下列的成语、俗语在一定程度上反映了人类对自然现象的认识,其中从物理学的角度分析正确的是 ( ) A.“一叶障目”说明光能发生衍射现象
B.“镜花水月”说明平面镜成的像是虚像
C.“海市蜃楼”说明光能发生干涉现象
D.“随波逐流”说明在波的传播过程中质点将沿波速方向随波迁移
答案:B “一叶障目”,一枝树叶挡住了眼睛,说明光沿直线传播,A错误;“镜花水月”,从平面镜中看到的花、从水中看到的月亮都是虚幻的,说明平面镜成像的特点,B正确;“海市蜃楼”是光的全反射现象形成的,C项错误;在波的传播过程中,各质点只在平衡位置附近往复运动,并不随波迁移,D项错误。
2、下列说法正确的是 ( )
A. 无线电波没有偏振现象
B.测定某恒星特定元素发出光的频率,对比地球上该元素的发光频率,可以推算该恒星远离地球的速度
C.相对论认为真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的
D.狭义相对性原理指出,在不同的参考系中,一切物理规律都是相同的
答案:BD 无线电波属于横波,有偏振现象,A项错误;根据多普勒效应,当观察者和波源的距离发生变化时,波的频率将发生变化,所以根据某恒星特定元素发出光的频率,对比地球上该元素的发光频率,可以推算该恒星远离地球的速度,B项正确;根据狭义相对论的两个基本假设可判断C错D正确。本题正确选项BD。
3、(上海市崇明县2012年期末)有一个单摆,在竖直平面内做小摆角振动,周期为2s.如果从单摆向右运动通过平衡位置时开始计时,在t=1.4s至t=1.5s的过程中,摆球的 ( )
A.速度向右在增大,加速度向右在减小
B.速度向左在增大,加速度向左也在增大
C.速度向左在减小,加速度向右在增大
D.速度向右在减小,加速度向左也在减小
答案:C 在t=1.4s至t=1.5s的过程中,摆球处于从平衡位置向左最大位移运动的过程中,所以速度向左在减小,加速度向右在增大,C项正确。
4、(改编)如图为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图,波速为4m/s。图中“A、B、C、D、E、F、G、H”各质点中,( )
A.沿y轴正方向速率最大的质点是D
B.沿y轴正方向加速度最大的质点是B
C.经过△t=0.5s质点D将向右移动2m
D.经过△t=2.5s,质点D的位移是2.0m
答案:
A 在平衡位置的质点速率最大,又从传播方向可以判断,质点D向上振动,质点H向下振动,所以A项正确;在最大位移处的质点加速度最大,加速度的方向与位移方向相同,B质点的加速度方向向下,B项错误;D质点只能在平衡位置两侧上下振动,并不随波迁移,C项错误;波传播的周期,经过△t=2.5=2.5T,质点D仍位于平衡位置,所以位移为0,D项错误。本题正确选项A。
5、(改编)一列简谐横波,某时刻的波形图象如图甲所示,从该时刻开始计时,波上A质点的振动图象如图乙所示,则
A.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为1.25Hz
B.若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定的干涉现象,则该波所遇到的波的波长一定为20m
C.若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20m大很多
D.从该时刻起,质点P将比质点Q先回到平衡位置
答案:AB 这列波的周期为0.8s,频率为1.25Hz。根据稳定干涉的条件知,两列波的频率必须相等,故A项正确;同种介质中波的传播速度相等,若两列波的频率相等,则波长必定相等,B项正确;根据发生明显衍射的条件知,C项错误;此时刻质点A向上振动,可以判断波沿x轴负方向传播,进一步判断质点P向下振动,D项错误。本题正确选项D。
6、图示是一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0.05s时刻的波形图。已知波的传播速度v=2m/s,则在s=1.5m处的质点振动的函数表达式及其在此后4.25s内通过的路程s分别为 ( )
A.,s=5cm
B.,s=5cm
C.,s=85cm
B.,s=85cm
答案:
D 由题意知=1s,故在0时刻的波形如下图虚线所示。故在x=1.5m处的质点的振动函数为;又因为,所以s=17A=85cm,答案D正确。
7、一束由光子能量较大的a光和光子能量较小的b光复合在一起的光线,由空气射向一块平行平面玻璃砖,经折射后分成两束。在下列四个光路图中可能正确的是( )
答案:
A解析:因是平行玻璃砖,则光线射入玻璃时的折射角与由玻璃出射时的入射角相同,由折射率知,光线由空气射入玻璃时的入射角与由玻璃射入空气的折射角相同,因此玻璃砖两侧的出射光线和入射光线平行,C、D错;a光的光子能量大,则a光频率大,玻璃对频率较大的a光偏折程度大,故A项正确。
8、如图所示,容器中盛有水,PM为水面,从A点发出一束白光,射到水面上的O点后,折射光发生了色散照到器壁上a、b之间,对应a、b两种颜色的单色光,则( )
A.由A到O,a光的传播时间等于b光的传播时间
B.若发光点A不变而入射点O向左移,则b光可能发生全反射
C.a光和b光分别通过同一单狭缝,a光在屏上产生的中心亮条纹比b光窄.
