2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十三 振動(dòng)與波動(dòng) 光導(dǎo)（含解析）.doc

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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十三 振動(dòng)與波動(dòng) 光導(dǎo)（含解析） 　xx高考導(dǎo)航 熱點(diǎn)視角 備考對(duì)策 本講考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)：①波的圖象；②波長、波速和頻率及其相互關(guān)系；③波的傳播特性；④光的折射及全反射；⑤光的干涉、衍射及雙縫干涉實(shí)驗(yàn)；⑥簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及振動(dòng)圖象；⑦電磁波的有關(guān)性質(zhì)． 命題形式基本上都是小題的拼盤. 在復(fù)習(xí)本部分內(nèi)容時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基本概念和規(guī)律的理解，抓住波的傳播特點(diǎn)和圖象分析、光的折射定律和全反射這兩條主線，兼顧振動(dòng)圖象和光的特性(干涉、衍射、偏振)、光的本性，強(qiáng)化典型問題的訓(xùn)練，力求掌握解決本部分內(nèi)容的基本方法. 一、簡諧運(yùn)動(dòng) 1．動(dòng)力學(xué)特征 回復(fù)力及加速度與位移大小成正比，方向總是與位移的方向相反，始終指向平衡位置．其表達(dá)式為：F＝－kx，a＝－x，回復(fù)力的來源是物體所受到的合力． 2．能量特征：振動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，隨振幅的增大而增大．振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒． 3．周期性：做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，其位移、回復(fù)力、加速度、速度都隨時(shí)間按“正弦”或“余弦”的規(guī)律變化，它們的周期T均相同．其位移隨時(shí)間變化的表達(dá)式為：x＝Asin(ωt＋φ0)或x＝Acos(ωt＋φ0)(注意動(dòng)能和勢(shì)能的變化周期為T/2)． 4．對(duì)稱性 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回復(fù)力F、加速度a與位移x的方向相反，而v與x的方向可能相同，也可能相反．振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)來回通過相同的兩點(diǎn)間的時(shí)間相等． 5．兩個(gè)模型——彈簧振子與單擺 當(dāng)單擺擺動(dòng)的角度α<5時(shí)，可以看成簡諧運(yùn)動(dòng)，其周期公式為T＝2π. 6．受迫振動(dòng)和共振 受迫振動(dòng)是物體在外界周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)．其頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，與系統(tǒng)固有頻率無關(guān)．當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于固有頻率時(shí)發(fā)生共振，此時(shí)振幅最大． 二、機(jī)械波 1．機(jī)械波的產(chǎn)生條件：(1)波源；(2)介質(zhì)． 2．機(jī)械波的特點(diǎn) (1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移． (2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和波的傳播周期都與波源振動(dòng)周期相同． (3)機(jī)械波的傳播速度只由介質(zhì)決定． 3．波速、波長、周期、頻率的關(guān)系：v＝＝fλ. 4．波的現(xiàn)象 (1)波的疊加、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)． (2)波的干涉 ①必要條件：頻率相同． ②設(shè)兩列波到某一點(diǎn)的波程差為Δx.若兩波源振動(dòng)情況完全相同，則 ③加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱．加強(qiáng)區(qū)的振幅A＝A1＋A2，減弱區(qū)的振幅A＝|A1－A2|. ④若兩波源的振動(dòng)情況相反，則加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)的條件與上述相反． 三、光 1．折射率公式 (1)光從真空進(jìn)入介質(zhì)時(shí)：n＝. (2)決定式：n＝c/v. (同種介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率，隨色光頻率的增大而增大．不同色光在同種介質(zhì)中的傳播速度隨色光頻率的增大而減小)． 2．全反射 (1)條件：①光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)． ②入射角大于或等于臨界角． (2)臨界角：sin C＝1/n. 3．光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象 (1)發(fā)生干涉的條件：兩光源頻率相等，相位差恒定； 出現(xiàn)明暗條紋的條件：Δr＝kλ，明條紋，Δr＝λ，暗條紋，k＝0,1,2，… 相鄰明(暗)條紋間距：Δx＝λ. (2)光明顯衍射條件：d≤λ. (3)光的偏振現(xiàn)象證明光是橫波，偏振光平行透過偏振片時(shí)光最強(qiáng)，垂直時(shí)最弱． 熱點(diǎn)一　對(duì)振動(dòng)和波動(dòng)的考查 命題規(guī)律：振動(dòng)與波動(dòng)的問題是近幾年高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，分析近幾年高考命題，命題規(guī)律主要有以下幾點(diǎn)： (1)以選擇題的形式考查，一般考查波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的相互轉(zhuǎn)換與判斷． (2)根據(jù)波的圖象確定波的傳播方向、傳播時(shí)間及波的相關(guān)參量． (3)波的多解問題． 