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- 2021-05-27 发布
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专题16 机械波和光
1.(2012福建卷).一列简谐波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,此时质点P正沿y轴负方向运动,其振动图像如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是
A.沿x轴负方向,60m/s B.沿x轴正方向,60m/s
C.沿x轴负方向,30 m/s D.沿x轴正方向,30m/s
答案:A
解析:由题意和波的图象可知,波沿x轴负方向传播,波长λ=24 m,由图乙可知周期T=0.4 s,所以波速为v=λ/T=60 m/s,故选项A正确.
2.(1)(2012福建卷)(6分)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图):
①下列说法哪一个是错误的_______.(填选项前的字母)
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝
B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐
C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距
②测量某亮纹位置时,手轮上的示数如右图,其示数为___mm.
答案:①A ②1.970
解析:①在“用双缝干涉测光的波长”实验中,首先应取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮,故选项A错误;根据实验操作可知选项B、C正确.②读数为1.5 mm+47.0×0.01 mm=1.970 mm.
3.(2012上海卷).在光电效应实验中,用单色光照射某种金属表面,有光电子逸出,则光电子的最大初动能取决于入射光的( )
(A)频率 (B)强度 (C)照射时间 (D)光子数目
答案: A
解析:根据光电效应方程hν=1/2mv2+W可知光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,所以A正确
4.(2012上海卷).下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则( )
(A)甲为紫光的干涉图样 (B)乙为紫光的干涉图样
(C)丙为红光的干涉图样 (D)丁为红光的干涉图样
答案: B
解析:干涉条纹间距为△x=Lλ/d,而红光的波长较长,所以甲为红光的干涉图样,乙为紫光的干涉图样;而衍射图样是不均匀的,中央亮纹的宽度与波长成正比,所以丙为红光的衍射图样,丁为紫光的衍射图样,只有B正确.
5.(2012上海卷).如图,简单谐横波在t时刻的波形如实线所示,经过Dt=3s,其波形如虚线所示.已知图中x1与x2相距1m,波的周期为T,且2T<Dt<4T.则可能的最小波速为__________m/s,最小周期为__________s.
答案:5,7/9,
解析:要求最小波速,根据v=s/t可知即求3 s内波传播的最小距离.现分类讨论:如果波向右传播,则可能传播的距离为2×7+1=15 (m)或3×7+1=22 (m);如果波向左传播,则可能传播的距离为2×7+6=20 (m)或3×7+6=27 (m),所以最小速度为15 m/3s=5 m/s.要求最小周期T=λ/v,v最大为9m/s,所以最小周期7/9s.
6.(2012天津卷).半圆形玻璃砖横截面如图,AB为直径,O点为圆心,在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O的距离相等,两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则a、b两束光
A.在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大
B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大
C.若a光照射某金属表面能发生光电效应,b光也一定能
D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大
答案:ACD.
解析:当光由光密介质—玻璃进入光疏介质—空气时发生折射或全反射,b发生全反射说明b的入射角大于或等于临界角,a发生折射说明a的入射角小于临界角,比较可知在玻璃中a的临界角大于b的临界角;根据临界角定义有玻璃对a的折射率小;根据在玻璃中a光的速度大,A正确;通过色散现象分析比较a的折射率小,a光的频率小波长大;双缝干涉相邻亮条纹间距大小与波长成正比,a光的相邻亮条纹间距大,D正确;发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,频率小的a光能发生光电效应,则频
率大的b光一定能,C正确;根据折射定律,在入射角i相同时b的折射率大则折射角r小,B错误.
7.(2012全国理综).在双缝干涉实验中,某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有
A.改用红光作为入射光
B.改用蓝光作为入射光
C.增大双缝到屏的距离
D.增大双缝之间的距离
答案:AC
解析:根据,红光比黄光波长大,所以A正确;增大双缝到屏的距离即增大L,所以C正确.
8.(2012北京高考卷).一束单色光经由空气射入玻璃,这束光的
A.速度变慢,波长变短 B.速度不变,波长变短
C.频率增高,波长变长 D.频率不变,波长变长
答案:A
9.(2012北京高考卷).一个弹簧振子沿x轴做简谐运动,取平衡位置O为x轴坐标原点.从某时刻开始计时,经过四分之一的周期,振子具有沿x轴正方向的最大加速度.能正确反映振子位移x与时间t关系的图像是
C
t
x
O
T
A
t
x
O
T
D
t
x
O
T
B
t
x
O
T
答案:A
解析:由简谐运动中加速度与位移的关系a=-kx/m可知,在T/4时刻,加速度正向最大,则位移负向最大,故选项A正确.
10.(2012山东卷)
(1)一列简谐横波沿轴正方向传播,时刻的波形如图所示,介质中质点、分别位于、处.从时刻开始计时,当时质点刚好第4次到达波峰.
求波速.
写出质点做简谐运动的表达式(不要求推导过程) .
(2)如图所示,一玻璃球体的半径为,为球心,为直径.来自 点的光线
在点射出.出射光线平行于,另一光线恰好在点发生全反射.已知,求
玻璃的折射率.
球心O到BN的距离 .
解析:(1)设简谐横波的波速为,波长为,周期为,有图像知,.由题意得
联立式,代入数据得
质点P做简谐运动的表达式为
(2)设光线BM在M点的入射角为,折射角为,由几何关系可知,,,根据折射定律得
代入数据得
光线BN恰好在N点发生全反射,则为临界角C
设球心到BN的距离为d,由几何关系可知
联立式得
11.(2012四川卷).a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时,其折射光束如图所示.用a、b两束光
A. 先后照射双缝干涉实验装置,在缝后屏上都能出现干涉条纹,由此确定光是横渡
B.先后照射某金属,a光照射时恰能逸出光电子,b光照射时也能逸出光电子
C.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,若b光不能进入空气,则a光也不能进入空气
D.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,a光的反射角比b光的反射角大
答案:C
解析:根据图可知,此介质对a光的折射率大于对b光的折射率,即na>nb.横波和纵波在一定的条件下都能发生双缝干涉现象,故A选项错误;根据na>nb可得νa>νb,由于a光刚好能使某种金属发生光电效应,即a光的频率等于该金属的极限频率,又νa>νb,则b光不能使该种金属发生光电效应,故B选项错误;根据发生全反射的临界角与频率的关系sin C=1/n可得Ca1 s可得λ>2 m,又根据M、N两质点的距离和振动情况可知,M、N两质点的距离等于波长的四分之三,即2 m=3/4λ,可得λ=8/3 m,又根据v=λ/T可得T=4/3 s,故A选项错误;t=1/3 s时,N位于它做简谐运动的平衡位置,速度为最大,但不一定为2 m/s(与波的传播速度无关),故B选项错误;质点只在其平衡位置附近做简谐运动,不会随波移动,故C选项错误;从t=1/3s至t=2/3s过程中,M从其平衡位置上方最大位移处向其平衡位置处运动,M的速度逐渐增大,则其动能也逐渐增大,故D选项正确.
13.(2012安徽卷).一列简谐波沿X轴正方向传播,在t=0时波形如图1所示,已知波速度为10m/s.则t=0.1s时正确的波形应是图2中的 ( )
O
X/m
y/m
1.O
3.O
4.O
2.O
A
O
X/m
y/m
1.O
3.O
4.O
2.O
B
O
X/m
y/m
1.O
3.O
4.O
2.O
C
O
X/m
y/m
1.O
3.O
4.O
2.O
D
图2
答案:C;
解析:由题意知波在0.1s内向x轴正方向推移的距离,即将0时刻的波形沿x轴正方向平移1.0m即可得到如C选项的波形图.