【物理】2019届二轮复习机械振动和机械波　光　电磁波作业（全国通用） 10页

第2讲　机械振动和机械波　光　电磁波 课时跟踪训练 ‎1.(1)(5分)下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A.电磁波、机械波均能发生干涉、衍射现象 B.偏振光可以是横波，也可以是纵波 C.有经验的战士可以通过炮弹飞行的声音判断飞行炮弹是接近还是远去，这利用了多普勒效应 D.人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射现象 E.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的衍射现象 ‎(2)(10分)在一列简谐横波传播的路径上有A、B两个质点，它们振动的图象分别如图1甲、乙所示。已知这两质点平衡位置间的距离为1 m。‎ 图1‎ ‎(ⅰ)若B质点比A质点振动滞后1.1 s，则这列波的波速为多大？‎ ‎(ⅱ)若两质点平衡位置间的距离小于一个波长，求这列波的波长和波速大小。‎ 解析　(1)只要是波均能发生干涉与衍射，故选项A正确；偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光是横波，故选项B错误；根据波的多普勒效应原理知，选项C正确；人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射现象，故选项D正确；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度，是利用两者之间的空气薄层的反射面，获取频率相同的光，是光的干涉，故选项E错误。‎ ‎(2)(ⅰ)若B质点比A质点振动滞后1.1 s 则波从A传播到B所用的时间为t＝1.1 s 则波传播的速度v＝＝ m/s ‎(ⅱ)当这列波由质点A向质点B方向传播时，由于两质点平衡位置间的距离小于一个波长，因此有 λ＝1 m 得波长λ＝4 m 由题图可知，该列波的周期T＝0.4 s 因此波速v＝＝10 m/s 当这列波由质点B向质点A方向传播时 λ＝1 m 得波长λ＝ m 因此波速v＝＝ m/s 答案　(1)ACD　(2)(ⅰ) m/s　(ⅱ)波由质点A向质点B方向传播　1 m　10 m/s　波由质点B向质点A方向传播　 m　 m/s ‎2.(1)(5分)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，当波传到x＝2.0 m 处的P点时开始计时，该时刻波形如图2所示，t＝0.7 s时，观测到质点P第二次到达波谷位置，下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ 图2‎ A.波速为5 m/s B.t＝1.4 s时，质点P在平衡位置处向上振动 C.t＝1.6 s时，平衡位置在x＝4.5 m处的质点Q第三次到达波谷 D.0～2 s时间内，平衡位置在x＝4.5 m处的质点Q通过的路程为75 cm E.能与该波发生稳定干涉的另一列简谐横波的频率一定为5 Hz ‎(2)(10分)如图3所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，半径为R，介质折射率为，圆心角为45°，一束平行于OB的单色光由OA面射入介质，要使柱体AB 面上没有光线射出，至少要在O点上方竖直放置多高的遮光板？(不考虑OB面的反射)‎ 图3‎ 解析　(1)简谐横波向右传播，由波形平移法知，各质点的起振方向均为竖直向上，t＝0.7 s时，质点P第二次到达波谷，即有T＋T＝0.7 s，解得T＝0.4 s，波长λ＝2 m，则波速v＝＝5 m/s，故选项A正确；t＝1.4 s＝3.5 T，质点P在平衡位置处向下振动，故选项B错误；波传播到平衡位置在x＝4.5 m处的质点Q需要的时间为0.5 s，再经历T＋2T＝1.1 s第三次到达波谷，总共需时1.6 s，故选项C正确；波传播到平衡位置在x＝4.5 m处的质点Q需要的时间为0.5 s，在剩下的1.5 s内，质点Q运动了3T，通过的路程s＝3×4A＋×4A＝75 cm，故选项D正确；要发生稳定干涉现象，两列波的频率一定相同，即f＝2.5 Hz，故选项E错误。‎ ‎(2)如图所示，‎ 光线在OA面上的C点发生折射，入射角为45°，折射角为θ2‎ 由n＝ 解得θ2＝30°‎ 折射光线射向球面AB，在D点恰好发生全反射，入射角为α sin α＝，α＝45°‎ 在三角形OCD中，由正弦定理＝ OC＝R 则遮光板高度H＝OCsin 45°＝R 答案　(1)ACD　(2)R ‎3.