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2015-2016高三物理一轮复习机械振动与机械波专项练习

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2016-01-28

1.【详细分析】(1)双缝干涉条纹间距Δx=λ,红光波长长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,即Δx1>Δx2。相邻条纹间距Δx==2.1 mm=2.1×10-3 m,根据Δx=λ可得d==0.3 mm。

(2)(ⅰ)两列波的振幅均为8 cm,故偏离平衡位置位移为16 cm的质点应为两列波的波峰

根据波形图可知,甲、乙的波长分别为

λ乙=60 cm,λ甲=50 cm

则甲、乙两列波的波峰坐标分别为

x甲=(50+k1×50)cm (k1=0,±1,±2,±3,…)

x乙=(50+k2×60)cm (k2=0,±1,±2,±3,…)

综上分析,所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为

x=(50+300n) cm (n=0,±1,±2,±3,…)

(ⅱ)偏离平衡位置位移为-16 cm对应为两列波的波谷相遇。t=0时

Δx=[50+(2n1+1)×]-[50+(2n2+1)×]

整理可得Δx=10(6n1-5n2)+5,其中n1、n2均为整数

波谷之间最小的距离为Δx′=5 cm

两列波相向传播,相对速度为2v=50 cm/s

所以出现偏离平衡位置位移为-16 cm的最短时间

t==0.1 s

答案 (1)> 0.3 (2)(ⅰ)x=(50+300n) cm (n=0,±1,±2,±3,…) (ⅱ)0.1 s

2.【详细分析】(1)由题图可知,a光的折射角大于b光的折射角,根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,故C错误;根据n=可知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,故A正确;a光的频率大于b光的频率,根据λ=可知,在真空中a光的波长小于b光的波长,故B正确;若改变光a光的折射率大,则折射光线a首先消失,故D正确;a光的波长小于b光的波长,分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故E错误。

(2)(ⅰ)由题意,O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP=λ=35 cm

解得λ=28 cm①

波速为v==28 m/s②

在t=5 s的时间间隔内,波传播的路程为s=vt=140 m③

由题意有s=PQ+④

解得PQ=133 cm⑤

(ⅱ)Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为

t1=t+T=6T+⑥

波源从平衡位置开始运动,每经过,波源运动的路程为A。

故t1时间内,波源运动的路程为s=25A=125 cm⑦

答案 (1)ABD (2)(ⅰ)133 cm (ⅱ)125 cm

3.【详细分析】(1)t=0.6 s时,物块的位移为y=0.1sin(2.5π×0.6)m=-0.1 m,则对小球h+|y|=gt2,解得h=1.7 m,选项a正确;简谐运动的周期是T== s=0.8 s,选项b正确;0.6 s内物块运动的路程是3A=0.3 m,选项ct=0.4 s=,此时物块在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,选项d错误。

(2)光路如图;

当光线从A点射出时,设折射角为r,由光的折射定律可知:n=,则A点到左端面的距离为x1=;若在B点发生全反射时,则sin C=,故B点离左端面的距离x2=Rtan C,联立解得A、B间的距离为Δx=x2-x1=R(-)

答案 (1)ab (2)R(-)

4.【详细分析】(1)任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s,则T=0.4 s,解得T=0.8 s。

从图象中可知λ=4 m,所以波速为v== m/s=5 m/s,故A错误;根据公式f=可得波的频率为1.25 Hz,B正确;x坐标为15 m的质点距波源Δx=3λ+λ,此时在波谷位置,经t=0.6 st=T,质点振动到平衡位置,C错误;x的坐标为22 m的质点距波源Δx=5λ+,此时在平衡位置向上运动,质点经过t=0.2 s即四分之一周期恰好位于波峰,D正确;当质点P位于波峰时,x坐标为17 m的质点距P的距离Δx=14 m即Δx=3λ+,此时坐标为17 m的质点恰好位于波谷,E正确。

(2)光路图如图所示,沿半径方向射入玻璃砖的光线,即光线①射到MN上时,根据几何知识,O处发生全反射,光线①左侧的光线,经球面折射后,射到MN上的角一定大于临界角,即在MN上发生全反射,不能射出,光线①右侧的光线射到MN上的角小于临界角,可以射出,如图光线③与球面相切,入射角θ1=90°,折射角即为γ,从MN上垂直射出。根据几何知识,底面透光部分的宽度OE=Rsin γ

答案 (1)BDE (2)Rsin γ

5.【详细分析】(1)玻璃对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大,由折射定律和反射定律可知M点为紫色、N点为红色,P点为红色,Q点为紫色,故A项正确。

(2)由波形图可知,波长λ=1.0 m,则波速为v==2.5 m/s

由波传播方向和质点振动方向可知,P点的振动方向沿y轴正方向。

答案 (1)A (2)2.5 m/s 沿y轴正方向

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