内容正文:
高二下学期第一次月考物理试题
一、单项选择题(每小题3分,共8小题24分)
1. 如图所示,子弹以速度v垂直射入五个宽度相同的木块且恰好击穿第五个木块,通过前三个木块所用的时间为t,已知子弹可看作质点,沿虚线做匀减速直线运动。则( )
A. 子弹从D到F的时间为
B. 子弹通过D点时速度的大小
C. 子弹通过第五个木块所需要的时间
D. 以上说法都不正确
2. 如图所示,将灯笼用三根轻质细线悬挂,细线一端固定在天花板上,与竖直方向的夹角为,细线一端悬挂在竖直墙壁上,与竖直墙壁间的夹角为。现保持灯笼位置不变,将细线缓慢调节至水平。下列关于细线的拉力、细线的拉力的判断正确的是( )
A. 一直增大,一直减小 B. 一直减小,一直增大
C. 一直增大,先减小后增大 D. 一直减小,先减小后增大
3. 如图所示,弹簧振子在光滑水平杆上的MN之间做往复振动,振幅为A,周期为T,O为平衡位置,P0为ON的中点,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用
B. 弹簧振子每经过时间,通过的距离均为A
C. 振子由O运动至P0,所用的时间为
D. 振子由N向O运动过程中,回复力和位移逐渐减小
4. 如图甲所示,一力传感器固定在天花板上,将单摆悬绳一端固定在传感器上的O点。时刻将摆球拉到A点由静止释放,让其在A、C之间来回摆动(摆角小于),其中B点为最低点。图乙表示细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线,忽略空气阻力,取。下列说法正确的是( )
A. 单摆的周期为 B. 根据所给数据不能求出摆球的质量
C. 摆球所受合力提供其回复力 D. 单摆的摆长为
5. 如图甲所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统,小球浸没在水中。当圆盘静止时,让小球在水中振动,其阻尼振动的频率约为0.3Hz。现使圆盘以频率匀速转动,待小球振动达到稳定后记录数据。改变圆盘转动频率,记录小球的振幅A与圆盘的频率之间关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 圆盘的频率只能为0.3Hz
B. 振动系统的固有频率约为0.3Hz
C. 增大圆盘的转动频率,小球的振幅变大
D. 增大圆盘的转动频率,小球的振幅变小
6. 一列简谐横波沿轴传播,图甲是时的波形图。平衡位置位于处的质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 波沿轴负方向传播
C. 质点在内随波向前运动的路程为
D. 平衡位置位于处的质点在时的位移为
7. 平板光学镜片采用激光内雕工艺时,两束频率相同的激光从空气中对称斜射入镜片的上表面,入射光线与镜片界面的夹角均为。折射光线在镜片内部相交于一点,该交点与两个入射点、恰好构成等边三角形。已知,,则镜片对该激光的折射率为( )