1.(xx高考北京卷)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波，波速為4 m/s.某時(shí)刻波形如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．這列波的振幅為4 cm B．這列波的周期為1 s C．此時(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) D．此時(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0 [解析]　由題圖可得，這列波的振幅為2 cm，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖可得，波長λ＝8 m，由T＝得T＝2 s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系得，此時(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，且此質(zhì)點(diǎn)正處在平衡位置，故加速度a＝0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． [答案]　D 2.(xx高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)圖甲為一列簡諧橫波在t＝2 s時(shí)的波形圖，圖乙為媒質(zhì)中平衡位置在x＝1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點(diǎn)．下列說法正確的是(　　) A．波速為0.5 m/s B．波的傳播方向向右 C．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cm D．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng) E．當(dāng)t＝7 s時(shí)，P恰好回到平衡位置 [解析]　由題圖甲讀出波長λ＝2 m，由題圖乙讀出周期T＝4 s，則v＝＝0.5 m/s，選項(xiàng)A正確；題圖甲是t＝2 s時(shí)的波形圖，題圖乙是x＝1.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，所以該點(diǎn)在t＝2 s時(shí)向下振動(dòng)，所以波向左傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0～2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P由波峰向波谷振動(dòng)，通過的路程s＝2A＝8 cm，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；t＝7 s時(shí)，P點(diǎn)振動(dòng)了個(gè)周期，所以這時(shí)P點(diǎn)位置與t＝T＝3 s時(shí)位置相同，即在平衡位置，所以選項(xiàng)E正確． [答案]　ACE 3.(xx高考四川卷)如圖所示，甲為t＝1 s時(shí)某橫波的波形圖象，乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，距該質(zhì)點(diǎn)Δx＝0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是(　　) [解析]　根據(jù)波形圖象可得波長λ＝2 m，根據(jù)振動(dòng)圖象可得周期T＝2 s．兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離Δx＝0.5 m＝λ.根據(jù)振動(dòng)和波動(dòng)之間的關(guān)系，則另一質(zhì)點(diǎn)相對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)延遲T，如圖丙所示，或者提前T，如圖丁所示．符合條件的只有選項(xiàng)A. [答案]　A [方法技巧]　波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的應(yīng)用技巧 求解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法： (1)分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象，此問題最簡單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象. (2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí). (3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻. (4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn).) 熱點(diǎn)二　對(duì)光的折射與全反射的考查 命題規(guī)律：光的折射與全反射為每年高考中的?？純?nèi)容，分析近幾年高考命題，命題規(guī)律主要有以下幾點(diǎn)： (1)光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)對(duì)折射定律與反射定律應(yīng)用的考查． (2)光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)有關(guān)全反射的考查． (3)光在介質(zhì)中傳播時(shí)臨界光線的考查． 1.(xx高考福建卷)如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是(　　) [解析]　光從玻璃磚射向空氣時(shí)，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射；如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線，又有折射光線，但折射角應(yīng)大于入射角，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．當(dāng)光從空氣射入玻璃磚時(shí)，在界面處既有反射光線，又有折射光線，且入射角大于折射角，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤． [答案]　A 2.(xx唐山二模)如圖所示，某透明介質(zhì)的截面為直角三角形ABC，其中∠A＝30，AC邊長為L，一束單色光從AC面上距A為的D點(diǎn)垂直于AC面射入，恰好在AB面發(fā)生全反射．