2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第7章 選修部分 課時(shí)作業(yè)15 機(jī)械振動和機(jī)械波 光 電磁波.doc

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課時(shí)作業(yè)15　(選修3－4)機(jī)械振動和機(jī)械波　光　電磁波 1．(1)下列說法正確的是________． A．機(jī)械波與電磁波都是波，具有相同的特性，都可以在真空中傳播 B．波速、波長和周期的關(guān)系式λ＝vT對機(jī)械波和電磁波都適用 C．單擺在空氣中擺動不會產(chǎn)生機(jī)械波 D．不僅聲波具有多普勒效應(yīng)，電磁波和其他機(jī)械波也具有多普勒效應(yīng) E．任何波的頻率都等于波源的振動頻率 (2)如圖所示是由半圓柱和長方體組成的透明體，半圓柱的半徑R＝20 cm，長方體的截面長為2R，寬為R，O點(diǎn)為圓心，AO為其中的一垂直于長方體的半徑．今有一束平行光沿平行于AB的方向射向透明體，已知真空中光速為c＝3.0108 m/s. (ⅰ)若沿AB的光線從A到B傳播的時(shí)間為10－9s，求透明體的折射率． (ⅱ)假如在該平行光中有一光線(非沿AB方向)經(jīng)透明體折射后剛好到達(dá)B點(diǎn)，求該光線在透明體中的傳播時(shí)間． 解析：(1)機(jī)械波與電磁波都是波，具有相同的特性，但是電磁波可以在真空中傳播，而機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；波速、波長和周期的關(guān)系式λ＝vT對機(jī)械波和電磁波都適用，選項(xiàng)B正確；單擺在空氣中擺動，會引起周圍空氣振動，能夠產(chǎn)生機(jī)械波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；多普勒效應(yīng)是波特有的，不僅聲波具有多普勒效應(yīng)，電磁波和其他機(jī)械波也具有多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)D正確；任何波的頻率都等于波源的振動頻率，選項(xiàng)E正確． (2)(ⅰ)由2R＝vt， 解得光在該透明體中的傳播速度為v＝108 m/s 由n＝，得透明體的折射率n＝ (ⅱ)假設(shè)光線PC經(jīng)折射后剛好到達(dá)B點(diǎn)，光路圖如圖所示． 設(shè)入射角為α，折射角為β，由折射定律有 n＝＝ 由幾何關(guān)系有α＝2β 解得α＝60，β＝30 則BC＝2Rcosβ＝R＝m 所以t′＝ 代入數(shù)據(jù)得t′＝210－9 s 答案：(1)BDE　(2)(ⅰ)　(ⅱ)210－9s 2．(1)下列說法中正確的是________． A．如圖甲所示，小球在傾角很小的光滑斜面上來回運(yùn)動，小球做簡諧運(yùn)動 B．如圖乙所示，a是一束白光，射向半圓玻璃磚的圓心O，經(jīng)折射后發(fā)生色散，最左側(cè)為紫光，最右側(cè)為紅光 C．如圖丙所示為雙縫干涉示意圖，雙縫間距d越大，相鄰亮條紋間距越大 D．如圖丁所示為光導(dǎo)纖維示意圖，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大 E．如圖戊所示為單色光單縫衍射示意圖，如果換成白光，屏上得到的條紋是彩色的 (2)如圖所示，a、b、c、d是均勻介質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)．相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2 m、4 m和6 m，一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播，在t＝0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處，質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動，t＝3 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)，此時(shí)位移為2 cm.求： (ⅰ)從0時(shí)刻開始到質(zhì)點(diǎn)d第一次到達(dá)最高點(diǎn)所需要的時(shí)間及此過程中質(zhì)點(diǎn)b通過的路程； (ⅱ)質(zhì)點(diǎn)d第一次到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)質(zhì)點(diǎn)b的位移． 解析：(1)小球在某個(gè)光滑斜面上時(shí)，所受合外力恒定，故其運(yùn)動不是簡諧運(yùn)動，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由雙縫干涉條紋寬度公式Δx＝λ，知d越大，Δx越小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．紅光的波長比紫光長，頻率比紫光小，紅光的折射率小于紫光的折射率，偏轉(zhuǎn)角也小于紫光的偏轉(zhuǎn)角，故題圖乙中最右側(cè)為紅光，最左側(cè)為紫光，選項(xiàng)B正確；光在光導(dǎo)纖維中傳播時(shí)發(fā)生全反射，光只有從折射率較大的介質(zhì)進(jìn)入折射率較小的介質(zhì)中才會發(fā)生全反射，故題圖丁中內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，選項(xiàng)D正確；題圖戊是單色光的單縫衍射示意圖，白光是多種色光的混合光，若用白光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，則屏上顯示的是彩色條紋，選項(xiàng)E正確． (2)(ⅰ)設(shè)波從a點(diǎn)傳到b點(diǎn)所用時(shí)間為t1，t1＝＝6 s 波剛傳到質(zhì)點(diǎn)d時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d的振動情況與波剛傳到質(zhì)點(diǎn)a時(shí)的振動情況相同，d再經(jīng)t2＝3 s后第一次到達(dá)最高點(diǎn)，故t＝t1＋t2＝9 s 根據(jù)質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動情況，可知T＝4 s 由λ＝vT，得波長λ＝8 m 波經(jīng)t3＝1 s傳到b 質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動的時(shí)間為t′＝t－t3＝8 s 質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動的路程為s＝8A＝16 cm (ⅱ)質(zhì)點(diǎn)d第一次運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí)，波形如答圖所示 由此可知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)b的位移為0 答案：(1)BDE　(2)(ⅰ)9 s　16 cm　(ⅱ)0 3．