机械振动和机械波光 教师版.docx
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机械振动和机械波光教师版
1．（2015·新课标全国Ⅰ·34）
（1）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1____Δx2（填“＞”、“＝”或“＜”）．若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________m.
1．
（1）＞ 0.3解析
（1）双缝干涉条纹间距Δx＝
λ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1＞Δx2.相邻条纹间距Δx＝
＝2.1mm＝2.1×10－3m，根据Δx＝
λ可得d＝
＝0.3m.
2．（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2×106Hz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2250m/s和1500m/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．
2．
（1）BC
（2）1.5 不容易
3．（2015·天津理综·9）
（1）某同学利用单摆测量重力加速度．
①为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________．
A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
②如图3所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆．实验时，由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL.用上述测量结果，写出重图3
力加速度的表达式g＝________.
（2）中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：
“雨色映日而为虹”．从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．图4是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光（ ）
图4
A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的侧移量大
C．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
（3）图5甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa＝2m和xb＝6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象．下列说法正确的是（ ）
图5
A．该波沿＋x方向传播，波速为1m/s
B．质点a经4s振动的路程为4m
C．此时刻质点a的速度沿＋y方向
D．质点a在t＝2s时速度为零
3．
（1）①BC ②
（2）C （3）D
解析
（1）①在利用单摆测重力加速度实验中，为了使测量误差尽量小，须选用密度大、半径小的摆球和轻且不易伸长的细线，摆球须在同一竖直面内摆动，摆长一定时，振幅尽量小些，以使其满足简谐运动条件，故选B、C.
②设第一次摆长为L，第二次摆长为L－ΔL，则T1＝2π
，T2＝2π
，联立解得g＝
.
（2）由题图可知，a光在同一介质中的折射率大，其频率大．根据n＝
，知a光在玻璃中的传播速度小，选项A错误．当a、b光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路图如图所示，由图可知，a光的侧移量大，选项B错误．由于a光的频率大，且频率越大，越容易引起光电效应，选项C正确．由sinC＝
可知a光的临界角小，即a光比b光容易发生全反射，因此在空气中只能看到一种光时，一定是b光，选项D错误．
（3）由题图可知，该简谐横波波长为λ＝8m，周期T＝8s，所以波速为v＝
＝1m/s，该时刻开始质点b向上运动，所以该波沿－x方向传播，A错误；经过4s（半个周期）质点a振动的路程为2A＝1m，B错误；此时刻质点a速度方向与质点b相反，沿－y方向，C错误；在t＝2s时质点a在波谷处，速度为0，D正确．
4．（2015·海南单科·16）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图6所示，质点P的x坐标为3m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s．下列说法正确的是________．
图6
A．波速为4m/s
B．波的频率为1.25Hz
C．x坐标为15m的质点在t＝0.6s时恰好位于波谷
D．x坐标为22m的质点在t＝0.2s时恰好位于波峰
E．当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
BDE [任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则
T＝0.4s，解得T＝0.8s.
从波形图中可知λ＝4m，所以波速为v＝
＝5m/s，故A错误；根据公式f＝
可得波的频率为1.25Hz，B正确；x坐标为15m的质点距原点Δx＝3λ＋
λ，此时在波谷位置，经t＝0.6s即t＝
T，质点振动到平衡位置，C错误；x坐标为22m的质点距原点Δx＝5λ＋
，此时在平衡位置向上运动，质点经过t＝0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，D正确；当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点距P的距离Δx＝14m即Δx＝3λ＋
，此时x坐标为17m的质点恰好位于波谷，E正确．
5．（2015·郑州二质检）如图7所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x＝2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象，质点Q的平衡位置位于x＝3.5m处．下列说法正确的是（ ）
图7
A．这列波沿x轴正方向传播
B．这列波的传播速度是20m/s
C．在0.3s时间内，质点P向右移动了3m
D．t＝0.1s时，质点P的加速度大于质点Q的加速度
E．t＝0.25s时，x＝3.5m处的质点Q到达波峰位置
ADE ；t＝0.25s时，波沿x轴正方向传播的距离Δx＝vt＝2.5m，将波形沿x轴正方向平移2.5m．可知，x＝3.5m处的质点Q处于波峰位置，故E正确．]
6．（2015·江西师大附中、鹰潭一中4月联考）如图8所示为某时刻从O点同时发出的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，P质点在甲波最大位移处，Q质点在乙波最大位移处，下列说法中正确的是________．（填正确答案标号）．
图8
A．两列波具有相同的波速
B．两列波传播相同距离时，乙波所用的时间比甲波的短
C．P质点比Q质点先回到平衡位置
D．在P质点完成20次全振动的时间内Q质点完成了30次全振动
E．甲波和乙波在空间相遇处不会产生稳定的干涉图样
ADE [两列简谐波在同一介质中传播，所以具有相同的波速，传播相同的距离所用时间相等，故A正确，B错误．由图可知，两列波波长之比λ甲∶λ乙＝3∶2，波速相同，由波速公式v＝
得到周期之比为T甲∶T乙＝3∶2.Q质点与P质点都要经过
周期回到平衡位置．所以Q质点比P质点先回到平衡位置，故C错误．两列波的频率之比为f甲∶f乙＝2∶3，则在P质点完成20次全振动的时间内Q质点完成了30次全振动，故D正确．两列波的频率不同，不能产生稳定的干涉图样，故E正确．
7．（2015·长沙4月模拟）某透明物体的横截面如图11所示，其中ABC为直角三角形，AB为直角边，长度为2L，∠ABC＝45°，
为一圆弧，其圆心在AC边的中点．此透明物体的折射率为n＝2.0.若一束宽度与AB边长相等的平行光从AB边垂直射入透明物体，试由光路图画出光线从ADC圆弧射出的区域，并求此区域的圆弧长度s.