A. B. C. D.
8. 两列简谐波a、b沿x轴相向而行,波速均为,两波源分别位于A、B处,时的波形如图所示。P为A、B间的一点,下列说法正确的是( )
A. 简谐波a的频率为2Hz
B. 简谐波b的周期为2s
C. P点的起振方向向下
D. s时,质点P的位移为0
二、多项选择题(每小题4分,共4小题16分,错选或多选不得分,漏选得2分)
9. 如图所示,从斜面上某一位置先后由静止释放四个小球。相邻两小球释放的时间间隔为,某时刻拍下小球所处位置的照片,测出。则( )
A. 小球从A点释放
B. 所有小球的加速度大小为
C. B点小球的速度大小为
D. C点小球速度是B、D点小球速度之和的一半
10. 如图所示,一束激光从玻璃砖的上表面斜射入玻璃砖,入射角,折射角,玻璃砖的厚度为h,光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖对该激光的折射率
B. 玻璃砖对该激光的全反射临界角为
C. 激光从玻璃砖上表面传播到下表面所需的时间
D. 增大入射角,激光可能在玻璃砖下表面发生全反射
11. 甲图是一列简谐波在t=0时刻的波形图,P、Q是该波上的两个质点,乙图是质点Q的振动图像,则下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. t=0.75s时,质点P恰好传播到Q点
C. 0~0.75s内,质点Q运动的路程为30cm
D. 质点P的振动方程为
12. 下列说法正确的是( )
A. 图①为两列频率相同,振幅相同的相干水波于某时刻叠加。实线和虚线分别表示波峰和波谷,则此时点正处于平衡位置且向下运动
B. 图②S为在水面上振动的波源,为在水面上的两块挡板,要使处水也能发生振动,则波源的频率应该变小
C. 图③是一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅与驱动力的频率的关系)图,由此判断出该单摆摆长约为
D. 图④救护车向右运动的过程中,A、B两人听到警笛声的频率相同
三、实验题(共2小题14分)
13. 在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,然后画出玻璃砖与空气的两个界面和,如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针和。
(1)在插和时,应使挡住和的像,使挡住、的像和。
(2)用“插针法”找出与入射光线对应的折射光线,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线的垂线,垂足分别为C、D点,如图乙所示,则玻璃的折射率_______(用图中线段的字母表示)。
(3)为了减小实验误差,实验时的正确操作是( )
A.入射角应尽量小些
B.玻璃砖的宽度宜小一些
C.大头针应垂直地插在纸面上
D.大头针、及、之间的距离应适当小些
(4)该同学在画界面时,不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些,如图丙所示,则他测得折射率_______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
14. 某探究小组借助手机的计时器和测角度软件来测量当地的重力加速度,实验装置如图甲所示,两根长度均为的细线系在小球的顶端,构成双线摆。请回答下列问题:
(1)让双线摆垂直于纸面做小角度摆动,用手机的计时器测小球摆动的周期:小球某次摆到最低点时开始计时,并计数为1,第二次摆到最低点时计数为2,当小球第次摆到最低点时停止计时,若手机计时器测得的总时间为,则双线摆摆动的周期________。
(2)若其他操作正确,只是在测周期时,将小球摆动到最低点的次数多数了一次,则利用单摆周期公式得到的重力加速度比真实值________(选填“大”或“小”)。
(3)现利用图像处理数据,多次改变细线的两个悬点、间的距离,用手机测角度软件测出细线与竖直方向的夹角,重复实验多次,得到多组、,作图像,如图乙所示,若图像的斜率为,则当地的重力加速度________(用、、表示)。该方法________(选填“能”或“不能”)消除因未知小球重心到其顶端的距离而造成的误差。
四、解答题(共4小题46分)
15. 如图,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,波源M、N分别位于x轴和1.2m处,波速均为0.8m/s。求
(1)M波的周期;
(2)稳定后PQ之间有几个振动减弱点(P、Q除外)。
16. 导光管采光系统是一套采集天然光并经管道传输到室内的采光系统,如图为过系统中心轴线的截面图。上面部分是收集阳光的半径为的某种均匀透明材料的采光半球,为球心,下面部分是内侧涂有反光涂层的高度为的空心导光管,直径为两部分的分界线,导光管与垂直。平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与竖直方向成角射入圆面。已知采光半球对该单色光的折射率为,空气中的光速为,求:
(1)直径上有光照射的长度;
(2)从点入射的光在采光系统中传播的时间。
17. 一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.05s时,其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示,求:
(1)这列波可能具有的波速;
(2)当波速为280m/s时,波的传播方向如何?以此波速传播时,x=8m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少?
