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第14讲 机械振动和机械波 光,1.(2013江苏单科12B)(1)如图1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为_。,图1,A.1 Hz B.3 Hz C.4 Hz D.5 Hz,(2)如图2所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_。,图2,(3)图3为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，ABBC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示),图3,2.(2014江苏单科，12B)(1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如4(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如(乙) 图所示。他改变的实验条件可能是_。,图4,A.减小光源到单缝的距离 B.减小双缝之间的距离 C.减小双缝到光屏之间的距离 D.换用频率更高的单色光源,(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正。 (3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图见5图。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。,图5,3.(2015江苏单科，12B) (1)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_。 A.波速变大 B.波速不变 C.频率变高 D.频率不变 (2)用2106 Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的_倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时_(选填“容易”或“不容易”)发生衍射。,(3)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图6所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30，OA5 cm，AB20 cm，BP12 cm，求该人造树脂材料的折射率n。,图6,从近三年江苏省高考试题来看，本专题考查的题型相当稳定和集中。从题型看，试题都是3个小题组合而成，有选择题、填空题和计算题。从知识点上看，知识点分布较广。 知识热点 简谐振动的特点、振动图象和波的图象；波速、波长和频率(周期)的关系；光的折射定律、全反射及光导纤维。,考向一 振动(或波动)与光的折射、全反射的组合,核心知识,1.机械振动与机械波,1.(2015苏北四市高三调研)(1)下列说法中正确的是_。 A.简谐运动为匀变速直线运动 B.受迫振动的周期取决于驱动力的周期 C.未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象 D.声波频率的大小取决于在某种介质中传播的速度和波长的大小,图7,(3)如图8所示，半圆形玻璃砖的半径R10 cm，AB与屏幕垂直并接触于A点，激光束a射向半圆形玻璃砖的圆心O，激光束a对准O点从图示位置在纸面内顺时针方向旋转，当转过角度为30时，光屏上有两个光斑，当转过的角度刚好过45时，光屏上恰好只有一个光斑，求：,图8,玻璃砖的折射率n； 当转过角度为30时，光屏上两个光斑之间的距离L。,光路如图所示,2.(2015南京市、盐城市高三模拟)(1)列车上安装一个声源，发出一定频率的乐音。当列车与观察者都静止时，观察者记住了这个乐音的音调。在以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是_。 A.观察者静止，列车向他驶来 B.观察者静止，列车离他驶去 C.列车静止，观察者靠近列车 D.列车静止，观察者远离列车,(2)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的图象如图9所示。周期T0.01 s，介质中质点P位于x2 m处。则该列波传播的速度大小为_m/s。t0.15 s时质点P振动沿_(填“y”或“y”)方向。,图9,答案 (1)BD (2)400 y (3)2 m,光的折射和全反射题型的分析思路 (1)确定要研究的光线，有时需要根据题意分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象。 (2)找入射点，确认界面，并画出法线。 (3)明确两介质折射率的大小关系。 若光疏光密：定有反射、折射光线。 若光密光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。 (4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，具体求解。,核心知识,考向二 光学基本知识与波动(或振动)的组合,1.(1)关于物理原理在技术上的应用，下列说法中正确的是_。 A.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性 B.3D电影是利用了光的干涉特性 C.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性 D.红外遥感是利用了红外线具有显著热效应的特性,(2)某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图10所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为5.77 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d110.00 cm，玻璃砖厚度d25.00 cm。玻璃的折射率n_，光在玻璃中的传播速度v_m/s(光在真空中传播速度c3.0108 m/s，tan 300.577)。,图10,(3)一列简谐波沿x轴方向传播，t00时刻波的图象如图11所示，此刻波刚好传播至x110 m处，在此后2 s时间内x110 m处的质点通过的总路程是20 cm。求：,图11,波沿x轴传播速率v； x轴上x216 m处的质点何时开始振动？开始振动时的方向如何？,解析 (1)全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，而激光具有相干性好的特点，激光全息照相正是利用了激光的这一特性，选项A正确；3D电影利用了光的偏振，选项B错误；摄影机镜头镀膜增透利用了薄膜干涉，选项C错误；红外线遥感主要是利用红外线穿透云雾能力强的特点，选项D错误。,答案 (1)A (2)1.41(或) 2.12108 (3)4 m/s 1.5 s y方向(或向上),2.(1)下列说法正确的是_。 A.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 B.机械波和电磁波一样，从空气进入水中，波长都变短 C.泊松亮斑充分支持了光的波动说 D.超声波与光波都具有偏振性,(2)如图12所示，平静的水面上同一竖直线上有两个点光源Sa、Sb，可分别发出a、b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“”)b光的频率。,图12,(3)如图13甲所示，一列简谐横波以1 m/s的速度沿绳子由A向B传播，A、B间的距离为3 m。从波传到A点开始计时，质点A的振动图象如图乙所示。试求：,图13,该波的波长； 经过多长时间质点B第一次位于波峰位置。,答案 (1)AC (2) (3)4 m 6 s,3.利用波传播的周期性、双向性解题 (1)波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能。 (2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿x轴正向或负向传播的两种可能性。,高频考点十五 波的图象与光的折射、全反射的组合,2.求解光学计算题的“四点”注意 光的几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、全反射(临界点)及几何图形关系的综合问题。解决此类问题应注意以下四个方面： (1)依据题目条件，正确分析可能的全反射及临界角。 (2)通过分析、计算确定光传播过程中可能的折射、反射，把握光的“多过程”现象。 (3)准确作出光路图。 (4)充分考虑三角形、圆的特点，运用几何图形中的边角关系、三角函数、相似形、全等形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系。,2015苏、锡、常、镇 四市高三教学情况调研(一)如图14所示为两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波的速度为v1，乙波的速度为v2，质点M的平衡位置为x0.2 m。则下列说法中正确的是_。,图14,A.这两列波发生干涉现象，且质点M的振动始终加强 B.由图示时刻开始，再经过1/4甲波周期，M将位于波峰 C.甲波的速度v1与乙波的速度v2一样大 D.因波的周期未知，故两列波波速的大小无法比较 (2)相对论认为时间和空间与物体的速度有关。在高速前进中的列车的中点处，某乘客突然按亮电灯，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c；站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_(填“相等”或“不等”)。车上的乘客认为，电灯的闪光同时到达列车的前、后壁：地面上的观察者认为电灯的闪光先到达列车的_(填“前”或“后”)壁。,图15,(1)下列说法正确的是( ) A.在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度等于波的传播速度 B.当波从一种介质进入另一种介质中传播时，频率一定不变 C.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽 D.水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故,(2)某介质中，x0处的质点在t0时刻开始振动，产生的波沿x轴正方向传播，t0.3 s时波的图象如图16所示，质点b刚好开始振动，则此时质点a的振动方向为沿y轴_方向(填“正”或“负”)，波在介质中传播的速度为_。,图16,图17,答案 (1)BD (2)负 40 m/s (3)45,
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