Question

B（選修模塊 3 一4）
（ l ）一個(gè)擺長(zhǎng)為 L 的單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)（取t=0），當(dāng) t=

3π

2

L g

時(shí)，擺球具有負(fù)向最大加速度，則單擺的位移 x 隨時(shí)間 t 變化的圖象（如圖1）是

 

．

（ 2 ）如圖2所示為一列簡(jiǎn)諧波在 t_l=0 時(shí)刻的圖象，此時(shí)波中質(zhì)點(diǎn) M 的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向，到 t₂=0.65s 時(shí)質(zhì)點(diǎn) M 恰好第 4 次到達(dá)y軸正方向最大位移處，則該波的傳播方向?yàn)?!--BA-->

 

，波速為

 

m/s．
（ 3 ）一組平行的細(xì)激光束，垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上，如圖3所示．已知光線 I 沿直線穿過(guò)玻璃，它的入射點(diǎn)是O，光線Ⅱ的入射點(diǎn)為 A，穿過(guò)玻璃后兩條光線交于一點(diǎn)．已知玻璃截面的圓半徑為 R，0A=

R

2

，玻璃的折射率n=

3

．求兩條光線射出玻璃后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)單擺的周期公式知，t=

3π

2

L g

時(shí)，經(jīng)歷了

3

4

T，擺球具有負(fù)向的最大加速度，知處于正向最大位移處，根據(jù)該規(guī)律確定單擺的位移時(shí)間圖線．
（2）根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，通過(guò)上下坡法確定波的傳播方向．根據(jù)質(zhì)點(diǎn) M 恰好第 4 次到達(dá)y軸正方向最大位移處，求出質(zhì)點(diǎn)的周期，通過(guò)波長(zhǎng)求出波速的大�。�
（3）作出光路圖，結(jié)合折射定律和幾何關(guān)系求出兩條光線射出玻璃后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離．

解答：解：（1）單擺的周期T=2π

L g

，t=

3π

2

L g

時(shí)，經(jīng)歷了

3

4

T，擺球具有負(fù)向的最大加速度，知處于正向最大位移處，可知零時(shí)刻處于平衡位置，且向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．
故選B．
（2）波中質(zhì)點(diǎn) M 的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向，根據(jù)上下坡法，知波的傳播方向?yàn)?x方向．到 t₂=0.65s 時(shí)質(zhì)點(diǎn) M 恰好第 4 次到達(dá)y軸正方向最大位移處，因?yàn)榻?jīng)過(guò)

1

4

T第一次到達(dá)y軸正向最大位移處，則有3

1

4

T=0.65s，解得T=0.2s．則波速v=

λ

T

=

0.4

0.2

m/s=2m/s．
（3）兩條光線的光路圖如圖所示，設(shè)射出玻璃后的交點(diǎn)是P，光線Ⅱ從玻璃射出時(shí)的入射角為i，折射角為r，根據(jù)折射定律得，
n=

sinr

sini

由幾何關(guān)系可得i=30°
代入r=60°
由幾何關(guān)系可得：OP=2Rcos30°=

3

R．
故答案為：（1）B   （2）+x方向，2m/s  （3）

3

R

點(diǎn)評(píng)：本題考查了振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系以及幾何光學(xué)問(wèn)題，難度不大，關(guān)鍵要熟悉教材，理解基本規(guī)律．