18. 由一个直角三角形和一个四分之一圆组成的光学柱状玻璃组件的横截面如图,圆弧的半径为,。一束单色光垂直于边从边中点射入,恰好在边上的点发生全反射,经点反射后的光线恰好经过点,已知光在真空中的传播速度为。
(1)求柱状玻璃组件对该单色光的折射率;
(2)请画出光通过柱状玻璃组件的光路图;
(3)求光在柱状玻璃组件中从点射入至最后射出过程的传播时间。
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高二下学期第一次月考物理试题
一、单项选择题(每小题3分,共8小题24分)
1. 如图所示,子弹以速度v垂直射入五个宽度相同的木块且恰好击穿第五个木块,通过前三个木块所用的时间为t,已知子弹可看作质点,沿虚线做匀减速直线运动。则( )
A. 子弹从D到F的时间为
B. 子弹通过D点时速度的大小
C. 子弹通过第五个木块所需要的时间
D. 以上说法都不正确
【答案】C
【解析】
【详解】A.设每个木块宽度为,子弹加速度大小为,初速度,末速度。对初速度为0的匀加速直线运动(逆过程),由得,位移对应的运动时间
子弹通过前3个木块(,总位移)的时间为,总位移,位移为,因此
整理得
的时间为,故A错误;
B.点速度满足,初速度满足,因此,故B错误;
CD.第五个木块为,位移为,逆过程中第一段的时间就是原过程第五个木块的时间,即为,故C正确,D错误。
故选C。
2. 如图所示,将灯笼用三根轻质细线悬挂,细线一端固定在天花板上,与竖直方向的夹角为,细线一端悬挂在竖直墙壁上,与竖直墙壁间的夹角为。现保持灯笼位置不变,将细线缓慢调节至水平。下列关于细线的拉力、细线的拉力的判断正确的是( )
A. 一直增大,一直减小 B. 一直减小,一直增大
C. 一直增大,先减小后增大 D. 一直减小,先减小后增大
【答案】C
【解析】
【详解】对三根细线的结点受力分析,如图所示
三个力合力为零,将这三个力进行适当平移可构成一个首尾相接的矢量三角形,画出各力变化的动态三角形如图所示
由图可知,一直增大,先减小后增大。
故选C。
3. 如图所示,弹簧振子在光滑水平杆上的MN之间做往复振动,振幅为A,周期为T,O为平衡位置,P0为ON的中点,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用
B. 弹簧振子每经过时间,通过的距离均为A
C. 振子由O运动至P0,所用的时间为
D. 振子由N向O运动过程中,回复力和位移逐渐减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力的作用,回复力是效果力,由其他力提供,故A错误;
B.弹簧振子每经过时间,通过的距离不一定为A,可能为0,故B错误;
C.由简谐振动位移关系式有
当时,有,
解得,故C错误;
D.由简谐振动的回复力公式,则振子由N向O运动过程中,回复力和位移逐渐减小,故D正确。
故选D。
4. 如图甲所示,一力传感器固定在天花板上,将单摆悬绳一端固定在传感器上的O点。时刻将摆球拉到A点由静止释放,让其在A、C之间来回摆动(摆角小于),其中B点为最低点。图乙表示细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线,忽略空气阻力,取。下列说法正确的是( )
A. 单摆的周期为 B. 根据所给数据不能求出摆球的质量
C. 摆球所受合力提供其回复力 D. 单摆的摆长为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图乙可知,时刻小球处于A点,,小球处于C点,,小球第一次回到A点,则单摆的周期为,故A错误;
D.根据单摆周期公式
可得单摆的摆长为,故D正确;
C.摆球所受重力沿切线方向的分力提供其回复力,故C错误;
B.设小球在最高点时,细线与竖直方向的夹角为,此时有
小球在最低点时,根据牛顿第二定律可得
其中;小球从最高点到最低点过程,根据动能定理可得
联立以上式子可得小球的质量为,故B错误。
故选D。
5. 如图甲所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统,小球浸没在水中。当圆盘静止时,让小球在水中振动,其阻尼振动的频率约为0.3Hz。现使圆盘以频率匀速转动,待小球振动达到稳定后记录数据。改变圆盘转动频率,记录小球的振幅A与圆盘的频率之间关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 圆盘的频率只能为0.3Hz
