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1、(选修3-4) (90分钟 100分),1.（4分）有一弹簧振子做简谐运动, 则( ) A.加速度最大时,速度最大 B.速度最大时,位移最大 C.位移最大时,回复力最大 D.回复力最大时,加速度最大 【解析】选C、D.振子加速度最大时,处在最大位移处,此时振子的速度为零.由F=-kx可知,此时振子所受回复力最大,所以选项A错,C、D对.振子速度最大时,是经过平衡位置时,此时位移为零,所以选项B错.,2. （4分）分析下列物理现象: (1)“闻其声而不见其人”; (2)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音; (3)当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高. 这些物理现
2、象分别属于波的( ) A.衍射、干涉、多普勒效应 B.衍射、多普勒效应、干涉 C.折射、干涉、多普勒效应 D.折射、多普勒效应、干涉,【解析】选A.“闻其声而不见其人”是声音的衍射.音叉上有两个发声的波源,声波发生干涉，所以在音叉周围会听到忽强忽弱的声音.鸣笛的火车向着我们驶来时，汽笛声的音调变高是多普勒效应.所以A正确.,3.（4分）如图所示,一个透明玻璃球的折射率为 一束足够强的细光束在过球心的平面内,以45入射角由真空射入玻璃球后,在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射,从各个方向观察玻璃球,能看到从玻璃球内射出的光线的条数是( ) A.2B.3C.4D.5,【解析】选B.如图所示,
3、在第一 个入射点A,入射角i=45,根据 n=sini/sinr,n= 解得r=30. 在A点有一条反射光线,反射光线 与法线的夹角为45;A点的折射 光线射到玻璃球与真空的交界面 B处发生反射和折射,入射角为30,反射角为30,折射角为45,在B点有一条从玻璃球内射出的折射光线；B,点反射光线射到玻璃球与真空的交界面C处发生反射和折射,入射角为30,反射角为30,折射角为45,在C处有一条从玻璃球内射出的折射光线;C点的反射光线射到玻璃球与真空的交界面恰好射到A处发生反射和折射,入射角为30,反射角为30,折射角为45,折射角恰好与第一次的反射光线重合.所以,从各个方向观察玻璃球,能看到3条
4、从玻璃球内射出的光线.,4.(2010南通模拟) （4分）如图所示电路中,L是电阻 不计的电感器,C是电容器,闭合电键S,待电路达到稳定状 态后,再断开电键S,LC电路将产生电磁振荡.如果规定电 感L中的电流方向从a到b为正,断开电键的时刻为t=0,那 么图中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是 ( ),【解析】选B.在S断开前ab段短路,电容器不带电.断开S时,ab中产生自感电动势阻碍电流减小,给电容器充电,此时电流正向最大.给电容器充电的过程,电容器电量最大时ab中电流减为零,此后LC发生电磁振荡形成交变电流,故B选项正确.,5.（2010上海交大附中模拟）（10分）(1)生活中经
5、 常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆,这是声波在传播 过程中对接收者而言频率发生变化的表现,无线电波也具 有这种效应.图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发出 无线电波,并接收被车辆反射的无线电波.由于车辆的运 动,接收的无线电波频率与发出时不同.利用频率差f接收- f发出就能计算出车辆的速度.已知发出和接收的频率间关 系为f接收=(1+ )f发出,式中c为真空中的光速,若f发出=2109 Hz,f接收-f发出=400 Hz,则被测车辆的速度大小 为多少?,(2)从甲地向乙地发出频率为50 Hz 的声波,当波速为330 m/s时,刚好在甲、乙两地形成一列有若干个完整波形的波,当波速为340 m/
6、s时,两地还是存在若干个完整波形,但完整波形的个数减少了两个,求甲、乙两地的距离.,【解析】(1)根据题意有(1+ )f发出-f发出=400 Hz, 解得v车=30 m/s. (4分) (2）由=v/f可求得当波速为330 m/s时波长为= m=6.6 m.甲、乙两地的距离为此波长的整数倍,即d=n(n=1,2,3,4).当波速变为340 m/s时d=(n-2)(n=1,2,3,4),= m=6.8 m.由上述几式可解得d=448.8 m. (6分) 答案：（1）30 m/s （2）448.8 m,6.(2010邯郸模拟) （12分）如图所示,一列向右传 播的简谐横波,波速大小为0.6 m/s
