Question

（選修模塊3-4）
（1）下列說(shuō)法正確的是

CD

．（填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母）
A．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振
B．如果做振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)所受的合外力總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
C．變化的電場(chǎng)周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
D．狹義相對(duì)論認(rèn)為：在慣性參照系中，光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)
（2）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=0時(shí)刻的波形如圖1所示，波剛好傳到x=3m處．此后x=1m處的質(zhì)點(diǎn)比x=-1m處
的質(zhì)點(diǎn)

后

（選填“先”、“后”或“同時(shí)”）到達(dá)波峰位置；若該波的波速為10m/s，經(jīng)過(guò)△t時(shí)間，在x軸上-3m～3m區(qū)間內(nèi)的波形與t=0時(shí)刻的正好相同，則△t=

0.4ns （n=1、2、3…）

．
（3）被稱為“光纖之父”的華裔物理學(xué)家高錕，由于在光纖傳輸信息研究方面做出了巨大貢獻(xiàn)，與兩位美國(guó)科學(xué)家共獲2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．光纖由內(nèi)芯和外套兩層組成．某光纖內(nèi)芯的折射率為n₁，外套的折射率為n₂，其剖面如圖2所示．在該光纖內(nèi)芯和外套分界面上發(fā)生全反射的臨界角為60⁰，為保證從該光纖一端入射的光信號(hào)都不會(huì)通過(guò)外套“泄漏”出去，求內(nèi)芯的折射率n₁的最小值．

Answer 1

分析：（1）檢查平面的平整度是利用薄膜干涉；只有回復(fù)力符合F=-kx的振動(dòng)才是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；變化的電場(chǎng)周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)；相對(duì)論的基本原理是光速不變．
（2）根據(jù)沿波的傳播方向，確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，來(lái)比較哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)波峰．波經(jīng)過(guò)整數(shù)倍周期圖象相同，可得到時(shí)間的通式．
（3）作出正確的光路圖，根據(jù)恰好發(fā)生光的全反射現(xiàn)象，從而確定入射角，再由光的折射定律，即可求解．

解答：解：（1）A、檢查平面的平整度是利用薄膜干涉原理，而不偏振原理；故A錯(cuò)誤．
B、只有回復(fù)力符合F=-kx的振動(dòng)才是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；故B錯(cuò)誤．
C，根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知：變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，但不一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，若電場(chǎng)均勻變化，將產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；故C正確．
D、相對(duì)論的基本原理是光速不變即在慣性參照系中，光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)．故D正確．
故選CD
（2）橫波沿x軸正方向傳播，則由波的圖象得到，x=1m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，x=-1m處的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)．則x=1m處的質(zhì)點(diǎn)后到達(dá)波峰．
由圖λ=4m，又v=10m/s，得周期T=

λ

v

．
根據(jù)波的周期性，波形與t₀時(shí)刻的正好相同時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間
△t=nT=0.4n s （n=1.2.3…）
（3）如圖所示，由題意在內(nèi)芯和外套分界面上要發(fā)生全反射
當(dāng)在端面上的入射角i最大（i_m=90°）時(shí)，折射角r也最大，在內(nèi)芯與外套分界面上的入射角i'最小，如此時(shí)入射角等于臨界角則恰能保證信號(hào)不會(huì)通過(guò)外套“泄漏”
這時(shí)i′_min=C=90°-r_m
得r_m=30°
在端面上i_m=90°時(shí)，由n₁=

sin90°

sinrm

得n₁=2
所以，當(dāng)n₁=2時(shí)在所有情況中從端面入射到光纖中的信號(hào)恰能都不會(huì)通過(guò)外套“泄漏”出去．
故內(nèi)芯的折射率n₁的最小值是2．
故答案為：
（1）CD
（2）后 0.4ns （n=1、2、3…）
（3）內(nèi)芯的折射率n₁的最小值是2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，其中波的圖象和全反射是重點(diǎn)．波的圖象往往要研究波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系，同時(shí)波具有時(shí)間和空間的周期性，即經(jīng)過(guò)整數(shù)倍周期后，波的圖象相同．