B. 振动系统的固有频率约为0.3Hz
C. 增大圆盘的转动频率,小球的振幅变大
D. 增大圆盘的转动频率,小球的振幅变小
【答案】B
【解析】
【详解】A.圆盘带动T形支架,为振动系统提供驱动力,其转动频率f是驱动力的频率。根据图乙可知,驱动力频率f是变化的,并非只能为0.3Hz,故A错误;
B.图乙是受迫振动的共振曲线。当驱动力的频率f等于振动系统的固有频率f0时,振幅A最大,发生共振。从图中可以看出,当驱动力的频率约为0.3Hz时,振幅最大,说明振动系统的固有频率约为0.3Hz,故B正确;
C.从图乙中可以看出,当驱动力频率f小于固有频率时,增大圆盘的转动频率,小球的振幅变大;当驱动力频率f大于固有频率时,增大圆盘的转动频率,小球的振幅变小,故C错误;
D.从图乙中可以看出,当驱动力频率f小于固有频率时,增大圆盘的转动频率,小球的振幅变大,故D错误。
故选B。
6. 一列简谐横波沿轴传播,图甲是时的波形图。平衡位置位于处的质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 波沿轴负方向传播
C. 质点在内随波向前运动的路程为
D. 平衡位置位于处的质点在时的位移为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图知,
波速为,故A错误;
B.由乙图知时,质点的向正y轴方向振动,故结合波动图像知波沿轴正方向传播,故B错误;
C.质点不随波迁移,故C错误;
D.由时的波形图
处的质点的位移为
经
因PQ间距,由
Q质点向上振动回到平衡位置,再经到达波峰,最后经到达
故D正确。
故选D。
7. 平板光学镜片采用激光内雕工艺时,两束频率相同的激光从空气中对称斜射入镜片的上表面,入射光线与镜片界面的夹角均为。折射光线在镜片内部相交于一点,该交点与两个入射点、恰好构成等边三角形。已知,,则镜片对该激光的折射率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】入射光线与界面夹角为,则入射光线与法线的夹角即入射角为
由题意为等边三角形,所以
折射光线与法线的夹角即折射角为
根据折射定律
故选A。
8. 两列简谐波a、b沿x轴相向而行,波速均为,两波源分别位于A、B处,时的波形如图所示。P为A、B间的一点,下列说法正确的是( )
A. 简谐波a的频率为2Hz
B. 简谐波b的周期为2s
C. P点的起振方向向下
D. s时,质点P的位移为0
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图可知,简谐波a波长,简谐波b波长,根据波长公式
可知波a的频率,波b的周期,故AB错误;
C.根据波形图随时间平移,可知简谐波先到P点,根据同侧法,此时P点起振方向向上,故C错误;
D.根据波形图平移时,波a在P点时,恰好是平衡位置,简谐波b在P点时,也是平衡位置,故质点P的位移为0,故D正确。
故选D。
二、多项选择题(每小题4分,共4小题16分,错选或多选不得分,漏选得2分)
9. 如图所示,从斜面上某一位置先后由静止释放四个小球。相邻两小球释放的时间间隔为,某时刻拍下小球所处位置的照片,测出。则( )
A. 小球从A点释放
B. 所有小球的加速度大小为
C. B点小球的速度大小为
D. C点小球速度是B、D点小球速度之和的一半
【答案】BCD
【解析】
【详解】B.根据逐差法
解得,所有小球的加速度大小为,故B正确;
A.根据位移公式
代入数据解得,故A错误;
C.B点小球的速度大小为,故C正确;
D.C点是BD段的中间时刻,小球做匀变速直线运动,根据平均速度的推论知,C点小球速度是B、D点小球速度之和的一半,故D正确。
故选BCD。
10. 如图所示,一束激光从玻璃砖的上表面斜射入玻璃砖,入射角,折射角,玻璃砖的厚度为h,光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖对该激光的折射率
B. 玻璃砖对该激光的全反射临界角为
C. 激光从玻璃砖上表面传播到下表面所需的时间
D. 增大入射角,激光可能在玻璃砖下表面发生全反射
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由折射定律可得,故A错误;
B.由临界角公式
可得临界角为,故B正确;
C.激光在介质中传播的速率为
传播的距离为
激光从上表面传播到下表面所需的时间
联立得,故C正确;
D.激光在玻璃砖下表面的入射角等于激光在玻璃砖上表面的折射角,根据光路可逆,增大,激光在玻璃砖下表面也不会发生全反射,故D错误。