7、,P质点的横坐 标x=0.96 m.从图中状态开始计时,求: (1)P点刚开始振动时,振动方向如何? (2)经过多长时间,P点第一次到达波谷? (3)经过多长时间,P点第二次到达波峰?,【解析】(1)P质点刚开始振动的振动方向就是初始时x坐标为0.24 m处质点的振动方向.因为横波沿x轴正方向传播,所以初始时x坐标为0.24 m处质点起振方向沿y轴负方向,故P质点刚开始振动的方向也沿y轴负方向. (4分) (2)P点第一次到达波谷的时间,就是初始时刻x坐标 为0.18 m处的质点的振动状态传到P点所需要的时间，则t1= 又x1=(0.96-0.18) m=0.78 m.所以 t1= s=1.3
8、 s. (4分),(3)P点第二次到达波峰的时间等于初始时x坐标为 0.06 m处质点的振动状态传到P质点所需要的时间 与一个周期的和,则 又x2=0.96 m-0.06 m=0.9 m,=0.24 m 所以t2= s=1.9 s 从P点的振动也可以发现,t2应为t1与1.5T的和,同样可 得t2=1.9 s. (4分) 答案：(1)沿y轴负方向 (2)1.3 s (3)1.9 s,7.(2010潍坊模拟) （12分）已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示;在t2时刻该波的波形如图中虚线所示.t2-t1=0.02 s,求: (1)该波可能的传播速度. (2)若已知Tt2-t12T,且图中P
9、质点在t1时刻的瞬时速度方向向上,求可能的波速. (3)若0.01 sT0.02 s,且从t1时刻起,图中Q质点比R质点先回到平衡位置,求可能的波速.,【解析】(1)如果这列简谐横波是向右传播的,在t1t2 时间内波形向右匀速传播了(n+ ),所以波速 v=100(3n+1) m/s(n=0,1,2,);同理可得若该 波是向左传播的,可能的波速 v=100(3n+2) m/s(n=0,1,2,). (4分) (2)P质点速度向上,说明波向左传播,Tt2-t12T,说明这段时间内波只可能是向左传播了5/3个波长,所以速度是惟一的:v=500 m/s. (4分),(3)“Q比R先回到平衡位置”,说
10、明波只能是向右传播的,而0.01 sT0.02 s,也就是T0.02 s2T,所以这段时间内波只可能向右传播了4/3个波长,速度的解也是惟一的:v=400 m/s. (4分) 答案：(1)见解析 (2)500 m/s (3)400 m/s,8. （10分）(1)一束光由真空射向玻璃,已知光在真空 中的波长为0.60 m,传播速度为3.0108 m/s,玻璃的 折射率为1.5,则光进入玻璃后的波长为m,频率为 Hz. (2)照相机镜头上涂有一层薄薄的氟化镁薄膜,使镜头看 上去呈淡紫色,这是因为,如果氟化镁薄膜对绿光 的折射率为1.5,而对紫光的折射率为 绿光在真空中 的波长为5.010-7 m,
11、紫光在真空中的波长为4.0 10-7 m,那么所用氟化镁薄膜的厚度应该是.,【解析】(1)光进入玻璃后频率不变， 故f=5.01014 Hz 光在玻璃中传播的波长=0.40 m (4分) (2)可见光的绿光部分经氟化镁两表面反射后反射光线发生干涉相抵消,而蓝紫光和红光部分的反射光线不能抵消,故镜头呈淡紫色. 根据v=和v=f得=,氟化镁薄膜厚度d= 解得d=10-7 m (6分) 答案:(1)0.405.01014 (2)可见光中的绿光部分经氟化镁两表面反射后反射光线发生干涉相抵消,而蓝紫光和红光部分的反射光线不能抵消 10-7 m,9. （10分）(1)下列说法正确的是( ) A.用三棱镜观
12、察太阳光谱是利用光的干涉现象 B.在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D.电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的,(2)光的“逆向反射”又称再归反射,俗称后反射,它和我们熟知的镜面反射、漫反射不同,能使光线沿原来的路径反射回去,该现象在交通上有很广泛的应用,在山区盘山公路的路面上一般都等间距地镶嵌一些玻璃球,当夜间行驶的汽车车灯照上后显得非常醒目,以提醒司机注意.若小玻璃球的半径为R,折射率为1.73, 如图所示,今有一束平行光沿直 径AB方向照在小玻璃球上,试求 离AB多远的入射光经折射反射 折射再射出后沿原方向返回,
