2019年高考物理大二轮复习 专题八 选修3-4 振动和波 光学 专题跟踪训练17 振动和波 光学

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1、专题跟踪训练(十七)振动和波光学1．(2018·全国卷Ⅰ)(1)如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.(2)一列简谐横波在t＝s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点．图(b)是质点Q的振动图象．求①波速及波的传播方向；②质点Q的平衡位置的x坐标．[解析]　(1)根据题述和题图可知，折射角i＝60°，入射角r

2、＝30°，由折射定律可得，玻璃对红光的折射率n＝＝.若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°.(2)①由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝36cm①由图(b)可以看出，周期为T＝2s②波速为v＝＝18cm/s③由图(b)知，当t＝s时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播．②设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由图(a)知，x＝0处y＝－＝Asin(－30°)，因此xP＝λ＝3cm④由图(b)知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经Δt＝s，其振动状态向x轴

3、负方向传播至P点处，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6cm⑤由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ＝9cm⑥[答案]　(1)　大于　(2)①18cm/s　x轴负方向②xQ＝9cm2．(2018·全国卷Ⅱ)(1)声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s．桥的长度为________m．若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍．(2)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝9

4、0°，∠B＝60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点．不计多次反射．①求出射光相对于D点的入射光的偏角；②为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？[解析]　(1)设声波在钢铁中的传播时间为t1、传播速度为v1，在空气中的传播时间为t2、传播速度为v2，桥长为l，则l＝v1t1＝v2t2，而t2－t1＝1.00s，代入数据解得l≈365m．又λ＝，声波频率不变，所以＝，得λ钢＝λ空＝λ.(2)①光线在BC面上折射，由折射定律有sini1＝nsinr

5、1①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角．光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsini3＝sinr3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角．由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥②光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsini2

6、≥nsinC>nsini3⑦式中C是全反射临界角，满足nsinC＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为≤n<2[答案]　(1)365　　(2)①60°　②≤n<23．(2018·武汉武昌区调研)(1)(多选)已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示，在t2时刻该波的波形图如图中虚线所示，t2－t1＝0.1s．波速、周期分别用v和T表示，则由图可知________．A．若这列简谐横波是向右传播的，则波速一定为20m/sB．若这列简谐横波是向左传播的，则波速可能为40m/sC．若T

7、上，则波速为100m/sD．若T

8、照．则安装了上述透明柱体后可使此时刻的太阳光最大能到达C点正下方多大距离处？(可将太阳光当成平行单色光处理，且光在该透明柱体中的折射率为n＝，结果可用根式表示)[解