故选BC。
11. 甲图是一列简谐波在t=0时刻的波形图,P、Q是该波上的两个质点,乙图是质点Q的振动图像,则下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. t=0.75s时,质点P恰好传播到Q点
C. 0~0.75s内,质点Q运动的路程为30cm
D. 质点P的振动方程为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图乙知,t=0时刻质点Q沿y轴负方向运动,结合图甲,由同侧法知,该波沿x轴正方向传播,故A正确;
B.波动中各质点不随波迁移,只在平衡位置附近做简谐运动,故B错误;
C.由图乙知,振幅A=20cm,周期T=2s,质点Q在t=0时刻处于平衡位置,则经过
通过的路程,故C错误;
D.由图甲知,t=0时刻质点P位于波峰,则质点P的振动方程故D正确。
故选AD。
12. 下列说法正确的是( )
A. 图①为两列频率相同,振幅相同的相干水波于某时刻叠加。实线和虚线分别表示波峰和波谷,则此时点正处于平衡位置且向下运动
B. 图②S为在水面上振动的波源,为在水面上的两块挡板,要使处水也能发生振动,则波源的频率应该变小
C. 图③是一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅与驱动力的频率的关系)图,由此判断出该单摆摆长约为
D. 图④救护车向右运动的过程中,A、B两人听到警笛声的频率相同
【答案】BC
【解析】
【详解】A.c点是波峰和波谷叠加,两列波的振动相互抵消,即c点处于平衡位置不动,故A错误;
B.要使A处水也能发生振动,要求波要发生衍射,由波长越长,越容易衍射,可知
由于v相同,频率f越小,波长越长,波越容易发生衍射,因此要使处水也能发生振动,则波源的频率应该变小,故B正确;
C.由图③知当时发生共振,则单摆的周期
结合
解得,故C正确;
D.图④救护车向右运动的过程中,根据多普勒效应可知,A听到警笛声的频率变高,B听到警笛声的频率变低,故D错误。
故选BC。
三、实验题(共2小题14分)
13. 在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,然后画出玻璃砖与空气的两个界面和,如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针和。
(1)在插和时,应使挡住和的像,使挡住、的像和。
(2)用“插针法”找出与入射光线对应的折射光线,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线的垂线,垂足分别为C、D点,如图乙所示,则玻璃的折射率_______(用图中线段的字母表示)。
(3)为了减小实验误差,实验时的正确操作是( )
A.入射角应尽量小些
B.玻璃砖的宽度宜小一些
C.大头针应垂直地插在纸面上
D.大头针、及、之间的距离应适当小些
(4)该同学在画界面时,不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些,如图丙所示,则他测得折射率_______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】 ①. ②. C ③. 偏小
【解析】
【详解】(2)[1]根据几何关系入射角正弦值为
折射角正弦值为
且,根据折射定律有
(3)[2]A.为减小实验误差,入射角应尽量大些,故A错误;
B.为减小实验误差,玻璃砖的宽度宜大一些,故B错误;
C.为了便于大头针挡住前面大头针的像,大头针应垂直地插在纸面上,故C正确;
D.为减小实验误差,大头针、及、之间的距离应适当大些,故D错误。
故选C。
(4)[3]根据题意作出光路图
由图可知,入射角不变,但是折射角变大,根据折射定律可知,所测折射率偏小。
14. 某探究小组借助手机的计时器和测角度软件来测量当地的重力加速度,实验装置如图甲所示,两根长度均为的细线系在小球的顶端,构成双线摆。请回答下列问题:
(1)让双线摆垂直于纸面做小角度摆动,用手机的计时器测小球摆动的周期:小球某次摆到最低点时开始计时,并计数为1,第二次摆到最低点时计数为2,当小球第次摆到最低点时停止计时,若手机计时器测得的总时间为,则双线摆摆动的周期________。
(2)若其他操作正确,只是在测周期时,将小球摆动到最低点的次数多数了一次,则利用单摆周期公式得到的重力加速度比真实值________(选填“大”或“小”)。
