训练13 机械振动和机械波及光学中常考的2个问题1．(2012·天津卷，9(2))某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素．(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图13－16所示．这样做的目的是________(填字母代号)．图13－16A．保证摆动过程中摆长不变B．可使周期测量得更加准确C．需要改变摆长时便于调节D．保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L＝0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图13－17所示，则该摆球的直径为________mm，单摆摆长为________m.图13－17(3)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin5°＝0.087，sin15°＝0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号)．7\n2．(改编题)(1)一列简谐横波，某时刻的波形图象如图13－18甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图13－18乙所示，则( )．图13－18A．若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为1.25HzB．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20mC．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(2)在观察光的双缝干涉现象的实验中：①将激光束照在如图13－19乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的________．7\n图13－19②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，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”、“变窄”或“不变”)．3．(2012·南通模拟)(1)下列说法中正确的是( )．A．光的偏振现象说明光是一种纵波B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点D．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率小于声源发出的频率(2)如图13－20所示，S1、S2是两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别用图中实线和虚线表示．下列说法中正确的是( )．图13－20A．两列波的波长一定不同B．两列波的频率可能相同C．两列波叠加不能产生干涉现象D．B点的振动始终是加强的(3)如图13－21所示，OO′为等腰棱镜ABC的对称轴．两束频率不同的单色光a、b关于OO′对称，垂直AB面射向棱镜，经棱镜折射后射出并相交于P点，则此棱镜对光线a的折射率________(填“大于”、“等于”或“小于”)对光线b的折射率；这两束光从同一介质射向真空时，光束a发生全反射时的临界角________(填“大于”“等于”或“小于”)光束b发生全反射时的临界角．7\n图13－21(4)如图13－22所示，一列简谐波沿x轴传播，实线为t1＝0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2＝0.01s时的波形图．已知周期T>0.01s.图13－22①波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播；②求波速．4．(1)一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是________．A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D．上述说法都不正确(2)一列简谐横波由质点A向质点B传播．已知A、B两点相距4m，这列波的波长大于2m而小于20m．如图13－23甲、乙表示在波的传播过程中A、B两质点的振动图象．求波的传播速度．图13－237\n5．(1)下列说法中正确的是( )．A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐C．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线D．爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的(2)如图13－24所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝30°，棱镜材料的折射率n＝.在此截面所在的平面内，空气中的一条光线平行于底边AB从AC边上的M点射入棱镜，经折射射到AB边，光线从AC边进入棱镜时的折射角为________，试判断光线能否从AB边射出，________(填“能”或“不能”)．图13－24(3)一列简谐横波由P点向Q点沿直线传播，P、Q两点相距1m．图13－25甲、乙分别为P、Q两质点的振动图象，如图所示，如果波长λ>1m，则波的传播速度为多少？图13－25参考答案1．解析 (1)在“探究影响单摆周期的因素”实验中，要使单摆在摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项A、C正确，选项B、D错误．(2)摆球的直径d＝12mm＋0×0.1mm＝12.0mm摆长l＝L－＝0.9990m－0.0060m＝0.9930m.(3)单摆振动的摆角θ≤5°，当θ＝5°时，单摆振动的振幅A＝lsin5°＝0.087m＝8.7cm，且为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项A正确，选项B、C、D错误．7\n答案 (1)AC (2)12.0 0.9930 (3)A2．解析 (1)本题既考查了波的图象和振动图象，又考查了波的干涉和波的衍射现象．这列波的周期为0.8s，频率为1.25Hz.根据产生稳定干涉的条件知，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．(2)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确；(3)根据Δx＝λ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．答案 (1)AB (2)A (3)变宽 变窄3．解析 (4)①正②由题意知，λ＝8m①t2－t1＝T，v＝②联立①②式，代入数据解得，v＝100m/s③答案 (1)BC (2)AC (3)小于 大于 (4)①正②100m/s4．解析 (1)白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹．A正确．(2)由振动图象读出T＝0.4s，分析图象可知：t＝0时，质点A位于＋y方向最大位移处，而质点B则经过平衡位置向负y方向运动．所以A、B间距4＝(n＋)λ，λ＝m，其中n＝0,1,2，…因为这列波的波长大于2m，而小于20m，所以n有0、1两个可能的取值，即：λ1＝m，λ2＝m，因v＝，所以v1＝m/s或v2＝m/s.答案 (1)A (2)m/s或m/s5．(1)CD (2)30° 不能 (3)5m/s7\n7
