〔物理--选修3-4〕
(1)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,波长为λ.某一时刻,在介质中取位移沿y轴正方向且大小等于振幅一半的相邻两质点P1、P2,已知P1的x坐标小于P2的x坐标,下列判断正确的是______(填入正确选项前的字母).
A.若P1P2<
,则P1向上运动,P2向下运动λ 2
B.若P1P2<
,则P1向下运动,P2向上运动λ 2
C.若P1P2>
,则P1向上运动,P2向下运动λ 2
D.若P1P2>
,则P1向下运动,P2向上运动λ 2
(2)如图所示,横截面为四分之一圆的柱形玻璃砖放在水平面MN上,O点是圆心.一列与OA面等高的平行光束沿水平方向垂直射向玻璃砖的OA面,平行光束通过玻璃砖后在水平面MN上留下照亮的区域.已知玻璃砖的折射率为n(n<2),不考虑光在OA、OB面的反射.问:
①若在玻璃砖左侧竖直放置一遮光板,使水平面BN不被照亮,遮光板的最小高度是多少?
②撤去遮光板,从OA的中点射入的光,在MN上的P处留下一个光点,P点到O点的距离是多少?
(1)A、B,若P1P2<
,则由题分析得知P1、P2应分别位于同一波峰的左右两侧,根据简谐横波沿x轴正方向传播分析得到,P1向下运动,P2向上运动.故A错误,B正确.λ 2
C、D,若P1P2>
,P1、P2应位于不同的波峰上,根据简谐横波沿x轴正方向传播分析得到,P1向上运动,P2向下运动.故C正确,D错误.λ 2
故选BC
(2)①如图1,当光线在AB面入射角大于临界角C时,将没有光线出射后射向BN平面,设遮光板高度为h,则
由折射定律有sinC=1 n
由几何知识得h=RsinC
求得h=R n
②如图2,当光在AB面中点入射时,入射角为30°,设P点到O点的距离为S,
由折射定律
=nsinθ sin30
得sinθ=
,cosθ=n 2 4-n2 2
在直角△OEP中,θ=30+γ
根据正弦定律有
=S sin(180-θ) R sinγ
因此S=R
=Rsinθ sinγ
=Rsinθ sin(θ-30) sinθ sinθcos30-sin30cosθ
代入θ的正弦值和余弦值,求得P点到O点的距离为S=2nR
n-3 4-n2
答:
(1)BC;
(2)
①若在玻璃砖左侧竖直放置一遮光板,使水平面BN不被照亮,遮光板的最小高度是h=
.R n
②撤去遮光板,从OA的中点射入的光,在MN上的P处留下一个光点,P点到O点的距离是S=
.2nR
n-3 4-n2