(3)现利用图像处理数据,多次改变细线的两个悬点、间的距离,用手机测角度软件测出细线与竖直方向的夹角,重复实验多次,得到多组、,作图像,如图乙所示,若图像的斜率为,则当地的重力加速度________(用、、表示)。该方法________(选填“能”或“不能”)消除因未知小球重心到其顶端的距离而造成的误差。
【答案】(1)
(2)大 (3) ①. ②. 能
【解析】
【小问1详解】
从第1次摆到最低点到第次摆到最低点,共存在个时间间隔;小球摆动一个周期会两次经过最低点,因此相邻两次经过最低点的时间间隔为,可得总时间满足: ,整理得周期 。
【小问2详解】
若多数了一次,计算得到的偏大,得出的周期偏小。根据单摆周期公式变形得,偏小会使计算出的重力加速度比真实值大。
【小问3详解】
[1]设小球重心到小球顶端的距离为,可得双线摆的等效摆长
代入单摆周期公式
两边平方得:
因此图像的斜率,整理得。
[2]由推导可知,重心距离只影响图像的截距,不影响斜率,重力加速度的值与无关,因此该方法能消除未知重心距离带来的误差。
四、解答题(共4小题46分)
15. 如图,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,波源M、N分别位于x轴和1.2m处,波速均为0.8m/s。求
(1)M波的周期;
(2)稳定后PQ之间有几个振动减弱点(P、Q除外)。
【答案】(1)0.5s
(2)2
【解析】
【小问1详解】
由波形图可知
又
得
【小问2详解】
两波源同步振动,振动减弱点条件为
又
得或
即有两个振动减弱点。
16. 导光管采光系统是一套采集天然光并经管道传输到室内的采光系统,如图为过系统中心轴线的截面图。上面部分是收集阳光的半径为的某种均匀透明材料的采光半球,为球心,下面部分是内侧涂有反光涂层的高度为的空心导光管,直径为两部分的分界线,导光管与垂直。平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与竖直方向成角射入圆面。已知采光半球对该单色光的折射率为,空气中的光速为,求:
(1)直径上有光照射的长度;
(2)从点入射的光在采光系统中传播的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
从C点射入的光线,根据折射定律有
得
则直径上有光照射的长度
【小问2详解】
由几何知识可得,从点入射的光在采光半球中运动的路程
速度
在采光球中运动时间
光线进入导光管有
可得
由几何知识得,光线在导光管中运动的路程
时间
得
17. 一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.05s时,其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示,求:
(1)这列波可能具有的波速;
(2)当波速为280m/s时,波的传播方向如何?以此波速传播时,x=8m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少?
【答案】(1)(40+160n)m/s,(120+160n)m/s(n=0,1,2,3…)
(2)沿x轴负向传播,2.1×10-2s
【解析】
【小问1详解】
若波沿x轴正向传播,则(n=0,1,2,3…)
所以(n=0,1,2,3…)
若波沿x轴负向传播,则(n=0,1,2,3…)
所以(n=0,1,2,3…)
【小问2详解】
当波速为280m/s时,有
解得
所以波沿x轴负向传播,所以质点P第一次达到波谷所需最短时间为
18. 由一个直角三角形和一个四分之一圆组成的光学柱状玻璃组件的横截面如图,圆弧的半径为,。一束单色光垂直于边从边中点射入,恰好在边上的点发生全反射,经点反射后的光线恰好经过点,已知光在真空中的传播速度为。
(1)求柱状玻璃组件对该单色光的折射率;
(2)请画出光通过柱状玻璃组件的光路图;
(3)求光在柱状玻璃组件中从点射入至最后射出过程的传播时间。
【答案】(1)
(2) (3)
【解析】
【小问1详解】
几何关系可知
因为光恰好在D点发生全反射,则临界角
因为
解得
【小问2详解】
几何关系可知,大于临界角C,故光在O点发生全反射,故光路图如下
【小问3详解】
由几何关系得,,
光在玻璃中的路程
光在玻璃中的传播速度
则该单色光在玻璃中时间
联立解得
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