综合题15.0分
物理

选做题二

[物理——选修3-4]

19.在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=200m/s,已知t=0时,波刚好传播到x=40m处,如图所示.在x=400m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是_______。(填写正确答案标号。对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错一个扣3分,最低得分为0分)

20.如图所示,MN为竖直放置的光屏,光屏的左侧有半径为R、折射率为的透明半球体,O为球心,轴线OA垂直于光屏,O至光屏的距离OA=。一细束单色光垂直射向半球体的平面,在平面的入射点为B,OB=,求:

(i)光线从透明半球体射出时,出射光线偏离原方向的角度;

(ii)光线在光屏形成的光斑到A点的距离。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

A

解析

A. 波沿x轴正方向传播,运用波形平移法可知,图中 处质点的起振方向沿y轴负方向,则波源开始振动时方向沿y轴负方向。故A正确。

B. 由图读出波长为 周期为,由于,从开始经s时,的质点运动的路程 故B正确。

C. 接收器与 的距离为波传到接收器的时间为 故C错误。

D. 该波的频率为 ,若波源向x轴正方向运动,波源与接收器间的距离减小,根据多普勒效应可知,接收器收到波的频率增大,将大于Hz故D错误。

E. 只有两列波的频率相同相遇时才能产生稳定的干涉。该波频率为Hz,所以若该波与另一列频率为Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇,不能产生稳

考查方向

本题考查了机械振动、机械波、多普勒效应、干涉等有关知识。

解题思路

简谐波传播过程中,介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同,由图中 x处质点的振动方向读出各质点的起振方向,即可判断出波源开始振动时的方向.波在介质中匀速传播,由 求出波传到接收器的时间.质点在一个周期内通过的路程是四个振幅,根据时间与周期的关系,求出质点运动的路程.若波源向x轴正方向运动,接收器收到波的频率减小.两列波的频率相同相遇时才能产生稳定的干涉.

易错点

多普勒效应和波的干涉知识点不熟悉

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)光线从透明半球体射出时,出射光线偏离原方向的角度是30∘.

解析

分析如图,设入射点B到O的垂直距离 ,折射角为 ,对 ,由正弦定理得, 又 联立解得 所以: 出射光线偏离原方向的角度:

(2)设出射光线与MN交与P点,与OA交与D点,则由几何关系可得, 所以, , 所以,

考查方向

本题考查了光的折射定律

解题思路

(1)根据数学上正弦定理和折射定律分别列式,得到∠BOA,即可求得出射光线偏离原方向的角度.

(2)光线在光屏形成的光斑到A点的距离.

易错点

不能根据光的折射规律画出光路图。