选做题(1)一列简谐横波沿x轴传播,某时刻t=0的图象如图1所示,经过△t=1.2s的时间,这列波恰好第三次重复出现图示

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  • 解题思路:(1)(i)由图读出波长.波每隔一个周期波形重复一次,根据经过△t=1.2s的时间,这列波恰好第三次重复出现图示的波形,确定周期与时间的关系,求出周期,再求出波速.

    (ii)求出0.6s时间内波传播的距离,运用波形的平移法,作出t=0.6s时刻的波形.

    (2)(i)根据数学知识求出折射角的正弦,由折射定律求出sinθ应当满足的关系式.

    (ii)由几何知识和折射定律结合分析减小激光束照到塑料保护层的宽l的方法.

    (1)(i)从图象可知波长λ=8m,经过△t=1.2s时间,恰好第三次重复出现图示的波形,则有3T=△t,周期T=

    0.4s,波速v=[λ/T]=20m/s

    (ii)虽然波的传播方向不确定,但由于t=0.6s=1.5T,波传播了1.5λ的距离,根据波形的平移法可以确定该时刻的波形图如图中虚线所示.

    (2)(i)由折射定律得n=

    sinθ

    sinr,

    式中r为折射角,sinr=

    b

    b2+d2,

    解得sinθ=

    nb

    b2+d2

    (ii)要保证a不变的前提下,减小宽度l,即减小b,方法有:

    ①由(i)的求解过程得b2=

    d2

    n2

    sin2θ−1,故在θ和n不变时,减小d;

    ②在θ和d不变时,增大n;

    ③在n和d不变时,减小θ.

    答:

    (1)(i)v=20m/s; (ii)t=0.6s时刻的波形如图中虚线所示

    (2)(i)sinθ=

    nb

    b2+d2

    (ii)①在θ和n不变时,减小d;②θ和d不变时,增大n;③在n和d不变时,减小θ.

    点评:

    本题考点: 光的折射定律;横波的图象;波长、频率和波速的关系.

    考点点评: 机械波的基本特点是周期性,即重复性,每隔整数倍周期时间,波的图象重合.几何光学往往是折射定律与几何知识的综合应用.

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