0  119985  119993  119999  120003  120009  120011  120015  120021  120023  120029  120035  120039  120041  120045  120051  120053  120059  120063  120065  120069  120071  120075  120077  120079  120080  120081  120083  120084  120085  120087  120089  120093  120095  120099  120101  120105  120111  120113  120119  120123  120125  120129  120135  120141  120143  120149  120153  120155  120161  120165  120171  120179  447090 

16. (18分)  如图,简谐横波在t时刻的波形如实线所示,经过Δt=3 s,其波形如虚线所示.已知图中x1x2相距1 m,波的周期为T,且2Tt<4T.则

(1)可能的最小波速为多少?

(2)最小周期为多少?

解析:由波形图可知波长为λ=7 m,所以Δx=1 m=

λ,所以Δt=(n+)T或Δt=(n+)T,又由于2Tt<4T,所以周期的最大可能值为Tmax= s=1.4 s,周期的最小可能值为Tmin= s= s,可能的最小波速为vmin== m/s=5 m/s.

答案:(1)5 m/s (2) s

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三、计算题

14. (10分)如图所示,实线为一简谐波该时刻的波形图,虚线是该波经0.2 s后的波形图.

(1)若波向左传播,指出此时刻P点的振动方向并求出经0.2 s后波传播的距离;

(2)若波向右传播,求它的最大周期;

(3)若波速是35 m/s,求波的传播方向.

解析:根据波的图象和传播方向通过“带动法”或“微平移法”可得P点的振动方向;根据两个时刻的波形图可得其在0.2 s内传播的距离,根据时空的对应性可得该波周期的通式.

(1)若波向左传播,在图中实线波形图对应的时刻P点向上振动

由图可知经0.2 s后波传播的距离为x=(3+4n)m(n=0,1,2,…)

(2)若波向右传播,则实线波形图到虚线波形图所经过的时间t=+nT(n=0,1,2,…),当n=0时周期有最大值Tmax=4t=0.8 s

(3)若波速为35 m/s,则0.2 s内波传播的距离为xvt=7.0 m,而λ=4 m,故x=1λ,故波向左传播.

答案:(1)见解析 (2)0.8 s (3)向左传播

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13. (8分)实验室有一块长方体透明介质,截面如图中ABCD所示.AB的长度为l1AD的长度为l2,且ABAD边透光,而BCCD边不透光,且射到这两个边的光线均被全部吸收.现让一平行光束以入射角θ1射到AB面上,经折射后AD面上有光线射出,甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率.

 (1)甲同学的做法是:保持射到AB面上光线的入射角不变,用遮光板由A点沿AB缓慢推进,遮光板前端推到P时,AD面上恰好无光线射出,测得AP的长度为l3,则长方体介质的折射率可表示为n=________.

(2)乙同学的做法是:缓慢调节射到AB上光线的入射角,使AD面也恰好无光线射出,测得此时射到AB面上光线的入射角为θ2,则长方体介质的折射率可表示为n=________.

(3)θ1θ2的关系为:θ1________θ2(填“<”、“>”或“=”).

解析:(1)由题意可知,过P点入射光线的折射光线恰好过D点,设此时折射角为γ1,则

sinγ1=,n==.

(2)由题意可知,射到AD面上的光线在AD面上恰好发生全反射,设在AB面上的折射角为γ2,则在AD面上的入射角为临界角,且C=90°-γ2,由n==解得:

n=.

(3)因为在AB面的折射角越小,在AD面的入射角越大,而在AB面入射角越小,折射角越小,故应减小AB面的入射角才能使光线在AD面发生全发射,因此θ1>θ2.

答案:(1) (2) (3)>

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12. (8分)有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室,各自利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”,他们通过校园网交换了实验数据,并由计算机绘制了T2L图象,如图甲所示.去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”).另外,在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙),由图可知,两单摆摆长之比=________.

解析:由T=2π得,T2L,根据图甲可知>,即gAgB,因北大更靠近北极,其所在地的重力加速度更大些,应选B;根据图甲可知=·==,由图乙可得=,由T2L得,==2.

答案:B 2

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二、填空题

11. (6分)   如图所示,平静的水面下同一竖直线上有两个点光源SaSb,可分别发出ab两种不同颜色的单色光.在光源的正上方放置一个圆形的遮光板,在水面上方同时恰好看不到两个光源.则a光的频率________(选填“>”、“=”或“<”,下同)b光的频率;若用同一装置做杨氏双缝干涉实验,a光的干涉条纹宽度________b光的干涉条纹宽度.

