(15分)(1)如图,一个三棱镜的截面为等腰直角 A B…——2010 高考物理第 14 题答案解析

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2010 全国 第 14 题 解答题 区分题
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14.(15分)(1)如图,一个三棱镜的截面为等腰直角 $\triangle \mathrm { A B C }$ $\angle \mathbf { A }$ 为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为 A。(填入正确选项前的字母)

A $. \frac { \sqrt { 6 } } { 2 } \mathrm { ~ B } . \sqrt { 2 } \mathrm { ~ C } . \frac { 3 } { 2 } \mathrm { ~ D } . \sqrt { 3 }$

(2)波源 $\mathrm { S } _ { 1 }$ 和 $| { \bf S } _ { 2 }$ 振动方向相同,频率均为4Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处, ${ \mathrm { O A } } { = } 2 { \mathrm { m } }$ ,如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,波速为 $4 \mathrm { m / s }$ 。已知两波源振动的初始相位相同。求:

(i)简谐横波的波长:

(ii)OA间合振动振幅最小的点的位置。

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【考点】F1:波的形成和传播;F6:波的叠加;H4:折射率及其测定;H5:全反射

【专题】11:计算题;16:压轴题

【分析】①由题意可知各角的大小,则由折射定律及全反射可得出角与折射率的关系,联立可求得折射率;

> ②已知频率及波速,则由波速公式可求得波长;

要使振动振幅最小,则该点到两波源的波程差应为半波长的奇数倍,设距 $\vdots { \mathrm { O } } .$ 点为x,则可得出波程差的表达式,联立可解得位置

【解答】解:如图所示,根据折射率定义有, $\sin \angle 1 { = } \mathrm { n s i n } \angle 2$ $\scriptstyle \mathrm { n s i n } \angle 3 = 1$ ,已知 $\angle 1 = 4 5 ^ { \circ } \angle 2 + \angle 3 = 9 0 ^ { \circ }$

联立解得: $\mathrm { n } { = } \frac { \sqrt { 6 } } { 2 }$

故选A;

(2)(i)设波长为λ,频率为ν,则 $\scriptstyle \mathbf { v } = \lambda \mathbf { v }$ ,代入已知数据得: $\lambda { = } 1 \mathrm { m }$

(ii)以O为坐标原点,设P为OA间任一点,其坐标为x,则两波源到P点的波程差 $\triangle { \bf l } { = } { \bf x } - { \bf \Omega } ( 2 - { \bf x } )$

$0 { \leqslant } \mathbf { x } { \leqslant } 2$ .其中x、△l以m为单位

合振动振幅最小的点的位置满足 $\Delta 1 = ( k + \frac { 1 } { 2 } ) \lambda$ ,k为整数

则可解得:x=0.25m.0.75m,1.25m,1.75m

故最小点的位置可以为0.25m,0.75m,1.25m,1.75m

【点评】第一小题的关键在于利用几何关系找出入射角、折射角及反射角,由折射定律可列出方程;

第二小题在于理解振幅最小的点应满足光程差相差半波长的奇数倍,再由数学关系可求得可能出现的位置,同时要明确本题具有多解性

✅ 来源:2010年 · 全国 · 2010_xinkebiao_old · 第 14 题 · 本题已通过全部自动发布校验
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