2014年版高考物理第1部分第14讲机械振动和机械波及光学中常考的2个问题目二轮随堂练习 5页

第14讲 机械振动和机械波及光学中常考的2个问题 ‎1．(1)下列说法正确的是 (　　)．‎ ‎ A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强 ‎ B．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变 ‎ C．狭义相对论认为物体的质量与其运动状态有关 ‎ D．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化 ‎ (2)图14－8甲为一简谐横波在t＝1.0 s时的图象，图乙为x＝‎4 m处的质点P的振动图象．试求：‎ 图14－8‎ ‎ ①该波的波速．‎ ‎ ②从图甲开始再经过3.5 s时，质点P的位移大小；在此3.5 s时间内质点P通过的路程．‎ ‎2．(2012·山东卷，37)(1)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图14－9所示，介质中质点P、Q分别位于x＝‎2 m、x＝‎4 m处．从t＝0时刻开始计时，当t＝15 s时质点Q刚好第4次到达波峰．‎ ‎ ①求波速． 图14－9‎ ‎ ②写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)． ‎ ‎ (2)如图14－10所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径．来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM＝30°，求：‎ ‎①玻璃的折射率． 图14－10‎ ‎ ②球心O到BN的距离．‎ ‎3．(1)如图14－11所示，一细束白光由空气斜射到横截面为矩形的玻璃砖abdc的ab边上(入射光的延长线沿Od方向)，则入射光________．‎ ‎ A．不可能在ab界面发生全反射 ‎ B．可能射到bd面，并在bd界面发生全反射 ‎ C．一定能到达cd面，并可能在cd界面发生全反射 图14－11‎ ‎ D．一定能到达cd面并从cd射出，射出的各种色光一定互相平行 ‎ E．光进入玻璃砖后的速度减小 ‎ (2)一列简谐横波，在t＝0时的波动图象如图14－12所示，此时波恰好传播到A点，再经过1.0 s，Q点正好完成第一次全振动．试求：‎ ‎ ①波速v的大小；‎ ‎ ②规范画出第1 s内质点P的振动图象(要求在坐标轴上标明有关的物理量、单位和数据)． 图14－12‎ ‎4．(1)①现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图14－13所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．‎ ‎ 将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A.‎ 图14－13‎ ‎ ②本实验的步骤有：‎ ‎ a．取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；‎ ‎ b．按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；‎ ‎ c．用米尺测量双缝到屏的距离；‎ ‎ d．用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．‎ ‎ 在操作步骤b时还应注意________________________．‎ ‎ (2)如图14－14所示，实线为一列简谐波在t＝0时刻的波形，a点振动方向沿y轴正向，经t＝1 s波形为图中虚线，求波的传播速度．‎ 图14－14‎ ‎5．(2012·青岛模考)(1)有一弹簧振子在水平方向上的BC之间做简谐运动，已知BC间的距离为‎20 cm，振子在2 s内完成了10次全振动．若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t＝0)，经过周期振子有正向最大加速度．‎ ‎ ①求振子的振幅和周期；‎ ‎ ②在图14－15甲中作出该振子的位移－时间图象；‎ ‎ ③写出振子的振动方程．‎ ‎ (2)如图14－15乙所示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R＝‎10 ‎ cm，折射率为 ，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，求：‎ ‎ ①光在圆柱体中的传播速度为________m/s；‎ ‎ ②距离直线AB为________cm的入射光线，折射后恰经过B点．‎ ‎　　　‎ 甲　　　　　　　　　　乙 图14－15‎ 参考答案 ‎1．解析　(2)①由题图甲知λ＝‎4 m.‎ ‎ 由图乙知T＝2 s，v＝＝‎2 m/s.‎ ‎ ②n＝＝，再经过3.5 s时，P点到达负的最大位移处，位移大小为s1＝‎0.2 m，路程为4nA＝‎1.4 m.‎ ‎ 答案　(1)CD　(2)①‎2 m/s　②‎0.2 m；‎‎1.4 m ‎2．解析　(1)①设简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由图象知，λ＝‎‎4 m ‎．由题意知t＝3T＋T ①‎ ‎ v＝ ②‎ ‎ 联立①②式，代入数据得v＝‎1 m/s ③‎ ‎ ②质点P做简谐运动的表达式为y＝0.2 sin(0.5 πt)m ④‎ ‎ (2)①设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i＝30°，r＝60°，根据折射定律得n＝ ⑤‎ ‎ 代入数据得n＝ ⑥‎ ‎ ②光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角C ‎ sin C＝ ⑦‎ ‎ 设球心到BN的距离为d，由几何知识可知 ‎ d＝Rsin C ⑧‎ ‎ 联立⑥⑦⑧式得 ‎ d＝R ⑨‎ ‎ 答案　(1)①‎1 m/s　②y＝0.2 sin(0.5 πt)m ‎ (2)①　②R ‎3．解析　(1)根据全反射的条件(光由光密介质进入光疏介质且入射角大于等于临界角)，入射光不可能在ab界面发生全反射；入射光进入玻璃砖后，折射光线向法线靠近，不可能射到bd面上，一定射到cd面上；由于其入射角小于临界角，所以不可能在cd界面发生全反射，一定能从cd面射出，射出的各种色光一定互相平行；光进入玻璃砖后的速度减小．‎ ‎ (2)①由图象可知，波长λ＝‎4 m，‎ ‎ 对于周期有＝1.0 s，‎ ‎ 解得T＝0.8 s，‎ 由于波速v＝，‎ ‎ 联立解得v＝‎5 m/s.‎ ‎ ②如图所示 ‎ 答案　(1)ADE　(2)①‎5 m/s　②见解析 ‎4．解析　(1)①滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.‎ ‎ ②在操作步骤b时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～‎10 cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．‎ ‎ (2)由于a点振动方向为沿y轴正向，故波的传播方向为沿x轴负向 ‎ 0～1 s时间段内波向x轴负向传播的距离为s＝m(其中n＝0、1、2…)‎ ‎ 故波的传播速度为v＝＝＝(4n＋3)m/s(其中n＝0、1、2…)，方向为沿x轴负向 ‎ 答案　(1)①E、D、B ‎ ②放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～‎10 cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上 ‎ (2)(4n＋3)m/s(n＝0、1、2…)　方向沿x轴负向 ‎5．解析　(1)①振子的振幅A＝‎10 cm，振子的周期T＝0.2 s ‎ ②位移－时间图象如图a所示．‎ ‎ ③y＝－Asin ωt＝－0.1 sin 10πt(m)‎ ‎ (2)①由n＝可知光在圆柱体中的传播速度为：v＝＝×‎108 m/s，②如图b所示α＝2β，＝n，而d＝Rsin α ，‎ ‎ 由以上三式可求得：d＝‎15 cm.‎ ‎ 答案　(1)①‎10 cm　0.2 s　②见解析 ‎ ③y＝－0.1 sin 10πt(m)　(2)①×108　②15‎