(1)(5分)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC。由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图4所示。则关于a、b两种光，下列分析和判断中正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ 图4‎ A.在真空中，a光的传播速度比b光的大 B.棱镜对a光的折射率较小 C.在棱镜内，a光的传播速度比b光的小 D.以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小 E.分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大 ‎(2)(10分)如图5甲是一个单摆振动的情况，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置。视向右为正方向，图乙是这个单摆的振动图象。‎ 图5‎ ‎(ⅰ)开始时摆球在哪个位置？‎ ‎(ⅱ)写出单摆的振动方程。‎ 解析　(1)所有光在真空中有相同的速度，故选项A错误；由题图知，光线在CD 界面上，以相同入射角入射时a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，由公式v＝，知同种介质中a光速度大，故选项B正确，C错误；由折射率n＝，可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，故选项D正确；折射率小的光的波长大，通过同一双缝干涉装置，由Δx＝λ可知a光的相邻亮条纹间距大，故选项E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)当t＝0时，x＝－0.8 cm，故摆球在B位置 ‎(ⅱ)该单摆的振幅A＝0.8 cm，振动周期T＝0.8 s 故ω＝＝2.5π rad/s 设单摆的振动方程表达式为x＝Asin(ωt＋φ)‎ 设t＝0时，x＝－0.8 cm，代入可得φ＝1.5 π 则单摆的振动方程为x＝0.8sin(2.5πt＋1.5π)cm 答案　(1)BDE　(2)(ⅰ)B位置 ‎(ⅱ)x＝0.8sin(2.5πt＋1.5π)cm ‎4.(1)(5分)如图6所示是摆长均为L的两个单摆，两摆球间用一根细线相连，现使两摆线与竖直方向均成θ角(θ<5°)，且使两单摆静止。已知甲的质量大于乙的质量。当细线突然断开后，两摆球都做简谐运动，从细线断开瞬间开始计时，当经过t时间，甲、乙两摆球第n次距离最近。则下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ 图6‎ A.甲的振幅小于乙的振幅 B.甲的振幅等于乙的振幅 C.两单摆所处位置的重力加速度为g＝ D.甲在平衡位置的速度等于乙在平衡位置的速度 E.两摆所处位置的重力加速度为g＝ ‎(2)(10分)如图7所示，半径为R的半圆形玻璃砖的底面MN涂有一层反射膜。甲、乙两束相同的红色平行光分别从a点和b点斜射到玻璃砖的弧面上，入射方向与水平方向成45°角。进入玻璃砖后，甲光射到圆心O点，其反射光线恰与乙光反射光线相交于弧面上c点。‎ 图7‎ ‎(ⅰ)求该玻璃砖对红色光的折射率；如果底面没有涂反射膜，甲光能不能从MN射出？‎ ‎(ⅱ)如果将甲光换成单色紫色，其能不能从MN射出？‎ 解析　(1)甲、乙两单摆的摆长相等，再结合题意可知，甲、乙两单摆做间谐运动的振幅相等，选项A错误，B正确；两单摆在平衡位置时速度最大，根据mgh＝mv2，得v＝，即速度与质量无关，所以甲在平衡位置的速度等于乙在平衡位置的速度，选项D正确；当经过时间t，甲、乙两摆球第n次距离最近，说明单摆周期为T＝，根据T＝2π，知单摆周期与质量无关，且计算得两单摆所处位置的重力加速度为g＝，所以选项C错误，E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)在光路图中，过c点作MN的垂线，根据几何关系，知垂线长为R 设乙光的折射角为r，则由几何关系 有Rtan r＋Rtan r＝R 解得tan r＝－1‎ 即sin r＝＝ 根据折射定律n＝＝ 因为n＝>，因此临界角小于45°，如果底面没有涂反射膜，甲光在底面将发生全反射，甲光不能从MN射出。‎ ‎(ⅱ)因为红光发生了全反射，而紫光的频率比红光大，同种介质对紫光的折射率更大，紫光发生全反射的临界角也小于45°，因此不能从MN射出。‎ 答案　(1)BDE　(2)(ⅰ)　不能从MN射出　(ⅱ) 不能从MN射出 ‎5. (1)(5分)关于电磁波，下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A.