專(zhuān)題8振動(dòng)和波動(dòng)光及光的本性

1、專(zhuān)題八1. （2014 全國(guó)大綱）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589 nm的光，在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm,則雙縫的間距為（）-7-4A. 2.06 X10mB.2.06 X10m43C.1.68 X10mD.1.68 X10m答案C解析本題考查雙縫干涉條紋寬度的計(jì)算公式，根據(jù)公式計(jì)算就可以。條紋間距xII 49=匚入，d=入=1.68 X 10 C正確，注意 1nm= 10 md x2. （2014 天津）一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后，出射光分成a、b兩束，如圖所示，則 a、b兩束光（）A.垂直穿

2、過(guò)同一平板玻璃,B. 從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)，a光臨界角比b光的小C. 分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，b光形成的相鄰亮條紋間距小D. 若照射同一金屬裝置都能發(fā)生光電效應(yīng)，b光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大答案AB解析本題考查了三棱鏡對(duì)光的色散。解題關(guān)鍵根據(jù)偏折程度確定折射率的大小。由a、ddta=加=U，故A正確；全反射臨B正確；nanb,說(shuō)明頻率 VaVb，在真空b光的偏折情況可判斷a的折射率大于b的折射率，即nanb,在同一塊平板玻璃中的傳播速c c度,va=canb, a的全反射臨界角比b光的小,中的波長(zhǎng) 入a入b,同一雙縫干涉的條紋間距 x入，因此a光形成的相鄰亮條紋間距大，C錯(cuò)誤

3、；照射同一金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)電子最大初動(dòng)能氐=hv VV用a光照射產(chǎn)生的最大初動(dòng)能大于b光的，D錯(cuò)誤。不同色光對(duì)同一介質(zhì)的折射率不同，頻率越大的，折射率越大。3. （2014 四川）如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，A. 小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B. 小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C. 小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D. 小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大答案D解析本題考查光的折射問(wèn)題，解題的關(guān)鍵是理解光在不同介質(zhì)傳播時(shí)各物理量的變化。只要不發(fā)生全反射，小球放在缸底什么位置都可以看到，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；只有小于臨界角的光才能從水面射出，選項(xiàng)B錯(cuò)

4、誤；光的頻率是由光源決定的，光從水中射入空氣后頻率不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由公式n=C知，光在空氣中的傳播速度將增大，選項(xiàng)D正確。注意光在不v同介質(zhì)中的傳播過(guò)程各物理量的變化情況，其頻率由光源決定。4. （2014 十二區(qū)縣）如圖所示，實(shí)線是沿 x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在 t = 0時(shí)刻的波形 圖，虛線是這列波在t = 0.1s時(shí)刻的波形圖。已知該波的波速是 v = 1.0m/s，則下列說(shuō)法正確 的是（）A. 這列波的振幅為 20cmB. 這列波沿x軸正方向傳播的C. 在t = 0.1s時(shí)，x= 2cm處的質(zhì)點(diǎn)P速度沿y軸負(fù)方向D. 經(jīng)過(guò)0.18s , x = 2cm處的質(zhì)點(diǎn) P通過(guò)的路程為 0.6m

5、答案BD解析本題考查機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波，意在考查考生理解物理概念、規(guī)律的確切含義的 能力。這列波的振幅為10cm, A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖象知波長(zhǎng)是 12cm,則波的周期T= 0.12s，結(jié)合題 意判斷出t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)方向向下，由“同側(cè)法”得這列波沿x軸正方向傳播，B項(xiàng)正確；由“同側(cè)法”得在 t = 0.1s時(shí)，x = 2cm處的質(zhì)點(diǎn)P速度沿y軸正方向，C項(xiàng)錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò) 0.18s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為6個(gè)振幅，為0.6m, D項(xiàng)正確。5. （2014 福建）在均勻介質(zhì)中，一列沿 x軸正向傳播的橫波，其波源O在第一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖象如下圖所示，則該波在第一個(gè)周期末的波形圖是I)答案D解析本題考查了波動(dòng)

6、圖象與振動(dòng)圖象。解答關(guān)鍵是理解振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的物理意義。第一個(gè)周期末，振源tl= 0時(shí)的振動(dòng)形式傳播到離波源一個(gè)波長(zhǎng) 入的質(zhì)點(diǎn)，依次t2 =T，43 入 14入，2，二入，o的質(zhì)點(diǎn)，因t 3t3= 2，t4= 4T, t5 = T時(shí)刻，振源的振動(dòng)形式已傳播到離振源,T T 3此波源各個(gè)時(shí)刻0, 4，2, 4T，T的振動(dòng)形式依次對(duì)應(yīng)于波動(dòng)圖象上的1,234,5質(zhì)點(diǎn)所在位置，如圖甲、乙所示，因此選項(xiàng)D正確。易錯(cuò)提醒：本題由于對(duì)波的形成過(guò)程不清楚，越早的振動(dòng)形式傳播的距離離波源越遠(yuǎn)，極易錯(cuò)選A。6. （2014 浙江）一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當(dāng)日風(fēng)浪很大，游船上下浮動(dòng)?？砂?游艇浮動(dòng)簡(jiǎn)化成

7、豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為20cm,周期為3.0s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí)，甲板剛好與碼頭地面平齊。地面與甲板的高度差不超過(guò)10cm時(shí)，游客能舒服地登船。在一個(gè)周期內(nèi)，游客能舒服地登船的時(shí)間是（）A. 0.5sB. 0.75sC. 1.0sD. 1.5s答案C解析本題考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。解題關(guān)鍵畫(huà)出y t圖象，確定舒服登2 n2 n船的時(shí)間。振動(dòng)圖象 y = 20sint = 20sin =t（cm），畫(huà)出y t圖象，如圖所示，能舒服登I34、2 nT船的時(shí)間 t = t2 11， 11 時(shí)刻位移 y1= 10cm，貝U 10= 20sin 3 11，得 11= 0.25t ，貝U t

