专题8振动和波动光及光的本性

1、专题八1. （2014 全国大纲）在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为（）-7-4A. 2.06 X10mB.2.06 X10m43C.1.68 X10mD.1.68 X10m答案C解析本题考查双缝干涉条纹宽度的计算公式，根据公式计算就可以。条纹间距xII 49=匚入，d=入=1.68 X 10 C正确，注意 1nm= 10 md x2. （2014 天津）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则 a、b两束光（）A.垂直穿

2、过同一平板玻璃,B. 从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C. 分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D. 若照射同一金属装置都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大答案AB解析本题考查了三棱镜对光的色散。解题关键根据偏折程度确定折射率的大小。由a、ddta=加=U，故A正确；全反射临B正确；nanb,说明频率 VaVb，在真空b光的偏折情况可判断a的折射率大于b的折射率，即nanb,在同一块平板玻璃中的传播速c c度,va=canb, a的全反射临界角比b光的小,中的波长 入a入b,同一双缝干涉的条纹间距 x入，因此a光形成的相邻亮条纹间距大，C错误

3、；照射同一金属发生光电效应时电子最大初动能氐=hv VV用a光照射产生的最大初动能大于b光的，D错误。不同色光对同一介质的折射率不同，频率越大的，折射率越大。3. （2014 四川）如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，A. 小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B. 小球所发的光能从水面任何区域射出C. 小球所发的光从水中进入空气后频率变大D. 小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大答案D解析本题考查光的折射问题，解题的关键是理解光在不同介质传播时各物理量的变化。只要不发生全反射，小球放在缸底什么位置都可以看到，选项A错误；只有小于临界角的光才能从水面射出，选项B错

4、误；光的频率是由光源决定的，光从水中射入空气后频率不变，选项C错误；由公式n=C知，光在空气中的传播速度将增大，选项D正确。注意光在不v同介质中的传播过程各物理量的变化情况，其频率由光源决定。4. （2014 十二区县）如图所示，实线是沿 x轴传播的一列简谐横波在 t = 0时刻的波形 图，虚线是这列波在t = 0.1s时刻的波形图。已知该波的波速是 v = 1.0m/s，则下列说法正确 的是（）A. 这列波的振幅为 20cmB. 这列波沿x轴正方向传播的C. 在t = 0.1s时，x= 2cm处的质点P速度沿y轴负方向D. 经过0.18s , x = 2cm处的质点 P通过的路程为 0.6m

5、答案BD解析本题考查机械振动和机械波，意在考查考生理解物理概念、规律的确切含义的 能力。这列波的振幅为10cm, A项错误；由图象知波长是 12cm,则波的周期T= 0.12s，结合题 意判断出t=0时刻质点P振动方向向下，由“同侧法”得这列波沿x轴正方向传播，B项正确；由“同侧法”得在 t = 0.1s时，x = 2cm处的质点P速度沿y轴正方向，C项错误；经过 0.18s，质点P通过的路程为6个振幅，为0.6m, D项正确。5. （2014 福建）在均匀介质中，一列沿 x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象如下图所示，则该波在第一个周期末的波形图是I)答案D解析本题考查了波动

6、图象与振动图象。解答关键是理解振动图象和波动图象的物理意义。第一个周期末，振源tl= 0时的振动形式传播到离波源一个波长 入的质点，依次t2 =T，43 入 14入，2，二入，o的质点，因t 3t3= 2，t4= 4T, t5 = T时刻，振源的振动形式已传播到离振源,T T 3此波源各个时刻0, 4，2, 4T，T的振动形式依次对应于波动图象上的1,234,5质点所在位置，如图甲、乙所示，因此选项D正确。易错提醒：本题由于对波的形成过程不清楚，越早的振动形式传播的距离离波源越远，极易错选A。6. （2014 浙江）一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把 游艇浮动简化成

7、竖直方向的简谐运动，振幅为20cm,周期为3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是（）A. 0.5sB. 0.75sC. 1.0sD. 1.5s答案C解析本题考查简谐运动在实际问题中的应用。解题关键画出y t图象，确定舒服登2 n2 n船的时间。振动图象 y = 20sint = 20sin =t（cm），画出y t图象，如图所示，能舒服登I34、2 nT船的时间 t = t2 11， 11 时刻位移 y1= 10cm，贝U 10= 20sin 3 11，得 11= 0.25t ，贝U t

