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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图听示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形玻璃缸底有一发光小球,则:(   )

A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球

B小球所发的光能从水面任何区域射出

C小球所发的光频率变大

D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大

正确答案

D

解析


知识点

光的反和折射全反射
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)如题图所示的装置,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1Hz,则把手转动的频率为                 .

A.1 Hz

B.3 Hz

C.4 Hz

D.5 Hz

(2)如题图所示,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                     .

(3)题图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)

正确答案

(1)A

(2)大于  c (或光速)

(3)

解析

(1)物体受迫振动的频率等于驱动力的频率,故选A。

(2)根据狭义相对论,两飞船接近光速,则距离应变大,而光速是不变的。

(3)

如图∠1=∠2=450,则可知入射角α=22.5o,则折射率最小值

知识点

外力作用下的振动全反射
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)如图甲所示,在某一均匀介质中,A、B是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m,两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s。

①求简谐横波的波长。

②P点的振动         (填“加强”或“减弱”)。

(2)如图乙所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率,AB=BC=8cm,OA=2cm,∠OAB=60°。

①求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向。

②第一次的出射点距C      cm。

正确答案

见解析。

解析

(1)①设简谐波的波速为v,波长为,周期为T,由题意知

T=0.1s                                  

由波速公式                        

打入数据得                       

②加强

(2)①设发生全反射的临界角为C,由折射定律得

                               

代入数据得

                                  

光路图如图所示,

由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°,均发生全反射。设光线在CD边的入射角为,折射角为,由几何关系得,小于临界角,光线第一次射出棱镜是在CD边,由折射定律得

                                   

代入数据得                          

知识点

波长、频率和波速的关系波的干涉和衍射现象光的反和折射全反射
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)运动周期为T,振幅为A,位于x=0点的被波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动,该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为,传播过程中无能量损失,一段时间后,该振动传播至某质点p,关于质点p振动的说法正确的是______。

A.振幅一定为A

B.周期一定为T

C.速度的最大值一定为v

D.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离

E.若P点与波源距离s=vT,则质点P的位移与波源的相同

(2)一半圆柱形透明物体横截面如图所示,地面AOB镀银,o表示半圆截面的圆心,一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出。已知光线在M点的入射角为30, MOA=60NOB=30。求:

1)光线在M点的折射角

2)透明物体的折射率



正确答案

解析

(1)由波的形成与传播可知,正确答案是ABE。(选对一个给3分,选对两个给4分,选对三个给6分。每选错一个扣3分,最低得分为0分)

(2)1)解:如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于氏面EF对称,Q、P和N

三点共线。

设在M点处,光的和射角为i,折射角为r,

。根据题意有

由几何关系得,,于是

由①②③式得

2)解:根据折射率公式有

由④⑤式得 ⑥

知识点

简谐运动的描述光的反和折射全反射
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像,P是平衡位置为x=2m的质点。下列说法正确的是       。

A,波速为0.5m/s                      

B,波的传播方向向右

C,0~2s时间内,P运动的路程为8cm     

D,0~2s时间内,P向y轴正方向运动

E.当t=7s时,P恰好回到平衡位置

(2)一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示。玻璃的折射率为n=

(i)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?

(ii)一细数光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置。

正确答案

(1)  ACE     

(2)

(i)解:在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。由全反射条件有

        ①

由几何关系有

     ②

由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为

         ③

联立①②③式,代入已知数据得

         ④

(ii)

设光线在距O点的C点射入后,在上表面的入射角为,由几何关系及1式和已知条件得

=60°>      ⑤

光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得

   ⑥

射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。

解析


知识点

波的形成和传播波的图象波长、频率和波速的关系光的反和折射全反射
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如题20图所示,空气中有一折射率为的玻璃柱体,其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面,以45o入射角射到OA上,OB不透光,若考虑首次入射到圆弧上的光,则 上有光透出的部分的弧长为

A     

B    

C      

D

正确答案

B

解析

根据折射定律,可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出,C到B之间没有光线射出;越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大,发生全反射的可能性越大,根据临界角公式得临界角为45°,如果AB界面上的临界点为D,此光线在AO界面上点E入射,在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为180°-(120°+45°)=15°,所以A到D之间没有光线射出。 由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90°-(30°+15°)=45°,为

知识点

光的反和折射全反射
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题型:简答题
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简答题 · 4 分

如图所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成四分之一圆弧形状,一细束单色光由MN端面的中点垂直射入,恰好能在弧面EF上发生全反射,然后垂直PQ端面射出。

①求该玻璃棒的折射率。

②若将入射光向N端平移,当第一次射到弧面EF上时_____(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射。

     

正确答案

 ;②能

解析

①发生全反射的临界角

C =arc sin

求得:n =

②由于入射角不变,在弧面EF上仍发生全反射。

知识点

全反射
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)一列简谐横波沿直线传播。以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图像如图所示,已知O.A的平衡位置相距0.9m.以下判断正确的是________。(双选,填正确答案标号)

a.波长为1.2m       

b.波源起振方向沿y轴正方向

c.波速大小为0.4m/s      

d.质点A的动能在时最大

(2)如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的束光线自O以角入射,第一次到达AB边恰好发生全反射。已知,BC边长为2L,该介质的折射率为。求:

(ⅰ)入射角i;

(ⅱ)从入射到发生第一次全反射手忙脚乱的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到)。

正确答案

(1)ab

(2)解:

(ⅰ)根据全反射定律可知,光线在AB面上P点的入射角等于临界角C,由折射定律得:

代入数据得

设光线在BC面上的折射角为r,由几何关系得

由折射定律得

联立③④式,代入数据得

(ⅱ)在中,根据正弦定理得

 ⑥

设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得

联立⑥⑦⑧式,代入数据得

解析

略。

知识点

波的图象波长、频率和波速的关系光的反和折射全反射
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是

A减弱,紫光

B减弱,红光

C增强,紫光

D增强,红光

正确答案

C

解析

同一介质对各色光的折射率不同,各色光对应的全反射的临界角也不同。七色光中紫光折射率最大,由n=可知紫光的临界角最小,所以入射点由A向B缓慢移动的过程中,最先发生全反射的是紫光,折射光减弱,反射增强,故C正确。

知识点

光的反和折射全反射
1
题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)如图所示,一列简谐波沿x轴传播,实线为t1=0时的波形图,此时P质点向y轴负方向运动,虚线为t2=0.01s时的波形图。已知周期T >0.01s。

①波沿x轴_______(填“正”或“负”)方向传播。

②求波速。

(2)如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB。

①求介质的折射率。

②折射光线中恰好射到M点的光线_______(填“能”或“不能”)发生全反射。

正确答案

(1)①正;②100m/s

(2)①;②不能

解析

(1)①t1=0时,P质点向y轴负方向运动,由波的形成与传播知识可以判断波沿x轴正向传播。

②由题意知

联立①②式代入数据求得

(2)①依题意作出光路图,如图所示。由几何知识知入谢角i=600,折射角γ=300。根据折射定律代入数据求得

②,

,以不能发生全反射。

知识点

波的图象波长、频率和波速的关系光的反和折射全反射
下一知识点 : 光的波粒二象性

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