(1)一列簡諧橫波沿直線傳播．t＝0時(shí)刻波源O由平衡位置開始振動，在波的傳播方向上平衡位置距O點(diǎn)0.9 m處有一質(zhì)點(diǎn)A，其振動圖象如圖所示．下列說法正確的是________． A．波源起振方向沿y軸正方向 B．該簡諧波波長為4 m C．該簡諧波周期為4 s D．該簡諧波波速度大小為1.2 m/s E．從振源起振開始，17 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)A通過的路程為2.8 m (2)如圖所示為直角梯形玻璃磚ABCD，其中BCDE是正方形，∠A＝30，BC＝a.現(xiàn)有一束單色光從AD的中點(diǎn)M平行AB邊射入，折射光線恰好過E點(diǎn)．求： (ⅰ)該玻璃磚的折射率n； (ⅱ)光線第一次從玻璃磚射出的點(diǎn)到B點(diǎn)的距離． 解析：(1)由振動圖象可知，3 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A剛好起振且振動方向沿y軸的正方向，因此波源的起振方向沿y軸的正方向，A正確；由振動圖象可知，波的周期為4 s，則波源由起振到傳播到0.9 m處的過程經(jīng)歷的時(shí)間為個(gè)周期，因此0.9 m對應(yīng)個(gè)波長，即波長為1.2 m，B錯(cuò)誤、C正確；由波速公式可知該波的波速為v＝＝ m/s＝0.3 m/s，D錯(cuò)誤；17 s為4個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)A振動了3個(gè)周期，因此質(zhì)點(diǎn)A通過的路程為振幅的14倍，即通過的路程為2.8 m，E正確． (2)(ⅰ)光線在玻璃磚內(nèi)的光路圖如圖所示 由幾何關(guān)系可知光線在AD面上的折射角為30 折射率n＝＝＝ (ⅱ)在AB界面上，sinC＝＝，入射角為60大于臨界角C，故光線發(fā)生全反射 設(shè)光從BC界面上N點(diǎn)射出，由幾何關(guān)系可知 BN＝atan30＝a 答案：(1)ACE　(2)(ⅰ)　(ⅱ)a 4．(1)一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，振幅為2 cm.已知在t＝0時(shí)刻位于x1＝30 cm、x2＝80 cm的兩質(zhì)點(diǎn)P、Q的位移都是1 cm，但運(yùn)動方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，如圖所示，下列說法正確的是________． A．該列簡諧橫波波長最長為75 cm B．該列簡諧橫波波長可能為25 cm C．質(zhì)點(diǎn)P、Q的速度在某一時(shí)刻可以相同 D．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)Q振動到波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度沿y軸正方向 E．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P振動到波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的速度沿y軸負(fù)方向 (2)一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺，如圖所示是其截面圖，觀景臺下表面恰好和水面相平，A為觀景臺右側(cè)面在湖底的投影，水深h＝4 m，水的折射率為n＝，在距觀景臺右側(cè)面x＝5 m處有一可沿豎直方向移動的單色點(diǎn)光源S.一潛水愛好者貼近湖底從A點(diǎn)向左側(cè)移動． (ⅰ)當(dāng)潛水愛好者向左移動3 m時(shí)能看見光源，再往前卻看不到該光源，則此時(shí)點(diǎn)光源S離水面的距離是多少？ (ⅱ)當(dāng)該光源接近水面時(shí)，潛水愛好者離A多遠(yuǎn)時(shí)完全看不到點(diǎn)光源？ 解析：(1)分析可知P、Q兩點(diǎn)振動的相位差為π，則P、Q之間的距離通式為λ＝50 cm，則波長的表達(dá)式為λ＝cm(n＝0,1,2，…)；當(dāng)n＝0時(shí)，λ＝75 cm且為最大值，選項(xiàng)A正確；當(dāng)λ＝25 cm時(shí)n的取值不是正整數(shù)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在兩質(zhì)點(diǎn)振動時(shí)，若兩點(diǎn)分別位于x軸上、下方時(shí)，兩質(zhì)點(diǎn)的速度可以相同，選項(xiàng)C正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)Q振動到波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P處于波谷與平衡位置之間，位移為負(fù)值，則加速度為正值，選項(xiàng)D正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P振動到波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q處于平衡位置與波谷之間且沿y軸正方向振動，速度沿y軸正方向，選項(xiàng)E錯(cuò)誤． (2)(ⅰ)如圖所示，設(shè)點(diǎn)光源S在距水面高H處時(shí)，潛水愛好者恰好在距A點(diǎn)3 m處能看見光源，則sini＝ sinr＝ n＝ 聯(lián)立解得H＝ m (ⅱ)該光源接近水面時(shí)，設(shè)潛水愛好者與A點(diǎn)的距離為s時(shí)(剛好在C點(diǎn))完全看不到點(diǎn)光源，光在觀景臺右側(cè)面與水面交接處折射到水里時(shí)，入射角為90，折射角為臨界角C， 則n＝，而sinC＝ 解得s＝m 答案：(1)ACD　(2)(ⅰ) m　(ⅱ) m