D.用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验,a光的条纹间距较宽
答案:
D 根据知,b光的折射率大于a光的折射率;再根据知,b光在介质中的传播速度小,所以从A至O传播的时间长,A项错误;当O点向左移动时,光线的入射角减小,故都不可能发生全反射,B项错误;a光折射率小光的频率也小,而波长长,故两色光分别通过同一单狭缝,a光在屏上产生的中心亮条纹较宽,用两色光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验,a光的条纹间距较宽,C项错误D项正确。
9、
(原创)如图所示,直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上,∠BAC=,从点光源S发出的一细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上,适当调整入射光SO的方向,当SO与AC成α角时,其折射光与镜面发生一次反射,从AC面射出后恰好与SO重合,则 ( ) A.此棱镜的折射率为
B.此棱镜的折射率为
C.增大α角,光线有可能因在AC面上发生全反射无法进入棱镜
D.减小α角,光线有可能因在AC面上发生全反射无法进入棱镜
答案:
A 根据光路可逆原理知,光线经AC面折射后垂直于BC(如图所示),所以折射角为90?-β角,又入射角为90?-α,根据折射定律得,A项正确B项错误;发生全反射的条件之一是,光由光密介质进入光疏介质,故CD项均错误。
10、如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。下列说法正确的是 ( )
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0.15 s,质点P沿x轴的正方向传播了3 m
D.经过0.1 s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向
答案:
AB 由振动图像知,t=0时刻,质点P向下振动,故波向右传播,A项正确。波速m/s=20m/s,B项正确;在波动过程中质点不会随波传播,C项错;经过0.1s=,质点Q的振动状态与0时刻相反,运动沿y轴负方向,D项错误。
11、利用单摆估测某地重力加速度的实验中,用摆长l和周期T描述重力加速度的表达式为g=___________________,若实验中测得g值偏小,则可能的原因是___________________________(写出两个即可)
答案:,见精析
解析:根据得:。
因为小球的摆长为,其中为线的长度,若测量摆长时只计算了绳长,没有计入小球的半径,可导致g偏小;如测周期时少记了全振动的次数,使测量的周期T变大,也会使测量的g值偏小。
12、
某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像,且P2的像挡住P1的像。如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失。此时只需测量出_______________________________,即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率________________。
答案:玻璃砖直径边绕O点转过的角度,
解析:由题意可知,当玻璃砖转过某一角度θ时,刚好发生全反射,在直径边一侧观察不到P1、P2的像,做出如图所示的光路图可知,当转过角度θ时有。
13、在观察光的双缝干涉现象的实验中:
(1)将激光束照在如图所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是下图中的( )
(2)换用间隙更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的条纹宽度将________;保持双缝间隙不变,减小双缝到光屏的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上空格均选填“变宽”、“变窄”或“不变”)。
答案:(1)( A )(2)变宽;变窄。
精析:(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹,(A)图正确;
(2)根据知,双缝间的距离d减小时,条纹间距变宽;当双缝到屏的距离L减小时,条纹间距变窄。
14、下图为一列横波在某时刻的波动图象,此波中d质点到达波谷的时间比e质点早0.05s。
(1)求此列波的传播方向和波速是多大?
(2)Δt=1.5s内a质点通过的路程是多少?
(3)画出从图示时刻起x=3m处质点的振动图象。
答案:(1)从题意知,图示时刻质点d向下振动,所以波向右传播。周期T=4×0.05s=0.2s
波速
(2) Δt=1.5s=7.5T,故在此时间内质点a通过的路程为30A=150cm=1.50m。
(3) 图示时刻x=3m处的质点位于平衡位置且向下振动,则从图示时刻起x=3m处质点的振动图象为
15、如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。下列说法正确的是_________
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0.15 s,质点P沿x轴的正方向传播了3 m
D.经过0.1 s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向
E.经过0.35 s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
答案:
ABE解析:(1)由振动图像知,t=0时刻,质点P向下振动,故波向右传播,A项正确。波速m/s=20m/s,B项正确;在波动过程中质点不会随波传播,C项错;经过0.1s=,质点Q的振动状态与0时刻相反,运动沿y轴负方向,D项错误。质点Q向上运动,经过0.35s=,质点P在正向最大位移处,质点Q一定不在最大位移处,E项正确。
16、
如图所示,一个横截面为直角三角形的三棱镜,?A=30°,?C=90°.三棱镜材料的折射率是 n=.一束与BC面成θ=30°角的光线射向BC面。 ①试通过计算说明在AC面下方能否观察到折射光线?
②作出三棱镜内完整的光路图,指出最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角。
答案:①不能观察到折射光线
②光路如图,最终出射光线与最初的入射光线之间的夹角为120°
①由折射定律: 在BC界面:sin60°=sinγ
解得 γ=30°
由临界角公式得sinC=
所以全反射临界角C<60°
而光线在AC面上的入射角为60°?>C,故光线在AC界面发生全反射,在AC面下方不能观察到折射光线
②光路如图所示,最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角为120°。
17、如图所示,有一列传播的简谐横波,x=0与x=1cm处的两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示。则这列波的 ( )
A.波长一定是4 cm
B.周期一定是4 s
C.振幅一定是2 cm
D.传播速度一定是1 cm/s
答案:BC根据振动图象可知周期是4 s,振幅是2 cm,BC正确;由于波的周期性,不能确定波长,因此也无法确定波速,AD错误。
18、如图所示,△ ABC为一直角三棱镜的截面,其顶角θ=30°,P为垂直于直线BCD的光屏。一束宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面,经三棱镜折射后在屏P上形成一条光带。 ①以图中编号为a、b、c的三条光线为代表画出光束经棱镜折射的光路示意图;
②若从AC面出射的光线与原来入射光线的夹角为30°,求棱镜的折射率。
①平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束,光路如图所示。
②图中θ1、θ2为AC面上入射角和折射角,根据折射定律,有
nsinθ1=sinθ2,
由题意知,出射光线与水平方向夹角
由几何关系得θ1=θ=30°
θ2=θ1+=60°
所以n==.