已知光速為c.求： (1)該介質(zhì)的折射率n； (2)該光束從射入該介質(zhì)到第一次穿出經(jīng)歷的時(shí)間t. [解析]　(1)由于光線垂直于AC面射入，故光線在AB面上的入射角為30，由題意知，光線恰好在AB面上發(fā)生全反射，由全反射條件可求得：n＝ 解得n＝2. (2)由圖可知，DF＝ADtan 30＝ FE＝2DF＝ EG＝ECcos 30＝ 故光在介質(zhì)中的傳播距離為： s＝DF＋FE＋EG＝ 光在該介質(zhì)中的傳播速度：v＝＝ 光在介質(zhì)中的傳播時(shí)間：t＝＝. [答案]　(1)2　(2) 3.(xx高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)一個(gè)半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示．玻璃的折射率為n＝ . (1)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？ (2)一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置． [解析]　(1)在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖，由全反射條件有sin θ＝① 由幾何關(guān)系有OE＝Rsin θ② 由對(duì)稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l＝2OE③ 聯(lián)立①②③式，代入已知數(shù)據(jù)得l＝R.④ (2)設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關(guān)系及①式和已知條件得α＝60>θ⑤ 光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖，由反射定律和幾何關(guān)系得 OG＝OC＝R⑥ 射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出． [答案]　(1)R　(2)光線從G點(diǎn)射出時(shí)，OG＝OC＝R，射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出 [方法技巧]　光的折射和全反射問題的解題技巧 (1)在解決光的折射問題時(shí)，應(yīng)先根據(jù)題意分析光路，即畫出光路圖，找出入射角和折射角，然后應(yīng)用公式來求解，找出臨界光線往往是解題的關(guān)鍵. (2)分析全反射問題時(shí)，先確定光是否由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)、入射角是否大于臨界角，若不符合全反射的條件，則再由折射定律和反射定律確定光的傳播情況. (3)在處理光的折射和全反射類型的題目時(shí)，根據(jù)折射定律及全反射的條件準(zhǔn)確作出幾何光路圖是基礎(chǔ)，正確利用幾何關(guān)系、折射定律是關(guān)鍵.) 熱點(diǎn)三　對(duì)光的波動(dòng)性的考查 命題規(guī)律：該知識(shí)點(diǎn)為近幾年高考選考的熱點(diǎn)，題型為選擇題，命題角度有以下幾點(diǎn)： (1)單純考查光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象及對(duì)光現(xiàn)象的解釋． (2)結(jié)合光的折射考查不同色光的干涉、衍射情況． (3)考查光的干涉、衍射在實(shí)際中的應(yīng)用． 1.光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是(　　) A．用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 B．用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象 C．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象 D．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 E．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄 [解析]　用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射形成的色散現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象，C正確；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，D正確；由Δx＝λ知E正確． [答案]　CDE 2.(xx中山二模)如圖所示，兩束單色光a、b從水下射向A點(diǎn)后，光線經(jīng)折射合成一束光c，則下列說法中正確的是(　　) A．用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距 B．用a、b光分別做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，它們的衍射條紋寬度都是均勻的 C．在水中a光的速度比b光的速度小 D．a(chǎn)光在水中的臨界角大于b光在水中的臨界角 E．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率 [解析]　由題圖可判斷a光的折射率小，頻率小，波長長，因此同一裝置的干涉條紋間距大，故A、E正確．衍射條紋都是不均勻的，故B錯(cuò)．由v＝知，a光在水中的傳播速度大，故C錯(cuò)．由sin C＝知，a光臨界角大，故D正確． [答案]　ADE 3.(xx成都摸底)如圖所示為條紋總寬度相同的4種明暗相間的條紋，其中有兩種是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣，還有兩種是黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(灰黑色部分表示亮紋)．則圖中從左向右排列，亮條紋的顏色依次是(　　) A．紅黃藍(lán)紫　　　　　　　 B．