1、1考点 2 机械振动与机械波 光学限时 45分钟1(2018长沙一模)(1)(多选)下列说法中正确的是A水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了衍射现象B雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的C拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光D红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同E狭义相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的(2)如图 824 所示点 S为振源，其频率为 20 Hz，所产生的简谐横波向右传播，波速为 40 m/s，P、Q 是波传播途中的两点，已知 SP 3.0 m，SQ 3.5 m。图 824判断当 S通过平衡位置向上
2、运动时，P、Q 两点的位置及运动方向。以 S通过平衡位置向上运动时为计时起点，作出经过 t0.087 5 s时波的图象，并标出 S、P 和 Q三点的位置。解析 (1)水中的气泡看起来比较明亮是因为有一部分光发生了全反射现象，选项 A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，是不能形成电磁波的，雷达发射的电磁波一定是由周期性变化的电场或磁场产生的，选项 B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光，选项 C正确；红色和蓝色激光频率不同，在同一种介质中传播时波速不同，波长不同，而红色和蓝色激光在不同介质中传播时波长可能相同，选项 D正确；狭义相对论认为
3、真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项 E正确。(2)该波的波长为 2 mvfSP3.0 m1.5，故点 P通过平衡位置向下运动SQ3.5 m1.75 ，故点 Q在波峰，向下运动该波的周期为 T 0.05 s，t0.087 5 s1.75T，作图如图所示1f2答案 (1)CDE(2)见解析2(2018 保定调研)(1)(多选)关于机械振动与机械波的说法中正确的是A机械波的频率等于振源的振动频率B机械波的传播速度与振源的振动速度相等C质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E机械波在介质中传播的速度由介质本身决定(2)如图 82
4、5 所示，水面上船的正前方 A处有一浮标，水面下方深度 H2 m的 B7点处有一点光源。当船头 P点距 B点水平距离 S 4 m时，射向船头 P点的光刚好被浮标挡住，且船尾端 C点后方水面完全没有光线射出。测得 PA、BA 与竖直方向的夹角分别为53和 37，忽略船吃水深度，求船的长度 L。(sin 530.8，cos 530.6)图 825解析 (1)机械波的频率是振源的振动频率，A 正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，B 错误；波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，C 错误；由 v 可知，沿波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，D 正确；T机械波在
5、介质中传播的速度由介质本身决定，E 正确。(2)光路如图所示，水的折射率 nsin 1sin 23当 C点水面刚好没有光线射出时，则 sin 1n根据几何关系 sin S LH2 (S L)2解得船最短时 L2 m故船的长度 LL2 m。答案 (1)ADE (2)2 m3(2018武汉调研)如图 826 所示，一玻璃三棱镜置于空气中，一束光经折射后分为两束单色光 a、b，则图 826Aa 光的频率大于 b光的频率B玻璃对 a光的折射率小于对 b光的折射率Ca 光在玻璃中的传播速度大于 b光在玻璃中的传播速度D当 a、b 两束光从玻璃射入真空时，a 光发生全反射的临界角小于 b光发生全反射的临界