8、 = 2 322t1= 1.5s 0.5s = 1.0s，正確答案C,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)問(wèn)題結(jié)合圖象分析準(zhǔn)確直觀方便。f r/rin1懷7 關(guān)于機(jī)械波和光波，下列說(shuō)法正確的是（）A. 泊松亮斑是一種光的衍射現(xiàn)象，機(jī)械波也可能發(fā)生B. 用白光做楊氏雙縫干涉和薄膜干涉原理相近，均可看到間距相等的彩色條紋C. 聲波傳播過(guò)程中，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度等于聲波的傳播速度D. 地震波中同時(shí)含有橫波和縱波，縱波具有更大的破壞作用答案BD解析光波和機(jī)械波雖然都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，但波長(zhǎng)、本質(zhì)、傳播及產(chǎn)生機(jī)理不同，衍射的具有情況也是不同的，故機(jī)械波不能產(chǎn)生泊松亮斑，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；雙縫干涉是光波通過(guò)雙縫衍射的光傳播到某點(diǎn)的光程差

9、決定明暗條紋，而薄膜干涉是射到薄膜上的光折射到薄 膜中再反射回來(lái)與在薄膜表面直接反射的光疊加產(chǎn)生的，光程差就是在薄膜中傳播的那段路 程，所以原理相近，由于白光是復(fù)色光，波長(zhǎng)不同，故看到的就是間距相等的彩色條紋，選 項(xiàng)B正確；介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的是振動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；橫波與縱波的波動(dòng)特征分別是對(duì)障礙物產(chǎn)生擾動(dòng)和推動(dòng)，所以縱波破壞性更大，選項(xiàng)D正確。8. 束白光從頂角為 0的一邊以較大的入射角i射入并通過(guò)三棱鏡后，在屏 P上可得到彩色光帶，如圖所示，在入射角i逐漸減小到零的過(guò)程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則（）A. 紅光最先消失，紫光最后消失B. 紫光最先消失，紅光最后消失C. 紫光最先消失，

10、黃光最后消失D. 紅光最先消失，黃光最后消失答案B解析白光從AB射入玻璃后，由于紫光偏折大，從而到達(dá)另一側(cè)面AC時(shí)的入射角較大，且因紫光折射率大，sinC = 1/n，因而其全反射的臨界角最小，故隨著入射角 i的減小,進(jìn)入玻璃后的各色光中紫光首先發(fā)生全反射不從AC面射出，后依次是靛、藍(lán)、綠、黃、橙、紅，逐漸發(fā)生全反射而不從 AC面射出。9. （2014 北京西城區(qū)模擬）如圖所示，實(shí)線為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形，虛線是該波在D. 0.40st = 0.20s時(shí)刻的波形，則此列波的周期可能為A. 0.16sC. 0.32s答案A解析由圖象可知：實(shí)線到虛線傳播了（n + 0.

11、25）T，為0.20s（n = 1,2,3，），當(dāng)n =1時(shí)，T= 0.16s，所以A選項(xiàng)正確。10. (2014 內(nèi)蒙古包頭測(cè)評(píng))如圖所示，是一種折射率n= 1.5的棱鏡，用于某種光學(xué)儀器中，現(xiàn)有一束光線沿i = arcsinO .75，求:(1)光在棱鏡中傳播的速率。(2)畫(huà)出此束光線射出棱鏡后的方向,要求寫(xiě)出簡(jiǎn)要的分析過(guò)程。(不考慮返回到 AB和BC面上的光線)8答案(1)2 X 10 m/s (2)見(jiàn)解析解析(1)光在棱鏡中傳播的速率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由幾何關(guān)系得，BC面上的入射

12、角0 = 451全反射臨界角 C= arcsin -45。，光在BC面上發(fā)生全反射，隨后垂直AC面射出棱鏡，光n路如圖所示。11. (2014 江西八校聯(lián)考)如圖所示是一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波動(dòng)圖象，從該時(shí)刻開(kāi)始，此波中d質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波谷的時(shí)間比e質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波谷的時(shí)間早0.10s。若b質(zhì)點(diǎn)4的平衡位置為x = 3m求至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間 b質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)以及b質(zhì)點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程。答案和 12.5cmx軸正方向傳播。解析根據(jù)波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系，可知此波沿 依題意知 入=4m, T= 0.4s可得 v= -T = lOm/s所求時(shí)間等于一1m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)傳播

13、到 b質(zhì)點(diǎn)所用的時(shí)間，則30s又知b質(zhì)點(diǎn)的縱坐標(biāo)為一5cm則這段時(shí)間通過(guò)的路程 s = 2A+ |cm= 12.5cm12. (2014 寧夏銀川一中一模)如圖所示，一束截面為圓形(半徑R= 1m)的平行紫光垂直 射向一半徑也為 R的玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形亮區(qū)。屏幕S至球心的距離為D= ( 2 + 1)m,不考慮光的干涉和衍射，試問(wèn)：(1) 若玻璃半球?qū)ψ仙獾恼凵渎蕿閚 = .2,請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的半徑。(2) 若將題干中紫光改為白光，在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色？答案(1)1m(2)紫色解析(1)如圖，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的E點(diǎn)，E點(diǎn)到亮區(qū)中心G的距離r就是所求最大半徑。設(shè)紫光臨界角為C,由全反射的知識(shí)有:1sinC =n由幾何知識(shí)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上形成的圓形亮區(qū)的邊緣(2)由于白色光中紫光的折射率最大，臨界角最小，故在屏幕應(yīng)是紫色光。13機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示，波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點(diǎn)P的橫