第13讲　机械振动和机械波　光

第13讲机械振动和机械波光,1(2013新课标全国卷，34)(1)如图6131，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点相邻两点的间距依次为2m、4m和6m，一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3s时a第一次到达最高点下列说法正确的是_,图6131,A在t6s时刻波恰好传到质点d处B在t5s时刻质点c恰好到达最高点C质点b开始振动后，其振动周期为4sD在4st”“”“”“”),图6133,(2)如图6134，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，A30，B60.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等(i)求三棱镜的折射率(ii)在三棱镜的AC边是否有光线逸出，写出分析过程(不考虑多次反射),图6134,解析(1)物块通过平衡位置时弹性势能为零，动能最大向右通过平衡位置，a由于受到弹簧弹力做减速运动，b做匀速运动小物块a与弹簧组成的系统机械能小于原来系统的机械能，所以小物块a的振幅减小，AA0.新系统中，振子振动的振幅减小，振子质量减小，周期减小，TT0.,(2)()光路图如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点设光线在P点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为r、折射角依题意也为i，由几何关系知i60由折射定律有sininsinrnsinrsinI由式得rr,()设在N点的入射角为i，由几何关系得i60此三棱镜的全反射临界角满足nsinC1由式得iC此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线逸出答案(1)(2)见解析,从近几年新课标全国卷来看，本专题考查的题型和知识点都相当稳定和集中从题型看，试题都是一大一小组合而成，小题是填空题或选择题，分值是6分；大题是一个计算题，分值是9分从知识点上看，一个知识点是机械振动和机械波，另一个知识点是几何光学,热点聚焦(1)机械波的形成和产生、机械波的特点(2)简谐运动图象和波的图象及二者的关系(3)波速、波长、周期之间的关系：vT(4)光的折射和全反射的理解与应用(5)光的干涉、衍射及双缝干涉实验(6)电磁波的有关性质,命题趋势1以图象为主，考查简谐运动的特点和波传播的空间关系，题型仍为选择题2以几何光学中的光的折射率和光的全反射为重点进行考查考查形式有两种：一种是以常规模型为背景，如平行玻璃板、三棱镜、玻璃砖等；一种是以实际生活材料为情景，考查折射率、全反射等基本规律的应用，题型为选择题或计算题3电磁波部分内容是近几年课标卷的冷考点，今后也应该重视,考向一机械振动、机械波与光的折射、全反射的组合,1.简谐振动(1)函数关系：xAsint(2)图象,2机械波(1)波的传播特点(2)图象,【典例1】(2013山东卷，37)(1)如图6135所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x0.1sin(20t)m，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s.求简谐横波的波长P点的振动_(填“加强”或“减弱”),图6135,图6136,【预测1】(1)波速均为v1.2m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播，某时刻两列波的图象分别如图6137所示，其中P、Q处的质点均处于波峰关于这两列波，下列说法中正确的是()图6137,A如果这两列波相遇可能产生稳定的干涉图样B甲波的周期大于乙波的周期C甲波中P处质点比M处质点先回到平衡位置D从图示时刻开始，经过1.0s，P、Q质点通过的路程均为1.2m,图6138,【预测2】(1)如图6139所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t0时刻的波形图，图乙表示图甲中P质点从t0时刻开始的振动图象，则这列波()A从左向右传播B波的频率为2HzC波速为4m/sDP质点和D质点在振动过程中同一时刻位移总相同,图6139,(2)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针的位置和圆弧状玻璃砖的轮廓如图所示(O为两圆弧圆心；图61310中已画出经P1、P2点的入射光线),图61310,在图上补画出所需的光路图为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图中标出这两个角用所测物理量计算折射率的公式是n_.为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应尽量_(选填“小一些”“无所谓”或“大一些”),考向二光的干涉、衍射、电磁波与机械振动、机械波的组合,【典例2】(1)以下说法中正确的是()A用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉B对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易绕过去C白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象D用光导纤维传播信号是光的全反射的应用,(2)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位已知某超声波频率为1.0105Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图61311所示从该时刻开始计时，画出x7.5103m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动),图61311,【预测3】(1)下列说法中正确的是()AX射线穿透物质的本领比射线更强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61312实线是简谐横波在t10时刻的波形图象，虚线是t20.2s时刻的波形图象，试回答：若波沿x轴正方向传播，则它的最大周期为_s；若波的传播速度为55m/s，则波的传播方向是沿x轴的_方向(选填“正”或“负”),图61312,(3)一束光由空气射入某种介质中，当入射光线与界面间的夹角为30时，折射光线与反射光线恰好垂直，这种介质的折射率为_，已知光在真空中传播的速度为c3108m/s，这束光在此介质中传播的速度为_m/s.,【预测4】(1)关于61313下列四图，以下说法正确的是()图61313,A甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样B在乙漫画中，由于光的折射，鱼的实际位置比人看到的要深一些C丙图为一束含有红光、紫光的复色光c，沿半径方向射入半圆形玻璃砖，由圆心O点射出，分为a、b两束光，则用同一装置做双缝干涉实验时，用a光要比用b光条纹间距更大D丁图是光从玻璃射入空气时的光路图，其入射角是60,(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形图象如图61314甲所示，波此时恰好传播到M点图乙是质点N(x3m)的振动图象，则图61314Q点(x10m)开始振动时，振动方向如何？简单说明理由从t0开始，经过多长时