Question

（選修3-4模塊）
（1）下列說(shuō)法中正確的有
A．不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者觀察到的光速是不變的
B．水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象
C．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象
D．聲源向靜止的觀察者運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率
（2）如圖1所示為一個(gè)向右傳播的t=0時(shí)刻的橫波波形圖，已知波從O點(diǎn)傳到D點(diǎn)用0.2s，該波的波速為

10

 m/s，頻率為

2.5

 Hz；t=0時(shí)，圖中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各質(zhì)點(diǎn)中，向y軸正方向運(yùn)動(dòng)的速率最大的質(zhì)點(diǎn)是．
（3）圖示2是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑R=20cm，折射率為

3

，AB是一條直徑，今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體，試求：
①光在圓柱體中的傳播速度；
②距離直線AB多遠(yuǎn)的入射光線，折射后恰經(jīng)過(guò)B點(diǎn)．

Answer 1

分析：（1）不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者觀察到的光速是不變的．水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射現(xiàn)象．聲源向靜止的觀察者運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率．
（2）已知波從O點(diǎn)傳到D點(diǎn)用0.2s，求出波速，讀出波長(zhǎng)，再求出頻率．t=0時(shí)刻位于平衡位置的質(zhì)點(diǎn)速度最大，由波的傳播方向確定質(zhì)點(diǎn)的速度方向．
（3）①由v=

c

n

求解光在圓柱體中的傳播速度；②畫出光路圖，根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系求出入射角，再求出入射光線離直線AB的距離．

解答：解：
（1）A、根據(jù)相對(duì)認(rèn)原理可知，不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者觀察到的光速是不變的．故A正確．
B、水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象．故B正確．
C、在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射原理．故C錯(cuò)誤．
D、聲源向靜止的觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，則觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率．故D錯(cuò)誤．
故選AB
（2）已知波從O點(diǎn)傳到D點(diǎn)用0.2s，則波速為v=

s

v

=

2

0.2

m/s=10m/s．由v=λf得：f=

v

λ

=

10

4

Hz=2.5Hz．t=0時(shí)，圖中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各質(zhì)點(diǎn)中，向y軸正方向運(yùn)動(dòng)的速率最大的質(zhì)點(diǎn)有D．
（3）①由v=

c

n

得：光在圓柱體中的傳播速度為v=

3

×108m/s．
②設(shè)光線PC經(jīng)過(guò)折射后恰好經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，作出光路圖如圖，由幾何知識(shí)得：α=2β，又n=

sinα

sinβ

=

3

解得，α=60°
光線PC到直線AB的距離為CD=Rsinα=10

3

cm
答：（1）AB；（2）10，2.5，D；（3）①光在圓柱體中的傳播速度是

3

×108m/s．②距離直線AB10

3

cm的入射光線，折射后恰經(jīng)過(guò)B點(diǎn)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查光的全反射、干涉、多普勒、機(jī)械波和幾何光學(xué)等知識(shí)．幾何光學(xué)要作出光路圖進(jìn)行分析．