图11
s＝
8．关于光的特性易错点辨析（正确的打√号，错误的打×号）
（1）在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大（ ）
（2）变化的电场能在其周围空间产生磁场（ ）
（3）拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度（ ）
（4）偏振是横波特有的现象（ ）
（5）光导纤维传递信号利用了光的全反射原理（ ）
（6）太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的折射现象（ ）
（7）半径较大的凸透镜的弯曲表面向下放在另一块平板玻璃上，让光从上方射入，能看到亮暗相间的同心圆，这是光的干涉现象（ ）
（8）不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的（ ）
（9）水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象（ ）
（10）在光导纤维束内传送图像是利用了光的色散现象（ ）
（11）当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长（ ）
（12）麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实（ ）
（13）在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄（ ）
（14）光纤通信的工作原理是全反射，光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点（ ）
（15）用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振（ ）
（16）当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长大得多时，将发生明显的衍射现象（ ）
（17）用两束单色光A、B，分别在同一套装置上做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则说明A光波长大于B光波长（ ）
（18）在光的双缝干涉实验中，条纹间距与缝的宽度成正比（ ）
（19）真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动无关（ ）
（20）只有障碍物的尺寸比波长小得多时才会发生衍射现象（ ）
（21）红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大（ ）
（22）光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小（ ）
（23）在波的传播方向上两相邻的相对平衡位置的位移始终相同的质点间的距离等于波长（ ）
（24）全息照相的拍摄利用了光的干涉原理（ ）
（25）医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点（ ）
（26）泊松亮斑是光的衍射现象（ ）
（27）电磁波不同于机械波之处是电磁波能在真空中传播（ ）
（28）紫外线是一种比所有可见光波长更长的电磁波（ ）
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9．（2015·新余二模）下列说法正确的是（ ）
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移的大小的平方根成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”
C．含有很多颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：
变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场
E．狭义相对论表明物体运动时的质量总是要小于静止时的质量
．BCD [当与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，与其方向总是相反时，质点的运动就是简谐运动，故A错误；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故B正确；多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以将复合光进行分解，故C正确；麦克斯韦电磁场理论：
变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场，故D正确；由相对论质量公式可知，物体运动时的质量大于静止时的质量，故E错误．]
10．（2015·枣庄第十八中学4月模拟改编）下列说法中正确的是__ABD______．（填正确答案标号）
A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长
B．a、b两束光分别照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大
C．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实
E．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
11．（2015·重庆理综·11）
（1）虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图12所示．M、N、P、Q点的颜色分别为（ ）
图12
A．紫、红、红、紫B．红、紫、红、紫
C．红、紫、紫、红D．紫、红、紫、红
（2）图13为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4s．求该波的波速并判断P点此时的振动方向．
图13
1．
（1）A
（2）2.5m/s 沿y轴正方向
12．（2015·怀化二模）
（1）一列简谐横波从左向右以v＝2m/s的速度传播，某时刻的波形图如图14所示，下列说法正确的是____BDE____．（填正确答案标号）
图14
A．A质点再经过一个周期将传播到D点
B．B点正在向上运动
C．B点再经过
T回到平衡位置
D．该波的周期T＝0.05s
E．C点再经过
T将到达波峰的位置
13．（2015·银川一模）
（1）如图16甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x＝2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象．下列说法正确的是（ABE）
图16
A．这列波的传播方向是沿x轴正方向
B．这列波的传播速度是20m/s
C．经过0.15s，质点P沿x轴的正方向传播了3m
D．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向
E．经过0.35s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离
14．（2015·新课标全国Ⅱ·34）
（1）如图17所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则________．
图17
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
（2）平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正向），P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间．已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1s，振幅A＝5cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置．求：
①P、Q间的距离；
②从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程．
4．
（1）ABD
（2）①133cm ②125cm
15．（2015·山东理综·38）
（1）如图18所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动．以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin（2.5πt）m．t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度．取重力加速度的大小g＝10m/s2.以下判断正确的是________．（双选，填正确答案标号）
图18
a．h＝1.7m
b．简谐运动的周期是0.8s
c．0.6s内物块运动的路程是0.2m
d．t＝0.4s时，物块与小球运动方向相反R
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