13、即实现“逆向反射”.,【解析】(1)选B.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的色散现象,在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉原理,电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的. (4分),(2)只有入射光线折射后射到 B点的光线经反射再折射,射出 后才能沿原方向返回,即实现 “逆向反射”,光路如图所示, 根据折射定律得: 由几何关系可知:i=2r 由以上两式可解得:r=30，i=60 设能沿原方向返回即实现“逆向反射”的入射光线距AB的距离为h,则由几何关系可知:h=Rsini=0.87R. (6分),10. (2010通州模拟)（10分）(
14、1)下列说法正确的是 ( ) A.考虑相对论效应,长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变 B.一切物理规律在不同的惯性系中都是相同的 C.圆屏阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光波叠加造成的 D.在光的双缝干涉实验中,条纹间距与缝的宽度成正比,(2)一半径为R的1/4球体放置 在水平面上,球体由折射率为 的透明材料制成.现有一束位 于过球心O的竖直平面内的光线, 平行于桌面射到球体表面上,折 射入球体后再从竖直表面射出,如图所示.已知入射光线与桌面的距离为R/2,求出射角.,【解析】(1)选A、B、C.根据狭义相对论原理,A、B正确. 根据光的衍射现象,C正确.根据双缝干涉条纹间距公
15、式 x=,D错误.故选A、B、C. (3分) (2)设入射光线与1/4球体的 交点为C,连接OC,OC即为入 射点的法线.因此,图中的角 为入射角.过C点作球体水 平表面的垂线,垂足为B.依题意,COB=.又由OBC知,sin= 设光线在C点的折射角为,由折射定律得 由式得=30 由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角 (见图)为30.由折射定律得 因此sin=60. (7分) 答案:(1)A、B、C(2)60,11. （10分）(1)在地面附近有一高速飞过的火箭,关于地 面上的人和火箭中的人观察到的现象,以下说法正确的是 ( ) A.地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变快了
16、B.地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变慢了 C.火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化 D.火箭上的人看到地面上的物体长度变小,时间进程变慢了,(2)如图所示,直角玻璃三 棱镜置于空气中,已知 A=60,C=90;一束极 细的光于AC边的中点垂直AC 面入射, =2a,棱镜的折射率为n= 求: 光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气时的折射角. 光从进入棱镜到第一次射入空气时所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c).,【解析】(1)选B、C、D.地面上的人与火箭的相对速度很大.根据狭义相对论原理,地面上的人观察到火箭变短,时间变慢,A错误,B正确.而火箭上的人和火箭之间没有
17、相对运动，故火箭上的人观察到火箭的长度和时间均无变化,C正确.火箭上的人与地面上的人,相对速度也很大，故D正确. (3分),(2)如图所示,因为光线在D点发生全反射,由反射定律 和几何知识得4=30,则 第一次射入空气的折射角5=45. (3分),设光线由O点到E点所需的时间为t,则 由数学知识得 由以上各式可得 (4分) 答案：(1)B、C、D (2)45 ,12.（10分）在某介质中形成一列简谐波, (1)波向右传播,在0.1 s时刻刚好传到B点,波形如图中实线所示,且再经过0.6 s,P点也开始振动,求: 该列波的周期T; 从t=0时刻起到P点第一次到达波峰时止,O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少?,在图中画出B点的振动图象. (2)若该列波的传播速度大小为20 m/s,且波形中由实线变成虚线需要经历0.525 s的时间,则该列波的传播方向如何?,【解析】(1)由图象可知,=2 m,波速v= m/s =10 m/s,由v= 得T= =0.2 s. (2分) P点第一次到达波峰经历的时间 t=s/v= s=0.75 s 故P点到达波峰的时刻为t+0.1=0.85 s (2分) 由题意可知t=0时刻波刚好传到O点,振动方向向下,即O点振动了t=0.85 s=4T+T/4.所以y0=-2 cm,路程s0=34 cm,本部分内容讲解结束,