t0时刻x4.0 m处质点刚好起振，证明波向右传播，D错误；该波x1
13、.0 m处的质点从图示时刻起历时3.0 s通过6.0 cm的路程，E正确(2)画出光路图如图甲所示在界面AC，入射角i60，由折射定律n解得折射角r30由光的反射定律得反射角60由几何关系得，ODC是边长为l的正三角形，OEC为等腰三角形，且CEOC则两个光斑之间的距离LDCCE40 cm. 作出入射点在A、B的光线的光路图，如图乙所示，由图可得屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离PQ2l80 cm.答案：(1)BCD (2)40 cm80 cm6(1)(5分)如图所示，含有a、b两种单色光的一细光束，沿半径方向从真空射入横截面为半圆形的透明介质中a、b两种单色光从介质中射出时方向如图所示则a、
14、b两种单色光在介质中的折射率n1n2_，两种单色光在介质中的速度v1v2_.(2)(10分)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图所示，P质点此时的位移为10 cm，振幅为20 cm.P质点再经过 s第一次到达波峰，求：P质点的位移y与时间t的函数关系；该简谐横波的波速解析：(1)设入射角为i，根据折射定律得n1n2则；由v得两种单色光在介质中的速度v1v22(2)P质点的位移y与时间t的函数关系y20sin(t0)t0 s时 y10 cm得：0t s时y20 cm得： 5P质点的位移y与时间t的函数关系y20sin cm T0.4 s该简谐横波的波速v10 m/s.答案：(1)22(2)y20sinv10 m/s