电磁波有偏振现象 B.电磁波是一种纵波，是麦克斯韦发现的 C.电磁波由空气进入水中时，波速变小，波长变短 D.采用闭合电路，才能使振荡电路有效地向空间辐射电磁波 E.在场强E＝200sin 106t(N/C)的电场周围一定产生磁场，并能向远处传播形成电磁波 ‎(2)(10分)某同学用激光笔做测定某透明体的折射率实验，透明体的截面如图18所示的直角三角形，∠B＝60°，BC＝6 cm。他先将激光笔发出的光线PQ始终对准AC边上的Q点，让PQ与QA的夹角从90°缓慢减小，同时在AB边的左侧观察，当PQ与QA的夹角为θ时，刚好看不到出射光线，此时光线从BC边中点N射出，射出的光线刚好与BC垂直。已知光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s。求：‎ 图18‎ ‎(ⅰ)透明体的折射率n和cos θ的值；‎ ‎(ⅱ)光在透明体中的传播时间t。‎ 解析　(1)电磁波是麦克斯韦预言的，赫兹用实验证实了电磁波的存在，电磁波是横波，横波有偏振现象，选项A正确，B错误；电磁波由空气进入水中时，频率f不变，波速v变小，由v＝λf得，波长λ变短，选项C正确；采用开放电路，才能使振荡电路有效地向空间辐射电磁波，选项D错误；场强E＝200sin 106t(N/C)，即该电场是周期性变化的电场，周围一定会产生同频率的周期性变化的磁场，并能向远处传播形成电磁波，选项E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)光在透明体中的光路如图所示，在AB边的左侧观察，刚好看不到出射光线，则光在AB边刚好发生全反射，有sin α＝ 由几何关系知α＝∠B＝60°‎ 得n＝ 根据折射定律有 n＝＝ 得cos θ＝ ‎(ⅱ)＝tan∠B＝3×10－2 m ＝2＝6×10－2 m 由几何关系知M点为AB边的中点，＝6×10－2 m ＝cos(90°－α)‎ 所以＝2×10－2 m n＝ 传播时间t＝ 得t＝×10－10 s(或3.33×10－10 s)‎ 答案　(1)ACE　(2)(ⅰ)　　(ⅱ)×10－10 s(或3.33×10－10 s)‎ ‎6.(1)(5分)下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A.在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短 B.手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的 C.医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理 D.车站、机场安全检查时，“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的 E.电磁波中电场能量最大时，磁场能量为零；磁场能量最大时，电场能量为零 ‎(2)从坐标原点产生的简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，t＝0时刻的波形图如图19所示，此时波刚好传播到M点，x＝1 m处的质点P的位移为10 cm，再经Δt＝0.1 s，质点P第一次回到平衡位置。‎ 图19‎ ‎(ⅰ)求波源的振动周期；‎ ‎(ⅱ)从t＝0时刻起经多长时间位于x＝－81 m处的质点N ‎(图中未画出)第一次到达波峰位置？并求出在此过程中质点P运动的路程。‎ 解析　(1)在真空中传播的电磁波，传播速度等于光速，当它的频率增加时，波长变短，选项A正确；手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的，选项B正确；医院中用于检查病情的“B超”是利用了超声波的反射原理，选项C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，选项D错误；振荡电场和磁场向外传播，形成电磁波，所以电磁波中电场能量最大时，磁场能量为零；磁场能量最大时，电场能量为零，选项E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)波在0.1 s内传播了1 m，波速v＝＝10 m/s 由图可知该波的波长λ＝12 m 故波源的振动周期为T＝＝1.2 s ‎(ⅱ)t＝0时刻，坐标原点左侧第一个波峰位于x0＝－3 m处，设经时间t，N点第一次到达波峰位置，则 t＝＝7.8 s＝6.5T 在此过程中质点P运动的路程为 s＝6.5×4 A＝6.5×4×0.2 m＝5.2 m。‎ 答案　(1)ABE　(2)(ⅰ)1.2 s　(ⅱ)7.8 s　5.2 m