1、第1页专题限时训练16 振动和波 光学第2页时间：45 分钟1(2019全国卷)(1)(多选)一简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 tT2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q 是介质中的两个质点图(b)表示介质中某质点的振动图象下列说法正确的是_.CDE第3页A质点 Q 的振动图象与图(b)相同B在 t0 时刻，质点 P 的速率比质点 Q 的大C在 t0 时刻，质点 P 的加速度的大小比质点 Q 的大D平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E在 t0 时刻，质点 P 与其平衡位置的距离比质点 Q 的大第4页解析：tT2时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a
2、)中质点 Q 在 tT2时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动，所以质点 Q的振动图象与题图(b)不同，平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如题图(b)所示，选项 A 错误，D 正确；在 t0 时刻，质点P 处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点 Q 运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在 t0 时刻，质点 P 的速率比质点 Q 的小，质点 P 的加速度比质点 Q 的大，质点 P 与其平衡位置的距离比质点 Q 的大，选项 B 错误，CE 正确第5页(2)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面 3 m距水面 4 m 的湖底
3、 P 点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53(取 sin530.8)已知水的折射率为43.第6页()求桅杆到 P 点的水平距离；()船向左行驶一段距离后停止，调整由 P 点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为 45时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离答案：()7 m()5.5 m第7页解析：()设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 x1，到 P 点的水平距离为 x2；桅杆高度为 h1，P 点处水深为 h2；激光束在水中与竖直方向的夹角为.由几何关系有x1h1tan53 x2h2tan 由折射定律有sin53nsin 第8页设桅杆到 P
4、点的水平距离为 x，则xx1x2 联立式并代入题给数据得x7 m()设激光束在水中与竖直方向的夹角为 45时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为 i，由折射定律有sininsin45 设船向左行驶的距离为 x，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 x1，到 P 点的水平距离为 x2，则x1x2xx 第9页x1h1 tani x2h2 tan45 联立式并代入题给数据得x(6 23)m5.5 m 第10页2(1)(多选)下列说法中正确的是()A机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度就一定增大B肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由光的干涉现象形成的C在波的干涉中，振动加强点的位移不一定始
5、终最大D电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均相同E在双缝干涉实验中，其他条件不变，仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距BCE第11页解析：机械波的传播速度只与介质有关，与频率无关，所以 A 错误；肥皂泡呈现彩色条纹属于薄膜干涉，所以 B 正确；在波的干涉中，振动加强点的位移随时间变化，只是振幅最大，所以 C 正确；电磁波是横波，电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直，所以 D 错误；因为红光波长比黄光长，干涉条纹的间距与波长成正比，在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距，所以 E 正确第12页(2)如图
6、所示，直角边 AC 长度为 d 的直角棱镜 ABC 置于桌面上，D 为斜边 BC 的中点，桌面上的 S 点发射一条光线经D 点折射后，垂直于 AB 边射出已知 SCCD，光线通过棱镜的时间 t 3d2c，c 为真空中光速，不考虑反射光线求：第13页 棱镜的折射率 n；入射光线与界面 BC 间的夹角答案：3 30第14页解析：光路图如图所示，E 是光线在 AB 边的射出点，设光线通过棱镜的速度为 v，则 DE12d，vt12d，ncv解得 n 3光线射到界面 BC，设入射角为 i，折射角为 r，则 i2，r22nsinisinr 解得 30第15页3(1)(多选)下列说法中正确的是()A遥控器发
