2019年高考物理大二輪復習 專題八 選修3-4 振動和波 光學 專題跟蹤訓練17 振動和波 光學.doc
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專題跟蹤訓練(十七) 振動和波 光學 1．(2018全國卷Ⅰ)(1)如圖，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30.一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點射出，其折射角為60，則玻璃對紅光的折射率為________．若改用藍光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60. (2)一列簡諧橫波在t＝ s時的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點．圖(b)是質(zhì)點Q的振動圖象．求 ①波速及波的傳播方向； ②質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標． [解析] (1)根據(jù)題述和題圖可知，折射角i＝60，入射角r＝30，由折射定律可得，玻璃對紅光的折射率n＝＝.若改用藍光沿同一路徑入射，由于玻璃對藍光的折射率大于玻璃對紅光的折射率，則光線在D點射出時的折射角大于60. (2)①由圖(a)可以看出，該波的波長為 λ＝36 cm① 由圖(b)可以看出，周期為T＝2 s② 波速為v＝＝18 cm/s③ 由圖(b)知，當t＝ s時，Q點向上運動，結(jié)合圖(a)可得，波沿x軸負方向傳播． ②設質(zhì)點P、Q平衡位置的x坐標分別為xP、xQ.由圖(a)知，x＝0處y＝－＝Asin(－30)，因此xP＝λ＝3 cm④ 由圖(b)知，在t＝0時Q點處于平衡位置，經(jīng)Δt＝ s，其振動狀態(tài)向x軸負方向傳播至P點處，由此及③式有 xQ－xP＝vΔt＝6 cm⑤ 由④⑤式得，質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標為 xQ＝9 cm⑥ [答案] (1) 大于 (2)①18 cm/s x軸負方向 ②xQ＝9 cm 2．(2018全國卷Ⅱ)(1)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4900 m/s.一平直橋由鋼鐵制成，某同學用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時間之差為1.00 s．橋的長度為________m．若該聲波在空氣中的波長為λ，則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍． (2)如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90，∠B＝60.一細光束從BC邊的D點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點．不計多次反射． ①求出射光相對于D點的入射光的偏角； ②為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應在什么范圍？ [解析] (1)設聲波在鋼鐵中的傳播時間為t1、傳播速度為v1，在空氣中的傳播時間為t2、傳播速度為v2，橋長為l，則l＝v1t1＝v2t2，而t2－t1＝1.00 s，代入數(shù)據(jù)解得l≈365 m．又λ＝，聲波頻率不變，所以＝，得λ鋼＝λ空＝λ. (2)①光線在BC面上折射，由折射定律有sini1＝nsinr1① 式中，n為棱鏡的折射率，i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角．光線在AC面上發(fā)生全反射，由反射定律有i2＝r2② 式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角． 光線在AB面上發(fā)生折射，由折射定律有 nsini3＝sinr3③ 式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角． 由幾何關系得 i2＝r2＝60，r1＝i3＝30④ F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為 δ＝(r1－i1)＋(180－i2－r2)＋(r3－i3)⑤ 由①②③④⑤式得 δ＝60⑥ ②光線在AC面上發(fā)生全反射，光線在AB面上不發(fā)生全反射，有nsini2≥nsinC>nsini3⑦ 式中C是全反射臨界角，滿足 nsinC＝1⑧ 由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應為 ≤n<2 [答案] (1)365 (2)①60?、凇躰<2 3．(2018武漢武昌區(qū)調(diào)研)(1)(多選)已知在t1時刻簡諧橫波的波形如圖中實線所示，在t2時刻該波的波形圖如圖中虛線所示，t2－t1＝0.1 s．波速、周期分別用v和T表示，則由圖可知________． A．若這列簡諧橫波是向右傳播的，則波速一定為20 m/s B．若這列簡諧橫波是向左傳播的，則波速可能為40 m/s C．若T
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