紅紫藍(lán)黃 C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫 [解析]　由雙縫干涉條紋間距公式可知，左側(cè)第一個(gè)是紅光通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣，第三個(gè)是藍(lán)光通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣；由單縫衍射可知，左側(cè)第二個(gè)是紫光通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣，左側(cè)第四個(gè)是黃光通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣，所以選項(xiàng)B正確． [答案]　B  光學(xué)實(shí)驗(yàn) 命題規(guī)律：光學(xué)實(shí)驗(yàn)包括測(cè)折射率和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，對(duì)折射定律結(jié)合幾何知識(shí)計(jì)算折射率以及與雙縫干涉實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題的考查，預(yù)計(jì)將成為xx高考的命題點(diǎn)． [解析]　(1)由Δx＝λ知：增大雙縫間距d，Δx將變??；綠光換為紅光，即增大λ，Δx將變大． (2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)時(shí)應(yīng)該：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動(dòng)刻度．圖乙讀數(shù)為13.870 mm，圖甲讀數(shù)為 2.320 mm，所以相鄰條紋間距 Δx＝ mm＝2.310 mm 由條紋間距公式Δx＝λ得：λ＝ 代入數(shù)值得：λ＝6.610－7 m＝6.6102 nm. [答案]　(1)變小　變大　(2)13.870　2.310　6.6102 最新預(yù)測(cè)1　如圖所示，有一圓柱形容器，底面半徑為R，在容器底面的中心O處有一點(diǎn)光源S，點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)時(shí)間t可以傳到容器的邊緣P.若容器內(nèi)倒?jié)M某液體，點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)時(shí)間2t可以傳到容器的邊緣P且恰好發(fā)生全反射(光在空氣中的傳播速度可近似等于光在真空中的傳播速度)．求： (1)液體的折射率n； (2)容器的高度h. 解析：(1)設(shè)O、P之間的距離為d，光在空氣中的傳播速度為c，光在該液體中的傳播速度為v，則d＝ct，d＝2vt 液體的折射率n＝ 所以n＝2. (2)如圖所示，光線在P處恰好發(fā)生全反射時(shí)，入射角設(shè)為C，則sin C＝＝ 所以C＝30 得h＝＝R. 答案：(1)2　(2)R 最新預(yù)測(cè)2　某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定激光波長的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖甲所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮點(diǎn)，圖乙中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置． (1)通過量出相鄰光點(diǎn)的距離可算出激光的波長．據(jù)資料介紹：若雙縫的縫間距離為a，雙縫到感光片的距離為L，感光片相鄰兩光點(diǎn)間的距離為b，則光的波長λ＝. 該同學(xué)測(cè)得L＝1.000 0 m，雙縫間距a＝0.220 mm，用帶十分度游標(biāo)的卡尺測(cè)感光片上的點(diǎn)間距離時(shí)，尺與點(diǎn)的中心位置如圖乙所示． 圖乙中第1個(gè)光點(diǎn)到第4個(gè)光點(diǎn)的距離是________mm.實(shí)驗(yàn)中激光的波長λ＝________m．(保留兩位有效數(shù)字) (2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅激光換成藍(lán)激光，屏上相鄰兩光點(diǎn)間的距離將________． 解析：(1)由乙圖可知第1個(gè)光點(diǎn)到第4個(gè)光點(diǎn)間的距離b′＝8.6 mm，b＝＝2.9 mm λ＝b＝2.910－3 m ≈6.410－7 m. (2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅激光換成藍(lán)激光，λ變小了，由b＝可得，屏上相鄰兩光點(diǎn)的間距將變?。? 答案：(1)8.6　6.410－7　(2)變小 1．對(duì)如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是(　　) A．甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑” B．乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來檢測(cè)平面的平整程度 C．丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長的偶數(shù)倍，則是亮紋 D．丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋 E．戊圖是波的振動(dòng)圖象，其振幅為8 cm，振動(dòng)周期為4 s 解析：選BCE.甲圖是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)．丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故D錯(cuò)． 2．(xx高考福建卷)在均勻介質(zhì)中，一列沿x軸正向傳播的橫波，其波源O在第一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖象如右圖所示，則該波在第一個(gè)周期末的波形圖是(　　) 解析：選D.由波的形成規(guī)律可知，一個(gè)周期內(nèi)x＝0處，質(zhì)點(diǎn)剛好完成一次全振動(dòng)，結(jié)合振動(dòng)圖象知，質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)；x＝λ(λ為該波波長)處，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)位于正向最大位移處；x＝λ處的質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)了個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)向最大位移處．