7、出的红外线脉冲信号可以用来遥控电视机、录像机和空调机B观察者靠近振动频率一定的声源时，接收到声波的频率小于声源频率C狭义相对论认为真空中光源的运动会影响光的传播速度D光的偏振现象说明光是一种横波E两列频率相同的机械波相遇时，在相遇区可能会出现稳定干涉现象ADE第16页解析：遥控器是利用其所发出的红外线脉冲信号来遥控电视机、录像机和空调机的，A 正确；声源与观察者相互靠近时，观察者接收到声波的频率大于声源频率，B 错误；狭义相对论的基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是不变的；在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，C 错误；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，D
8、 正确；只有频率相同的两列机械波相遇，才能出现稳定干涉现象，E 正确第17页(2)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻的波形图如图所示，从该时刻开始计时第18页若质点 P(坐标为 x3.2 m)经 0.4 s 第一次回到平衡位置，求该机械波的波速和周期；若质点 Q(坐标为 x5 m)在 0.5 s 内通过的路程为(105 2)cm，求该机械波的波速和周期答案：8 m/s 1 s 12 m/s 23 s第19页解析：由于波沿 x 轴正方向传播，当 P 点经 0.4 s 第一次回到平衡位置，一定是 x0 m 处质点的振动状态传播到 P 点，则该机械波波速为 vxt3.200.4 m/s8 m/
9、s由波形图可知，波长 8 m则 Tv88 s1 s.由波动图象可知，此时 Q 点的纵坐标为 y52 2 cm，当其通过的路程为(105 2)cm 时，一定是 x1 m 处质点的振动状态传播到 Q 点，则该机械波波速为第20页vxt510.5 m/s12 m/s则 T v 812 s23 s.第21页4(1)(多选)波源 O、A 在 t0 时刻同时起振，形成的两列简谐横波分别沿 x 轴正、负方向传播，t0.1 s 时刻的波形图如图所示下列判断正确的是()ADE第22页A两列波的周期均为 0.1 sBt0.1 s 时，x2 m 处质点在向 y 轴负方向振动CO、A 两波源的起振方向相同Dt0.15
10、 s 时刻，x6 m 处的质点振动位移为 0Et0.15 s 后，x6 m 处的质点振幅为 15 cm第23页(2)如图所示，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体，容器底部靠近器壁处有一竖直放置的 6.0 cm 长的线光源靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源，开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分将线光源沿容器底向望远镜一侧水平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动 8.0 cm，刚好可以看到其顶端求此液体的折射率 n.第24页答案：1.25第25页解析：如图所示，当线光源上某一点发出的光线射到未被
11、遮光板遮住的液面上时，射到遮光板边缘 O 的那条光线的入射角最小若线光源底端在 A 点时，通过望远镜刚好可以看到此光源底端，设过 O 点液面的法线为 OO1，则AOO1第26页其中 为线光源发出的光从此液体射向空气的全反射临界角，有 sin1n同理，若线光源顶端在 B1 点时，通过望远镜刚好可以看到此光源顶端，则B1OO1设此时线光源底端位于 B 点，由图中几何关系可得 sinABAB1第27页联立得 n AB 2 BB 21AB由题给条件可知，AB 8.0 cm，BB1 6.0 cm代入得 n1.25.第28页5(2019全国卷)(1)(多选)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动
12、片上振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是_.A不同质点的振幅都相同B不同质点振动的频率都相同C不同质点振动的相位都相同D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E同一质点处，两列波的相位差不随时间变化BDE第29页解析：在波的干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和，质点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差，A项错误；沿波的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点的相位不都相同，C 项错误两波源振动频率相同，其他各质点均做受迫振动，故频率均与振源频率相同，周
13、期均与振动片的周期相同，B、D 项正确；同一质点到两波源的距离确定，故波程差恒定，即相位差保持不变，E 正确第30页(2)如图，直角三角形 ABC 为一棱镜的横截面，A90，B30.一束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂直于 AC 边射出()求棱镜的折射率；()保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC 边上恰好有光线射出求此时 AB 边上入射角的正弦答案：()3()3 22第31页解析：()光路图及相关量如图所示光束在 AB 边上折射，由折射定律得sinisinn 式中 n 是棱镜的折射率由几何关系可知60 第32页由几何关系和反射定律得B 联立式，并代入 i60得n 3()设改变后的入射角为 i，折射角为，由折射定律得sinisinn 依题意，光束在 BC 边上的入射角为全反射的临界角 c，且第33页sinc1n 由几何关系得c30 由式得入射角的正弦为sini 3 22