6、角Ea、b 两束光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻暗条纹间距 b光的较大(2)一列简谐横波在介质中沿 x轴正向传播，已知波长 满足：15 cm30 cm，O和 A是介质中平衡位置分别位于 x0 和 x35 cm处的两个质点。t0 时开始观测，此刻简谐波已经传播过了 A质点，质点 O位于波峰，位移为 y5 cm；t0.3 s时，质点 O第二次回到平衡位置，此刻质点 A恰好到波峰处。求：简谐波的周期、波长和波速；4质点 A的位移随时间变化的关系式。解析 (1)由图可知，玻璃对 a光的折射率大于对 b光的折射率，根据折射率与光的频率关系可知，a 光的频率大于 b光的频率，选项 A正确，B
7、 错误；由折射率与光速的关系n 可知，折射率大的传播速度小，所以 a光在玻璃中的传播速度小于 b光在玻璃中的传cv播速度，选项 C错误；由全反射临界角 sin C 可知，折射率大的发生全反射的临界角小，1n所以当 a、b 两束光从玻璃射入真空时，a 光发生全反射的临界角小于 b光发生全反射的临界角，选项 D正确；由波长与频率成反比可知，a 光的波长小于 b光的波长，由双缝干涉条纹间距公式 x 可知，a、b 两束光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，Ld相邻暗条纹间距 b光的较大，选项 E正确。(2)由题意可知： T0.3 s34n0.35 m(n0,1,2)34解得：T0.4 s由题给条件
8、得：0.20 m因 vT可得：v0.50 m/s质点 A振动的圆频率： 5(rad/s)2T振幅：A0.05 m，初相：质点 A的位移随时间变化的关系式为：y0.05 sin (5t)(m)或 y0.05 cos (5t )(m)。12答案 (1)ADE(2)0.4 s 0.20 m 0.50 m/sy0.05 sin (5t)(m)或 y0.05 cos (5t )(m)124(2018 郑州质检)(1)如图 827 所示，一简谐横波在某区域沿 x轴传播，实线 a为t0 时刻的波形图线，虚线 b为 t0.5 s时刻的波形图线，虚线 b与 x轴交点 P的坐标为 xP1 m。下列说法正确的是5图
9、 827At0 时刻 P质点的位移为 5 cmB这列波的传播速度大小可能为 30 m/sC这列波的波源振动频率可能为 2.5 HzDt1.5 s 时刻 P点一定处于波谷位置E若该波遇到宽度为 6 m的障碍物能发生明显的衍射现象(2)如图 828 所示，ABG 为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率 n ，AG 是一半径为 R的 圆弧，O 为圆弧面圆心，ABGO 构成正方形，在 O处有一点314光源。从点光源射入圆弧 AG的光线，进入透明材料后首次射向 AB或 BG界面时，有一部分不能从 AB或 BG界面直接射出。下面的问题只研究进入透明材料后首次射向 AB或 BG界面的光线，
10、已知 AB面上的 P点到 A点的距离为 R。求：33图 828从 P点射出的光线的折射角；AB 和 BG截面上没有光线射出部分的总长度。答案 BDE(2) (2 )R3 265(2018东北三省模拟)(1)(多选)下列说法中正确的是A做简谐运动的质点，离开平衡位置的位移相同时，加速度也相同B做简谐运动的质点，经过四分之一个周期，所通过的路程一定是一倍振幅C变化的磁场可以产生稳定的电场，变化的电场可以产生稳定的磁场D双缝干涉实验中，若只减小双缝到光屏间的距离，两相邻亮条纹间距将变大E声波从空气传入水中时频率不变，波长变长(2)如图 829 所示，横截面为半圆形的某种透明柱体介质，截面 ABG的半
11、径 R10 cm，直径 AB与水平屏幕 MN垂直并与 A点接触。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心 O，已知该介质对红光和紫光的折射率分别为 n1 、n 2 。233 2图 829求红光和紫光在介质中传播的速度比；若逐渐增大复色光在 O点的入射角，使 AB面上刚好只有一种色光射出，求此时入射角的大小及屏幕上两个亮斑的距离。解析 (1)做简谐运动的质点位移相同时，由 Fkx 可知回复力相同，又由牛顿第二定律可知 a ，则加速度相同，A 正确。根据简谐运动的对称性知，一个周期内的路程kxm一定是四倍振幅，但四分之一周期内的路程不一定是一倍振幅，与质点的初始位置有关，B错误。均匀变
12、化的磁场可以产生稳定的电场，均匀变化的电场可以产生稳定的磁场；周期性变化的磁场可以产生周期性变化的电场，周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，C 正确。双缝干涉实验中得到的条纹间距应为 x ，若只减小双缝到光屏间的距 Ld离，两相邻亮条纹间距将变小，D 错误；声波由空气进入水中，频率不变，波速变大，由波速公式 vf 得，声波的波长变长，E 正确。(2)折射率 ncv故红光和紫光在介质中传播的速度比 v1v2 n2n1 627增大入射角，紫光先发生全反射，其折射光线消失，设紫光的临界角为 C，有：sin C 1n2 22所以 C45此时入射角 iC45光路图如图所示红光入射角为 i，有 n1
