- 1 -课时 8 振动和波 光学请同学先画出本专题的知识结构，在此基础上，用请同学先画出本专题的知识结构，在此基础上，用 4545 分钟的时间完成以下作业分钟的时间完成以下作业 基础回顾：基础回顾： 1.简谐振动的特点是什么？2.振动图象和波动图象的特点是什么？它们有哪些不同之处？3物体发生全反射的条件有哪些？精题训练精题训练1.某同学看到一只鸟落在树枝上的 P 处，树枝在 10s 内上下振动了 6 次。鸟飞走后，他把 50g 的砝码挂在 P 处，发现树枝在 10 s 内上下振动了 12 次。将 50g 的砝码换成 500g 砝码后， 他发现树枝在 15 s 内上下振动了 6 次。你估计鸟的质量最接近 A.50 g B.200 g C.500 g D.550 g2.一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是 A.t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B.t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小C.t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大D.t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大3.一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，周期为 0.50s。某一时刻，离开平衡位置的位移都相 等的名质元依次为 P1,P2,P3,。已知 P1和 P2之间的距离为 20cm，P2和 P3之间的距离为 80cm，则 P1的振动传到 P2所需的时间为A.0.50sB.0.13sC.0.10sD.0.20s4一简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。下列说法正确的是- 2 -A由波形图可知该波的波长B由波形图可知该波的周期C经41周期后质元 P 运动到 Q 点D经41周期后质元 R 的速度变为零5.5.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到 F 点，已知入射方向与边AB的夹角为o30，E、F分别为边AB、BC的中点，则A该棱镜的折射率为 3B光在F点发生全反射C光从空气进入棱镜，波长变小D从F点出射的光束与入射到E点的光束平行6.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角 射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为 1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为 t1和 t2，则在 从 0逐渐增大至 90的过程中 A.t1始终大于 t2 B.t1始终小于 t2C.t1先大于后小于 t2 D.t1先小于后大于 t27.如图所示,声源S和观察者A都沿x轴正方向运动,相对于地面的速率分别为vS和vA,空气 中声音传播的速率为vP.设vSvP,vAvP,空气相对于地面没有流动. - 3 -（1）若声源相继发出两个声信号,时间间隔为 t.请根据发出的这两个声信号从声源传播到 观察者的过程,确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔 t.（2）请利用（1）的结果,推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的 声波频率间的关系式.8.一半径为 R 的 1/4 球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心 O 的竖直平面内3的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角。2/3R能力提高能力提高9.如图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况。已知池宽为 L，照明灯到池底的距离为 H。若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为时， 池底的光斑距离出液口。2H 4L（1）试求当液面高为时，池底的光斑到出液口的距离 x。2 3H- 4 -（2）控制出液口缓慢地排出液体，使液面以v0的速率匀速下降，试求池底的光 斑移动的速率答案及解析答案及解析精题训练- 5 -1.【答案答案】B【解析解析】振动周期公式kmT2，鸟在树枝上， 61021 1kmT，50g 的砝码在树枝上， 121022 2kmT，鸟的质量为 50g 的砝码的 4 倍，所以最接近 200g，所以 B 选项正确。2.【答案答案】D【解析解析】 在 t1时刻，摆球处于最大位移处，速度为零，在 t2时刻，摆球处于 平衡位置，速度最大，所以 A、B 选项错误，在 t3时刻摆球处于最大位移处，速度为零， cos0cos2 mgTlvmmgT，在 t4时刻，摆球处于平衡位置，速度最大， lvmmgTlvmmgTmm22 cos,cos，所以 D 选项正确。3.【答案答案】C【解析解析】由波的对称性，由图所示P1P2=20 cm，x1=10 cm，P2P3=80 cm，x2=40 cm，则得到2=x1+x2=50 cm，=100 cm，v= T= 5 . 0 1=2 m/st= vPP21= 220. 0=0.10 s，所以 C 选项正确。4.【答案答案】D 【解析解析】由波动图象可得出波长为 4 cm，波沿 x 轴正方向传播，经过 1/4 周期后，质元 P 运 动到最大位移处，不随波逐流，质元 R 运动到负向最大位移处，速度为零，所以 A、D 选项正5.【答案答案】AC【解析解析】在 E 点作出法结线可知入射角为 60o ，折射角为 30o，折射率为3；由光路的可逆性可知，在 BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错；由公式n介介 介，可知 C 对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故 D 错。- 6 -6.【答案答案】B【解析解析】解析：设折射角为 ，玻璃砖的厚度为 h，由折射定律 n= ，且 n= ，在玻璃sinsincv砖中的时间为 t= ，联立解得 t2，红光频率较小， 为零时，t1t2， 为hvcosn4n2 - sin290时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入 为其它特殊值，仍然有t1t2，故 B 对。7.【解析解析】（1）设t1、t2为声源S发出的两个信号的时刻,t1、t2为观察者接收到两个信号的时刻, 则第一个信号经过（t1t1）时间被观察者A接收到,第二个信号经过（t2t2）时间被 观察者A接收到.且t2t1t t2t1t设声源发出第一个信号时,S、A两点间的距离为L,两个声信号从声源传播到观察者的过程中,它 们运动的距离关系如图所示.可得vP（t1t1）LvA（t1t1）vP（t2t2）LvA（t2t1）vSt由以上各式,得 tAs vvvv t- 7 -（2）设声源发出声波的振动周期为T,这样,由以上结论,观察者接收到的声波振动的周期T为TAs vvvv T由此可得,观察者接收到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为fsA vvvv f 8.【解析解析】设入射光线与 1/4 球体的交点为 C，连接 OC，OC 即为入射点的法线。因此，图中的角 为入射角。过 C 点作球体水平表面的垂线，垂足为 B。依题意，COB=。又由OBC 知 sin= 3 2设光线在 C 点的折射角为，由折射定律得sin3sin 由式得30由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角 (见图)为 30。由折射定律得sin1 sin3 因此，解得.3sin260能力提升9.【解析解析】解法一：由几何关系知：xlL hH由折射定律得： 2222Lln LHlh - 8 -代入，得：2Hh 4Ll 22224LHn LH 2LxhH解法二：由几何关系知：xlL hH液面高度变化，折射角不变，由，得：2Hh 4Ll 2lL hH2LxhH解得： 3Lx xh2LvvH