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题型:简答题
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简答题

模块3—4试题(12分)

(1)(6分)一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃,求出射光线与入射光线之间的距离(很小时,).

(2)(6分)右图为某一报告厅主席台的平面图,AB是讲台,S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭,它们之间的相互位置和尺寸如图所示。报告者的声音放大后经嗽叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫,为了避免啸叫,话筒最好摆放在讲台上适当的位置,在这些位置上两个嗽叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340m/s。若报告人声音的频率为136Hz,问讲台上这样的位置有多少个?

正确答案

(1)

(2)4个

(1)如图,设光线以很小的入射角i入射到平板玻璃表面上的A点,折射角为r,从平板玻璃另一表面上的B点射出,设AC为入射光线的延长线,由折射定律和几何关系可知,它与出射光线平行,过B点作BD⊥AC,交AC与D点,则BD的长度就是出射光线与入射光线之间的距离,由折射定律得

                                                      ①

由几何关系得

                                              ②

                                                  ③

出射光线与入射光线之间的距离为

                                      ④

当入射角i很小时有

由此及①②③④式得

   ⑤

评分参考:本题共6分,①②③④式各1分,⑤式2分。

(2)相应于声频的声波的波长是

  ①

式中V=340m/s是空气中的声速,在右图中,

是AB的中点,P是OB上任一点,

表示为

   ②

式中k为实数,当k=0,2,4,…时,从两个喇叭来的声波因干涉而加强;

当k=1,3,5,…时,从两个喇叭来的声波因干涉而相消,

由此可知,是干涉加强点;对于B点,

  ③

所以,B点也是干涉加强点,因而、B之间有2个干涉相消点,由对称性可知,AB上有4个干涉相消点。

评分参考:本题共6分,①②式各1分,写出“AB上有4个干涉相消点”给2分,正确写出分析过程的给2分

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题型:简答题
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简答题

如图12-2-9所示,空间同一平面上有A、B、C三点,AB=5 m,BC=4 m,AC=3 m,A、C两点处有完全相同的波源,振动频率为1360 Hz,波速为340 m/s,则BC连线

上振动最弱的位置有几处?

正确答案

8处

到两波源距离之差为波长整数倍的点在振动加强区域;到两波源的距离之差为半波长奇数倍的点在振动减弱区域,由题意可得λ==25 cm= m,

BC上的点到A、C处的距离之差满足1 m≤Δx≤3 m                   ①

而振动减弱的点满足Δx=(2n+1)                                  ②

联立①②解得3.5≤n≤11.5,故n可取4、5、6、7、8、9、10、11等8个值,对应BC上有8个振动减弱的点.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,在y轴上的Q、P两点的位置上有两个频率相同,振动方向相同的振源,它们激起的机械波的波长为2m,Q、P两点的纵坐标为:yQ=6m,yP=1m,那么在x轴上,从正无穷到负无穷的位置上,会出现振动减弱的区域有______个.

正确答案

因为两波源的波程差为半波长的奇数倍时,是减弱点,在正下方相遇波程差最大,-=6-1=5=2.5λ即坐标为(0,0)处有一个减弱点.越向x轴的左右两侧△x越小,-=1.5λ,有两个减弱点:-=0.5λ.又有两个减弱点,

故答案为:5.

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题型:简答题
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简答题

(1)有频率相同、振动方向相同的两个声源S1和S2,如图所示.一人站在声源北方的A点,此人此时听到的声音很响,这个人向东慢慢移动,声音逐渐减弱,到B点时几乎听不到声音,测得A、B间距离为1.5 m.则:

①S1、S2声波的波长λ为多少?

②若此人由B点再向正南方向移动,声音逐渐变响,那么,此人沿正南方向至少走多远,声音又变得很响?

(2)如图所示,玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成.一束频率为5.3×1014 Hz的单色细光束从AD面入射,在棱镜中的折射光线如图中ab所示,ab与AD面的夹角α=60°.已知光在真空中的传播速度c=3×108 m/s,玻璃的折射率n=1.5,求:

①该束入射光线的入射角;

②该束光线第一次从玻璃棱镜中出射时的折射角.(结果可用三角函数表示)

正确答案

(1)①2 m ②2.75 m (2)见解析

(1)①依题意,A在S1S2的中垂线上,S1A=S2A,此点为声波叠加振动加强处,走到B点几乎听不到声音,B点是声波叠加振动减弱处,则S1B-S2B=

由几何关系S1B=5 m,λ=2 m.

②设人沿BS2走到C点,振动又一次加强.

S1C-S2C=2 m,S2C2=(S2C+2)2-S1S22

得S2C=1.25 m,BC=BS2-S2C=(4-1.25) m=2.75 m.

(2)①设光线在AD面的入射角、折射角分别为i、r,则r=90°-α=30°,根据n=有sin i=nsin r=0.75,解得i=arcsin 0.75.

②光束在棱镜中的光路如图所示,由几何知识得,ab光线在AB面的入射角为45°.设玻璃的临界角为C,则sin C==0.67,因此光线ab在AB面会发生全反射.由几何知识得,光线在CD面的入射角r′=30°.根据n=,光线在CD面的出射光线与法线的夹角i′=arcsin 0.75.

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题型:填空题
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填空题

如右图所示,为水中两个振动情况完全相同的波源所形成的图样,这是水面波的____________现象;下图中的A、B、C是不同频率的水面波通过相同的小孔所能达到区域的示意图,则其中水波的频率最大的是_________图。

正确答案

干涉;C

考点:

专题:光的干涉专题;光的衍射、偏振和电磁本性专题.

分析:两列波发生稳定的干涉现象的条件:两列波的频率相同.发生明显的衍射现象的条件:孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或更小.

解答:解:右图中有两个波源故形成两列波,在两列波相遇时发生叠加从而使有的地方振动加强,有的地方振动减弱,故出现干涉现象;而A、B、C三种不同频率的水面波传播速度相同,但A发生明显的衍射现象,C的衍射现象最不明显,由于当孔缝的宽度相同,波长越大时越容易发生衍射现象,故A的波长最大,C的波长最短,故C的频率最大.

故答案为:干涉;C.

点评:掌握了干涉和衍射图象的特点和发生干涉和衍射的条件才能顺利解决此类题目.

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