2012届高考物理二轮专题训练34选修3-4机械振动机械波光学

第1页2012高考物理二轮专题训练训练34选修3－4机械振动、机械波、光学1．图1甲为一列简谐横波在t＝0．10s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1m处的质点，Q是平衡位置为x＝4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则()图1A．t＝0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大B．t＝0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿x轴正方向传播了6mD．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P通过的路程为30cm2．在波的传播方向上有两个质点P和Q，它们的平衡位置相距s＝1.2m，且大于一个波长，介质中的波速v＝2m/s，P和Q的振动图线如图2所示，求振动周期的最大值，并画出t＝0时的波的图象．图23．如图3所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，斜边AB＝a．棱镜材料的折射率为n＝2．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)．第2页图34．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间的距离d＝0.1mm，双缝到屏的距离L＝6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？5．(1)如图4甲为一单摆的振动图象，由图可知此单摆的摆长为__________m，振动的位移随时间变化的关系式是________(π2数值取g)．(2)如图乙所示，半圆形玻璃砖的半径R＝10cm，折射率为n＝3，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点．激光a以入射角θ1＝30°射向玻璃砖的圆心O，在屏幕MN上出现了两个光斑．求这两个光斑之间的距离L．甲乙图46．(1)自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光反射回去．某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜(折射率n2)组成，棱镜的横截面如图5所示．一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC边和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是()图5A．平行于AC边的光线①B．平行于入射光线的光线②C．平行于CB边的光线③D．平行于AB边的光线④第3页(2)如图6所示是t＝0时刻的波形图，此时波传到x＝3.0m处，质点P正向y轴正方向运动，经0.3s第一次达到波谷位置，求：图6①波的传播方向及波速；②x＝5.0m处质点Q在0～0.7s内通过的路程及0.7s时的位移．7．(1)一列简谐横波，在t＝0.4s时刻的波形图象如图7所示，波上A质点的振动图象如图8所示．图7图8①判断该波的传播方向；②求该波的传播速度．(2)直角玻璃三棱镜的截面如图9所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线；ab与AB面的夹角α＝60°，已知玻璃的折射率为2．求：这条光线射到AB面上的入射角并判断ab能否从AC面折射出去，说明原因．图9第4页8．(1)如图10所示，一列简谐横波沿x正方向传播．已知在t＝0时，波传播到x轴上的B质点，在它左边的A质点位于负最大位移处；在t＝0.6s时，质点A第二次出现在正的最大位移处．则这列波的波速是________m/s．到0.6s时，质点D已运动的路程是________m．图10(2)半径为R的14透明圆柱体固定于地面上，透明体对红光的折射率为n＝2，如图11所示．今让一束平行于地面的红光射向圆柱体左侧，经折射红光照射到右侧地面上．求圆柱体右侧地面上的黑暗部分长度．图11答案1．AB2．见解析解析(1)波由P点向Q点传播．根据题目中给出的振动图象可知，Q点的振动在时间上比P点至少落后14T，因而P、Q两点间的距离至少是14λ，根据波的周期性，s与λ的关系应为：(sλ)s＝nλ＋14λ(n＝1,2,3，……)解得：λ＝4s4n＋1(n＝1,2,3……)故波的周期为：T＝λv＝4s(4n＋1)v＝2.44n＋1(n＝1,2,3，……)显然，当n＝1时，λ和T有最大值，其最大值分别为：λ1＝0.96m，T1＝0.48s．下面作出以下情况t＝0时的波动图象：第5页①根据题中振动图线，t＝0时P点位移yP＝A，速度vP＝0；Q点位移yQ＝0，速度vQ0．②以P点为原点、PQ为x轴画出直角坐标系，并根据s＝54λ1及PQ＝s进行合理分度．③在坐标图上分别标出P、Q的坐标：P点：xP＝0，yP＝A，Q点：xQ＝s，yQ＝0．然后画出经过这两点的一条正弦曲线如图甲所示，注意PQ＝54λ．(2)波由Q向P点传播．分析方法和(1)基本相同，请读者自己分析，波长、周期最大值：λ1＝4.87m，T1＝2.47s，t＝0时波形图象如图乙所示．3．见解析解析设入射角为i，折射角为r，由折射定律得：sinisinr＝n①由已知条件及①式得：r＝30°②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图甲所示，设出射点为F，由几何关系可得：AF＝38a③甲即出射点在AB边上离A点38a的位置．如果入射光线在法线的左侧，光路图如图乙所示，设折射光线与AB的交点为D，由几何关系可知，在D点的入射角θ＝60°第6页乙设全反射的临界角为C，sinC＝1n⑤由⑤和已知条件得：C＝45°⑥因此，光线在D点发生全反射．设此光线的出射点为E，由几何关系得：∠DEB＝90°BD＝a－2AF⑦BE＝BDsin30°⑧联立③⑦⑧式得：BE＝18a即出射点在BC边上离B点18a的位置．4．6.3×10－7m2.85×10－2m5．(1)2x＝0.15sin22πt(m)(2)0.23m6．(1)B(2)①x轴正方向5m/s②15cm－5cm7．(1)①沿x轴正向②25m/s(2)见解析解析(1)①波的传播方向：沿x正方向②由题图知波长为λ＝20m，周期为T＝0.8s代入得v＝λT＝200.8m/s＝25m/s(2)设这条光线射到AB面上的入射角为θ．由折射定律可知：n＝sinθsin(90°－α)解得：θ＝45°由sinC＝1n可知，光线在AC面上发生全反射的临界角为45°．由于ab在AC面上的入射角为60°，所以光线ab不能从AC面折射出去．8．(1)50.1(2)23－33R第7页