選項(xiàng)D正確． 3．(xx高考北京卷)一簡諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播，波長為λ，周期為T.t＝0時(shí)刻的波形如圖甲所示，a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．圖乙是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象．下列說法正確的是(　　) A．t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大 B．t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的小 C．圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng) D．圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng) 解析：選D.圖甲為波的圖象，圖乙為振動(dòng)圖象．t＝0時(shí)刻，a質(zhì)點(diǎn)在波峰位置，速度為零，加速度最大；b質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，加速度為零，速度最大，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)；在波的圖象中，根據(jù)同側(cè)法由傳播方向可以判斷出質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，所以t＝0時(shí)刻，b點(diǎn)在平衡位置且向下振動(dòng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)D對(duì)． 4．一列簡諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45 m，如圖是A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象．當(dāng)A處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰位置時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)剛好到達(dá)平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，這列波的波速可能是(　　) A．4.5 m/s　　　 B．3.0 m/s　　　C．1.5 m/s D．0.9 m/s E．0.5 m/s 解析：選ADE.橫波是由A向B傳播的，而且在A到達(dá)波峰的時(shí)刻，B處于平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，則： A、B相距l(xiāng)＝nλ＋λ，所以λ＝(n＝0,1,2，…) 根據(jù)v＝＝＝ m/s(n＝0,1,2，…) 當(dāng)n＝0時(shí)v＝4.5 m/s，當(dāng)n＝1時(shí)v＝0.9 m/s，當(dāng)n＝2時(shí)v＝0.5 m/s等，正確答案為ADE. 5．(xx高考重慶卷)打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是(　　) A．若θ>θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B．若θ>θ2，光線會(huì)從OQ邊射出 C．若θ<θ1，光線會(huì)從OP邊射出 D．若θ<θ1，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射 解析：選D.題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于90－θ2.從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于90－(180－3θ1)＝3θ1－90可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射．若θ>θ2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若θ<θ1，光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項(xiàng)D正確． 6．(xx高考北京卷)以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)．現(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n<0)，稱為負(fù)折射率材料．位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值)．現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出．若該材料對(duì)此電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播途徑的示意圖是(　　) 解析：選B.由題意知，折射線和入射線位于法線的同一側(cè)，n＝－1，由折射定律可知，入射角等于折射角，所以選項(xiàng)B正確． 7．(1)一列簡諧橫波沿直線傳播，某時(shí)刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質(zhì)點(diǎn)相距6 m，且這兩質(zhì)點(diǎn)之間的波峰只有一個(gè)，則該簡諧波可能的波長為________． A．4 m　　　　 B．6 m　　　　C．8 m D．10 m E．12 m (2)兩束平行的細(xì)激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖所示．已知其中一條光線沿直線穿過玻璃，它的入射點(diǎn)是O；另一條光線的入射點(diǎn)為A，穿過玻璃后兩條光線交于P點(diǎn)．已知玻璃截面的圓半徑為R，OA＝，玻璃材料的折射率為，求OP的長度． 解析：(1)根據(jù)題意，兩質(zhì)點(diǎn)之間的波峰只有一個(gè)，可能情況有：①λ＝6 m，λ＝12 m ②λ＝6 m ③λ＝6 m，λ＝4 m，故選項(xiàng)ABE正確． (2)畫出如圖所示光路圖．自A點(diǎn)入射的光線在B點(diǎn)發(fā)生折射： n＝ 且sin i＝OA/OB＝ 得∠r＝60 可知∠OPB＝∠POB＝30 故OP＝2Rcos 30＝R. 答案：(1)ABE　(2)R 8.