13、sin rsin i可得 sin r63两亮斑 PQ的间距 dRRtan r代入数据得 d(105 ) cm。2答案 (1)ACE(2) 45 (105 ) cm62 26(2018福建质检)(1)如图 830 甲，P、Q 是均匀介质中 x轴上的两个质点，间距10 m。一列简谐横波沿 x轴正向传播，t0 时到达质点 P处(其后 P的振动图象如图乙)，t2 s 时到达质点 Q处。则A波长为 2 mB波速为 5 m/sCt2 s 时，P 的振动方向沿y 方向Dt2 s 时，Q 的振动方向沿y 方向E23 s，Q 运动的路程为 12 cm8图 830(2)电视机遥控器中有一半导体发光二极管，它发出频
14、率为 3.31014 Hz的红外光，用来控制电视机的各种功能。已知这种发光二极管的发光面 AB是直径为 2 mm的圆盘，封装在折射率 n2.5 的半球形介质中，其圆心位于半球的球心 O点，如图 831 所示。设真空中的光速 c3.010 8 m/s。图 831求这种红外光在该半球形介质中的波长；要使发光面上边缘的点发出的红外光，第一次到达半球面时都不会发生全反射，介质半球的半径 R至少应为多大？ 解析 (1)由图乙可知机械波的传播周期为 T2 s。由于 t0 时机械波传到质点P，t2 s时机械波传到质点 Q，则说明 P、Q 两点之间的距离等于一个波长，即 10 m，A 错误；由波速公式 r m
15、/s5 m/s，B 正确； t0 时质点 P沿 y轴的正方向振T 102动，说明波源的起振方向沿 y轴的正方向，则 t2 s时质点 Q刚好开始振动，其振动方向沿 y轴的正方向，D 正确；经过一个完整的周期后，质点 P的振动方向与 t0 时的振动方向相同，即沿 y轴的正方向，C 错误；23 s为半个周期，则质点 Q通过的路程为振幅的两倍，即 12 cm，E 正确。(2)根据 v，nc代入数据得 3.610 7 m光路图如图，由几何知识知，由发光面边缘发出的光与 AB垂直时，入射角 i最大。若这条光线不发生全发射，则所有光线均不会发生全反射，即9nsin rsin isin isin C1n又 s
16、in id2R代入数据得R2.5 mm，即半径 R至少为 2.5 mm。答案 (1)BDE (2)3.610 7 m 2.5 mm7(波的叠加)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿 x轴正向和负向传播，波速均为 v25 cm/s。两列波在 t0 时的波形曲线如图 832 所示。求图 832(1)t0 时，介质中偏离平衡位置位移为 16 cm的所有质点的 x坐标；(2)从 t0 开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm 的质点的时间。解析 (1)t0 时，在 x50 cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为 16 cm。两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为 16 c
17、m。从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为 150 cm， 260 cm 甲、乙两列波波峰的 x坐标分别为x150k 1 1，k 10，1，2， 10x250k 2 2，k 20，1，2， 由式得，介质中偏离平衡位置位移为 16 cm的所有质点的 x坐标为x(50300n)cm，n0，1，2， (2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为16 cm。t0 时，两波波谷间的 x坐标之差为x 50 (2m2 1) 22 50 (2m1 1) 12式中，m 1和 m2均为整数。将式代入式得x10(6m 25m 1)5 由于 m1、m 2均为整数，相同传播的波谷间的距离最小为x 05 cm 从 t0 开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm 的质点的时间为 t x02v代入数据得 t0.1 s。答案 (1)x(50300n)cm，n0，1，2， (2)0.1 s
