高中物理机械波计算题

［物理——选修3-4］
（1）下列说法正确的是                                                                             （   ）

A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移

B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小

C．光的偏振现象说明光是纵波

D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场

E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空的光速都是相同的。
（2）高速公路上的标志牌都用“回归反射膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回。这种“回归反射膜”是用球体反射元件制成的。如图，透明介质球的球心位于O点，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质球的C点，DC与AB的距离H＝R．若DC光线进入介质球折射后，经一次反射，再折射后射出的光线与入射光线平行，试作出光路图，并算出介质球的折射率．

在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零刻线对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图，则单摆摆长是______m；某次实验测定40次全振动的时间如图中秒表所示，则单摆周期是______s，本次实验测得重力加速度g=________m/s².

（1）如图所示为某一时刻简谐波的图像，波的传播方向沿x轴正方向。下列说法正确的是（选对一个给2分，选对两个给4分，选对三个给6分，选错一个扣3分，最低得分为0分）

A．质点A、D的振幅相等
B．在该时刻质点B、E的速度大小和方向都相同
C．在该时刻质点A、C的加速度为零
D．在该时刻质点D的速度方向为-y方向
E．图中所有质点都做简谐运动且振动周期相同
（2）几名学生进行野外考察，登上一山峰后，他们想粗略测出山顶处的重力加速度。于是他们用细线拴好石块P系在树枝上以O点为悬点做成一个简易单摆，如图所示。然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量。同学们首先测出摆长L，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摆动（系石块的树枝始终静止），用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g =        ；
②若振动周期测量正确，但由于难以确定石块重心，只是测出悬点O到石块上方的节点A的距离，并就把OA距离当做摆长，这样计算出来的山顶处重力加速度值比真实值        （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。

(3)(9分)两束平行的、同频率的红色细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知其中一条光线始终不改变传播方向穿过玻璃，它的入射点是O；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点。已知玻璃截面的圆半径为R，，，光在真空中的速度为c。求：

① 玻璃材料对该红光的折射率；
② 光从A点到达P点的时间。

［物理——选修3－4］
（1）图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率应分别为

A．5 m，1 Hz	B．10 m，2 Hz
C．5 m，2 Hz	D．10 m，1 Hz

（2）图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R＝20cm，折射率为，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：

①光在圆柱体中的传播速度
②距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点

如图所示，一根柔软绳子右端固定在竖直墙上，现在绳子上每隔0.50m标记一个点，分别记为A、B、C、D……，当拉着绳子的左端点A使其上下做简谐运动时，绳子上便形成一列简谐横波向右传播。若A点从平衡位置开始起振，且经0.10s第一次达到最大位移，此时C点恰好开始向下振动；

求波的传播速度。
‚在图中画出从A开始振动，经0.50s时的波形。

以下两小题中任选一题做。

（1）如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t =0时刻的波形图，波的传播速度v = 2m/s，试求：

①x =" 4" m处质点的振动函数表达式
② x =" 5" m处质点在0～4.5s内通过的路程S.

（1）在以下说法中，正确的是      （本小题6分。在给出的四个选项中，可能只有一项符合题目要求，也可能有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

A．电磁波谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线

B．牛顿环是薄膜干涉的结果，当用频率更高的单色光照射时，同级牛顿环半径将会变大

C．机械波是介质传递波源质点以及振动能量的一种方式

D．麦克耳孙-莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的

（2）如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率为n=，直径AB与屏幕垂直并接触于A点．激光a以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑．求两个光斑之间的距离L．

一列简谐横波在x轴上传播，在t₁＝0和t₂＝0.5 s两时刻的波形分别如图中的实线和虚线所示，求：

(1)周期
(2)波速
(3)若波速为92 m/s，求波的传播方向．

（1）北京时间2011年3月11日13时46分日本仙台以东地区发生里氏9.0级强烈地震，震源深度24km，地震随后引发10m高海啸（如图甲），形成强大的波浪，向前推进，将沿海地带一一淹没，并于美国当地时间3月11日凌晨3时左右，抵达5700多公里以外的夏威夷群岛，造成至少3亿美元财产损失。海啸在海洋的传播速度大约每小时500到600km，是地震波传播速度的1/25左右。下列说法中正确的是：（  ）

A．海啸波是电磁波

B．美国夏威夷发生的海啸是日本发生的地震，并将该处的海水传到了美国夏威夷而引起的

C．可以利用地震波传播速度与海啸传播速度的差别造成的时间差进行海啸预警

D．设图乙所示海啸波沿+x轴方向传播，图中a点经1/4周期时将到达10m高的波峰处

( 2 )如图所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC 边入射，经棱镜折射后从AC边射出。已知∠A=θ=60°， 光在真空中的传播速度为c。求：

①该棱镜材料的折射率；
②光在棱镜中的传播速度。

选修模块3-4
如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，当Q点在t=0时的振动状态传到P点时，则（   ）

A．1cm＜x＜3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动

B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向

C．Q处的质点此时正在波峰位置

D．Q处的质点此时运动到P处

如下图所示，两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质，一束与上表面成30°入射的光线，在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑，A、B间距为4cm，已知玻璃砖的折射率
为， 画出形成两光斑的光路图，并求此玻璃砖的厚度。

[物理——选修3－4](15分)
一列简谐波沿x轴正方向传播，某时刻波形图如图甲所示，a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置．如再过3/2个周期，其中某质点继续振动的图象如图乙所示，则该质点是

A．a处质点	B．b处质点
C．c处质点	D．d处质点

如图所示，一束截面为圆形（半径R=1m）的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。屏幕S至球心距离为D=(+1)m，不考虑光的干涉和衍射，试问：

①若玻璃半球对紫色光的折射率为，请你求出圆形亮区的半径。
②若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？

一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P此时刻沿-y运动，经过0.1s第一次到达平衡位置，波速为5m/s，那么，求：

（1）该波的传播方向；
（2）质点P的振动周期；
（3）图中Q点（坐标为x=7.5m的点）的振动方程.

如图所示为一列简谐横波在两个不同时刻的波形，虚线为实线所示的横波在

△T = 0.5s后的波形图线。
（1）若质点的振动周期T与△T的关系为△T  <  T，
波速可能为多少？
（2）若波速为v = 2.04m/s，则波向哪个方向传播？

图中的实线是0时刻的波形图象，虚线是经过0.2 s时的波形图象.
(1)假定波向左传播，求它传播的可能距离.
(2)若这列波向右传播，求它的最大周期.
(3)假定波速是35 m/s，求波的传播方向.

在某介质中形成一列简谐横波，该横波上有相距4m的A、B两点，下图所示为A、B两质点的振动图象，若这列波的波长大于2m，求：这列波的波速。