(1)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到如圖甲所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖乙所示．他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是________． A．減小光源到單縫的距離 B．減小雙縫之間的距離 C．增大雙縫到光屏之間的距離 D．換用頻率更高的單色光源 E．換用頻率更低的單色光源 (2)太空教師王亞平在“天宮一號(hào)” 中授課時(shí)做了一個(gè)“水球”實(shí)驗(yàn)．現(xiàn)在我們借用王亞平的“水球”來研究另一個(gè)光學(xué)問題：設(shè)“水球”的半徑為R，折射率為n＝，AB是“水球”的一條直徑，現(xiàn)有一細(xì)光束沿與AB平行的方向在某點(diǎn)射入“水球”，經(jīng)過一次折射后恰好經(jīng)過B點(diǎn)，則入射光束到AB的距離是多少？ 解析：(1)在雙縫干涉中，相鄰明條紋間的距離Δx＝λ，由題圖知干涉條紋間距變寬，故可增大l、λ或減小d.根據(jù)c＝λν知要增大λ，應(yīng)減小ν.選項(xiàng)B、C、E正確，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤． (2)設(shè)光線P經(jīng)C折射到B點(diǎn)，光路如圖所示． 根據(jù)折射定律n＝＝ 由幾何關(guān)系得：α＝2β 聯(lián)立上式得：α＝60，β＝30 所以＝Rsin 60＝R. 答案：(1)BCE　(2)R 9．(xx湖北八校聯(lián)考)(1)在t＝0時(shí)刻向平靜水面的O處投下一塊石頭，水面波向東西南北各個(gè)方向傳播開去，當(dāng)t＝1 s時(shí)水面波向西剛剛傳到M點(diǎn)(圖中只畫了東西方向，南北方向沒畫出)，OM的距離為1 m，振動(dòng)的最低點(diǎn)N距原水平面15 cm，如圖所示，則以下分析正確的是________． A．t＝1 s時(shí)O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向向上 B．該水面波的波長為2 m C．振動(dòng)后原來水面上的M點(diǎn)和N點(diǎn)永遠(yuǎn)不可能同時(shí)出現(xiàn)在同一水平線上 D．t＝1.25 s時(shí)刻M點(diǎn)和O點(diǎn)的速度大小相等方向相反 E．t＝2 s時(shí)刻N(yùn)點(diǎn)處于平衡位置 (2)如圖所示，在MN的下方足夠大的空間是玻璃介質(zhì)，其折射率為n＝，玻璃介質(zhì)的上邊界MN是屏幕．玻璃中有一正三角形空氣泡，其邊長l＝40 cm，頂點(diǎn)與屏幕接觸于C點(diǎn)，底邊AB與屏幕平行．一束激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點(diǎn)O，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)光斑． ①求兩個(gè)光斑之間的距離L； ②若任意兩束相同激光同時(shí)垂直于AB邊向上入射進(jìn)入空氣泡，求屏幕上相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)光斑之間的距離． 解析：(2)①畫出光路圖如圖甲所示 在界面AC，a光的入射角θ1＝60 由光的折射定律有：＝n 代入數(shù)據(jù)求得折射角θ2＝30 由光的反射定律得反射角θ3＝60 由幾何關(guān)系易得：△ODC是邊長為l/2的正三角形，△COE為等腰三角形，CE＝OC＝l/2，故兩光斑之間的距離L＝DC＋CE＝40 cm. ②光路圖如圖乙所示，屏幕上相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)光斑之間的距離為PQ＝2l＝80 cm. 答案：(1)ABD　(2)①40 cm　②80 cm 10．(xx西城區(qū)二模)(1)鋪設(shè)鋼軌時(shí)，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊．由于每一根鋼軌長度相等，所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)．普通鋼軌長為12.6 m，列車固有振動(dòng)周期為0.315 s．下列說法正確的是________． A．列車的危險(xiǎn)速率為40 m/s B．列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象 C．列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的 D．列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率總等于其驅(qū)動(dòng)力的頻率 E．增加鋼軌的長度有利于列車高速運(yùn)行 (2)一半徑為R的半圓形玻璃磚橫截面如圖所示，O為圓心，一束平行光線照射到玻璃磚MO′面上，中心光線a沿半徑方向射入玻璃磚后，恰在O點(diǎn)發(fā)生全反射，已知∠aOM＝45.求： ①玻璃磚的折射率n； ②玻璃磚底面MN出射光束的寬度是多少？(不考慮玻璃磚MO′N面的反射) 解析：(1)列車在行駛過程中與鋼軌間隙的碰撞，給列車施加了一個(gè)周期性的驅(qū)動(dòng)力，要使列車不發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的周期遠(yuǎn)離列車的固有周期，因固有周期T0＝0.315 s，所以驅(qū)動(dòng)力周期T＝T0＝0.315 s時(shí)使列車發(fā)生共振，振幅最大，最為危險(xiǎn)，則由T＝得危險(xiǎn)速度v＝＝＝40 m/s，所以A項(xiàng)正確．列車過橋時(shí)應(yīng)防止橋梁發(fā)生共振導(dǎo)致橋梁坍塌，而不是防止列車發(fā)生共振，基本的做法是減小列車速度，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤．物體受迫振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D正確．增加鋼軌的長度，使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)離列車的固有頻率，是提高列車車速的一種措施，所以E項(xiàng)正確． (2)①由n＝ 得n＝＝. ②分析可知：進(jìn)入玻璃磚入射到MO的光線均發(fā)生全反射，從O′點(diǎn)入射的光的路徑如圖所示． 由n＝＝得θ＝30， 可知θ′＝30、α′＝45，出射光束平行 OD＝Rtan 30＝R 出射光束的寬度d＝ODsin 45＝R. 答案：(1)ADE　(2)①　②R