8、 = 2 322t1= 1.5s 0.5s = 1.0s，正确答案C,简谐运动问题结合图象分析准确直观方便。f r/rin1怀7 关于机械波和光波，下列说法正确的是（）A. 泊松亮斑是一种光的衍射现象，机械波也可能发生B. 用白光做杨氏双缝干涉和薄膜干涉原理相近，均可看到间距相等的彩色条纹C. 声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D. 地震波中同时含有横波和纵波，纵波具有更大的破坏作用答案BD解析光波和机械波虽然都可以发生衍射现象，但波长、本质、传播及产生机理不同，衍射的具有情况也是不同的，故机械波不能产生泊松亮斑，选项A错误；双缝干涉是光波通过双缝衍射的光传播到某点的光程差

9、决定明暗条纹，而薄膜干涉是射到薄膜上的光折射到薄 膜中再反射回来与在薄膜表面直接反射的光叠加产生的，光程差就是在薄膜中传播的那段路 程，所以原理相近，由于白光是复色光，波长不同，故看到的就是间距相等的彩色条纹，选 项B正确；介质中的质点发生的是振动，选项C错误；横波与纵波的波动特征分别是对障碍物产生扰动和推动，所以纵波破坏性更大，选项D正确。8. 束白光从顶角为 0的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏 P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（）A. 红光最先消失，紫光最后消失B. 紫光最先消失，红光最后消失C. 紫光最先消失，

10、黄光最后消失D. 红光最先消失，黄光最后消失答案B解析白光从AB射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面AC时的入射角较大，且因紫光折射率大，sinC = 1/n，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角 i的减小,进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不从AC面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从 AC面射出。9. （2014 北京西城区模拟）如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形，虚线是该波在D. 0.40st = 0.20s时刻的波形，则此列波的周期可能为A. 0.16sC. 0.32s答案A解析由图象可知：实线到虚线传播了（n + 0.

11、25）T，为0.20s（n = 1,2,3，），当n =1时，T= 0.16s，所以A选项正确。10. (2014 内蒙古包头测评)如图所示，是一种折射率n= 1.5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿i = arcsinO .75，求:(1)光在棱镜中传播的速率。(2)画出此束光线射出棱镜后的方向,要求写出简要的分析过程。(不考虑返回到 AB和BC面上的光线)8答案(1)2 X 10 m/s (2)见解析解析(1)光在棱镜中传播的速率8c 3X108v = =m/s= 2X 10 m/sn 1.5由折射率n =sini sinr得AB面上的折射角r = 30由几何关系得，BC面上的入射

12、角0 = 451全反射临界角 C= arcsin -45。，光在BC面上发生全反射，随后垂直AC面射出棱镜，光n路如图所示。11. (2014 江西八校联考)如图所示是一列简谐横波在某时刻的波动图象，从该时刻开始，此波中d质点第一次到达波谷的时间比e质点第一次到达波谷的时间早0.10s。若b质点4的平衡位置为x = 3m求至少经过多长时间 b质点经过平衡位置且向下运动以及b质点在这段时间内经过的路程。答案和 12.5cmx轴正方向传播。解析根据波的传播方向与质点振动方向的关系，可知此波沿 依题意知 入=4m, T= 0.4s可得 v= -T = lOm/s所求时间等于一1m处的质点振动状态传播

13、到 b质点所用的时间，则30s又知b质点的纵坐标为一5cm则这段时间通过的路程 s = 2A+ |cm= 12.5cm12. (2014 宁夏银川一中一模)如图所示，一束截面为圆形(半径R= 1m)的平行紫光垂直 射向一半径也为 R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。屏幕S至球心的距离为D= ( 2 + 1)m,不考虑光的干涉和衍射，试问：(1) 若玻璃半球对紫色光的折射率为n = .2,请你求出圆形亮区的半径。(2) 若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？答案(1)1m(2)紫色解析(1)如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的E点，E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径。设紫光临界角为C,由全反射的知识有:1sinC =n由几何知识可知:RAB= Rsi nC =- nOB= RcosC=-noRBF= ABta nC=2n/n 1nRGF= D- (OB+ BF) = D- /n 1GE=GFAB= FB，所以有:r m=n 1 nR= 1mS上形成的圆形亮区的边缘(2)由于白色光中紫光的折射率最大，临界角最小，故在屏幕应是紫色光。13机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿x轴正方向传播，质点P的横