2023-2024学年陕西省西安区县高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年陕西省西安区县高二（上）期末物理试卷（含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.对于竖直向上抛出的物体，下面关于物体在上升阶段的动量和动量变化量说法中，哪个是正确的( )
A. 物体的动量方向向上，动量变化量的方向也向上
B. 物体的动量方向向上，动量变化量的方向向下
C. 物体的动量方向向下，动量变化量的方向向上
D. 物体的动量方向向下，动量变化量的方向也向下
2.一同学在地面上立定跳远的最好成绩是x(m)，假设他站在车的A端，如图所示，想要跳上距离为l(m)远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则( )
A. 只要lC. 只要l=x，他一定能跳上站台D. 只要l=x，他有可能跳上站台
3.质量相等的两物块P、Q间用一轻弹簧连接，放在光滑的水平地面上，并使Q物块紧靠在墙上，现用力F推物块P压缩弹簧，如图所示，待系统静止后突然撤去F，从撤去力F起计时，则下列说法不正确的是( )
A. P、Q及弹簧组成的系统机械能总保持不变
B. P、Q的总动量保持不变
C. 不管弹簧伸到最长时，还是缩到最短时，P、Q的速度总相等
D. 弹簧第二次恢复原长时，P的速度恰好为零，而Q的速度达到最大
4.如图所示，质量为m′的小车静止在光滑的水平面上，车的上表面粗糙，一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车足够长，下列说法正确的是( )
A. 木块的最终速度为mv0m′+m
B. 车表面越粗糙，木块减少的动量越多
C. 小车获得的冲量与车表面的粗糙程度无关
D. 由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒
5.在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500Hz。将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉。下列说法中正确的是( )
A. 操作人员一定是把声波发生器的功率调到最大
B. 操作人员一定是使声波发生器发出了频率很高的超声波
C. 操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率
D. 操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到500Hz
6.如图在一根张紧的水平绳上，悬挂有 a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速在垂直纸面的平面内振动；接着其余各摆也开始振动．下列说法中不正确的是( )
A. 各摆均做自由振动
B. c摆的振幅最大
C. 摆长与a相差越大的，振幅越小
D. 各摆的振动周期与a摆相同
7.如图所示的三张图片分别反映了飞机以三种不同速度在空中(不考虑空气的流动)水平飞行时产生声波的情况，图中一系列圆表示声波的传播情况，A点表示飞机的位置。已知声波在空气中的速度为340m/s。则 ( )
A. 甲图中的飞机速度最大，乙图中的飞机速度大于340m/s
B. 乙图中的飞机速度最大，丙图中的飞机速度小于340m/s
C. 丙图中的飞机速度最大，乙图中的飞机速度等于340m/s
D. 不能判断哪个图中的飞机速度最大，也不能比较各图中的飞机速度与声速的大小
8.如图所示，篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速引至胸前，这样做可以( )
A. 减小球的动量的变化量B. 减小球对手作用力的冲量
C. 减小球的动量变化率D. 延长接球过程的时间来减小动量的变化量
9.关于光的偏振现象，下列说法正确的是( )
A. 光的偏振现象说明光是纵波
B. 拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰
C. 一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向与该偏振片透振方向垂直的光波才能通过
D. 一束自然光入射到两种介质的分界面上，一定有反射光且反射光不是偏振光
10.一列简谐横波沿x轴传播，t=0时的波形如图所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向：t=0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处.由此可知( )
A. 此波沿x轴正方向传播
B. 此波的传播速度为25m/s
C. 从t=0时起，经过0.04s，质点A沿波传播方向迁移了lm
D. 在t=0.04s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向
11.一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻部分波形如图所示，质点P、Q的平衡位置横坐标分别为8cm、14cm，此时质点P已振动了0.02s。以P点开始振动为计时起点，波速小于6m/s，下列说法正确的是( )
A. 图示时刻波可能未传到质点Q
B. t=0.015s时刻，质点P不可能第一次到达波峰
C. 在t=0.035s到t=0.04s时间内，质点Q的速度大小逐渐增大
D. 波的传播速度可能为1m/s
12.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的一条同样宽度的窄缝规律相同，则( )