解析:    由题意可知a光的临界角大于b光的临界角,根据折射率与临界角的关系可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率,根据频率与折射率的关系可知a光的频率小于b光的频率.根据波速公式可知a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长,根据n=可知a光在水中的波长大于b光在水中的波长,若用同一装置做杨氏双缝干涉实验,a光的干涉条纹宽度大于b光的干涉条纹宽度.

答案:< >

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9. 如图,一玻璃柱体的横截面为半圆形,一单色细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和折射光束2,已知玻璃的折射率为,入射角为45°,现保持入射光不变,将半圆柱绕通过O点且垂直于图面的轴顺时针转过15°,如图中虚线所示,则( )

A. 光束1顺时针转过15°

B. 光束1顺时针转过30°

C. 光束2顺时针转过的角度小于15°

D. 光束2顺时针转过的角度大于15°

解析:当圆柱转过15°时,入射角变为60°,则反射角也变为60°,故光束1顺时针转过30°;折射角的改变量小于入射角的改变量,故光束2顺时针转过的角度小于15°.

答案:BC

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8. [2014·天津河西区期末]     一列简谐横波沿x轴负方向传播,ab为波上的两个质点,某时刻的波形图如图甲所示,从此时刻开始计时,图乙是ab两个质点中某一质点的振动图象,下列判断正确的是   (    )

A. 波速为1.0 m/s,图乙是质点a的振动图象

B. 波速为1.0 m/s,图乙是质点b的振动图象

C. 波速为0.16 m/s,图乙是质点a的振动图象

D. 波速为0.16 m/s,图乙是质点b的振动图象

解析:由图甲可知机械波的波长λ=0.4 m,由图乙可知质点振动周期T=0.4 s,则波速v== m/s=1.0 m/s.根据波的传播规律与质点振动之间的关系可知,该时刻质点a向下振动,质点b向上振动,因此图乙是质点b的振动图象,B正确.

答案:B

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17. (10分)如图所示,在MN的下方足够大的空间是玻璃介质,其折射率为n=,玻璃介质的上边界MN是屏幕.玻璃中有一正三角形空气泡,其边长l=40 cm,顶点与屏幕接触于C点,底边AB与屏幕平行.激光a垂直于AB边射向AC边的中点O,结果在屏幕MN上出现两个光斑.

(1)画出光路图;

(2)求两个光斑之间的距离L.

解析:(1)画出光路示意图如图所示

(2)在界面ACa光的入射角θ1=60°

由光的折射定律得:

n

代入数据求得折射角

θ2=30°

由光的反射定律得反射角θ3=60°

由几何关系易得:△ODC是边长为l/2的正三角形,△COE为等腰三角形,CEOCl/2

故两光斑之间的距离LDCCEl=40 cm.

答案:(1)见解析图 (2)40 cm

A. P光束只有蓝光                   B. P光束只有红光

C. Q光束只有蓝光                   D. Q光束只有红光

解析:蓝光折射率大,易发生全反射,由图可知,只有一条折射光线,说明蓝光发生了全反射,Q光束只有红光;有折射就有反射,P光束为红光和蓝光组成的复色光.

答案:D

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16. (18分)  如图,简谐横波在t时刻的波形如实线所示,经过Δt=3 s,其波形如虚线所示.已知图中x1x2相距1 m,波的周期为T,且2Tt<4T.则

(1)可能的最小波速为多少?

(2)最小周期为多少?

解析:由波形图可知波长为λ=7 m,所以Δx=1 m=

λ,所以Δt=(n+)T或Δt=(n+)T,又由于2Tt<4T,所以周期的最大可能值为Tmax= s=1.4 s,周期的最小可能值为Tmin= s= s,可能的最小波速为vmin== m/s=5 m/s.

答案:(1)5 m/s (2) s

 

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15. (10分)如图所示,一透明球体置于空气中,球半径R=10 cm,折射率n=.MN是一条通过球心的直线,单色细光束沿直线AB且平行于MN射向球体,B点为入射点,ABMN间距为5 cm,出射光线沿CD方向.

(1)补全光路并求出光从B点传到C点的时间;

(2)求CDMN所成的角α.(需写出求解过程)

解析:(1)连接BC,如图所示,设B点光线的入射角、折射角分别标为ir,由几何关系可知

sini=/2,所以i=45°

B点应用折射定律得n

sinr=1/2,故r=30°

BC=2Rcosr

tnBC/c=2nRcosr/c

解得t=(/3)×109 s

(2)由几何关系可知∠COP=15°,∠OCP=135°,α=30°.

答案:(1)图见解析 (2)(/3)×109 s (2)30°

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同步练习册答案