A. 这是利用光的干涉现象
B. 这是利用光的衍射现象
C. 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了
D. 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了
13.如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则( )
A. 玻璃对b光的折射率较大
B. 在真空中a光的速度大于b光的速度
C. a光的频率大于b光的频
D. 如果b光是绿光，那么a光可能是红光
二、多选题（本题共3小题，共9分）
14.如图所示，甲、乙、丙、丁为用频闪照相机连续拍摄的四张在x轴上0～6m区间段简谐波的照片。已知波沿x轴传播，照相机频闪时间间隔相等且小于波的周期，第一张照片与第四张照片时间间隔为1s，则由照片判断下列选项正确的是( )
A. 波的波长为4mB. 波一定沿+x方向传播
C. 波速可能为15m/sD. 波速可能为9m/s
15.在下列现象中，不能用多普勒效应解释的是( )
A. 医生用超声波检查血流情况的“彩超”
B. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
C. 测量星球上发出的光波频率与地球上的同种元素静止时发光频率比较判断星球的靠近或远离
D. 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
16.如图所示，某学校探究性学习小组的同学用A、B两种颜色的激光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其折射光线由圆心O点射出后重合。A、B两种光穿过玻璃砖所需时间分别为tA、tB，全反射临界角分别为CA、CB，则下列说法正确的是( )
A. tA>tB，CA>CB
B. tACB
C. tA>tB，CAD. tA三、简答题（本题共2小题，共26分）
17.如图，一质量m2=0.25kg的平顶小车，车顶右端放一质量m3=0.2kg的小物体，小物体可视为质点，与车顶之间的动摩擦因数μ=0.4，小车静止在光滑的水平轨道上．现有一质量m1=0.05kg的子弹以水平速度v0=12m/s射中小车左端，并留在车中．子弹与车相互作用时间很短．若使小物体不从车顶上滑落，g取10m/s2.求：
(1)最后物体与车的共同速度为多少？
(2)小车的最小长度应为多少？
(3)小木块在小车上滑行的时间．
18.劲度系数为k的轻弹簧上端固定一只质量为m的小球，向下压小球后从静止释放，小球开始做简谐运动.该过程小球的最大加速度是2.8g(g为重力加速度).求：
(1)简谐运动的振幅大小A；
(2)当小球运动到最低点时，小球对弹簧弹力F的大小和方向；
(3)若弹簧原长为L，则振动过程中弹簧的最大长度L′是多少？
四、计算题（本题共2小题，共26分）
19.如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x=2m处的质点P，以此时刻为计时起点的振动图象。Q点是平衡位置在x=0.5m处的一个质点。
①判断波的传播方向并算出波速大小；
②求Q点从此时刻开始第一次到达波峰的时间；
③求Q点从此时刻开始运动到平衡位置的时间。
20.如图所示，MN为竖直放置的光屏，光屏的左侧有半径为R、折射率为n= 3的透明半球体，O为球心，轴线OA垂直于光屏，O至光屏的距离OA−=116R，位于轴线上O点左侧13R处的点光源S发出一束与OA夹角θ=60°的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。试求：
(i)从半球体出射光线与光屏的夹角；
(ii)光线从S传播到达光屏所用的时间。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：竖直向上抛出的物体，向上做匀减速直线运动，动量P=mv，速度方向向上，所以物体的动量方向向上，而动量的变化量△P=mgt，重力的方向向下，所以动量变化量的方向向下，故B正确
故选：B。
竖直向上抛出的物体，做匀减速直线运动，动量P=mv，动量的变化量△P=mgt
本题主要考查了动量的表达式和动量定理的直接应用，难度不大，属于基础题．
2.【答案】B
【解析】解：当人往站台上跳的时候，人有一个向站台的速度，由于动量守恒，车子必然有一个离开站台的速度。
这样的话，人相对于地面的速度小于之前的初速度，所以l=x或l>x，人就一定跳不到站台上了，l故选：B。
当人往站台上跳的时候，人有一个向站台的速度，由于动量守恒，车子必然有一个离开站台的速度。
这样的话，如果l=x或l>x，人就一定跳不到站台上了，l本题考查了动量守恒定律的应用，人从车上跳出过程，人与车组成的系统在水平方向动量守恒，根据题意应用动量守恒定律可以解题。
3.【答案】B
【解析】解：A、对于物体P、Q及弹簧组成的系统，只发生弹性势能和动能的相互转化，系统的总机械能保持不变，故A正确；
B、在从开始释放P物体到弹簧第一次恢复原长的过程中，墙壁对Q物体有作用力，系统的合外力不为零，系统的总动量不守恒，系统的总动量是增加的，故B错误；
C、不管弹簧伸到最长时，还是缩到最短时，两个滑块的速度都相等，否则弹簧长度不可能达到极值，故C正确；
D、撤去F后，开始时P物体向左加速运动，直到弹簧第一次恢复原长；此后弹簧开始伸长，P开始向左减速，Q开始向左加速，直到弹簧第二次恢复原长，系统的动量守恒，系统机械能也守恒，相当于弹性碰撞，由于两个物体质量相等，当弹簧第二次恢复原长时，两个物体交换速度，即P的速度恰好为零，而Q的速度达到最大，故D正确。
本题选不正确的，
故选：B。
撤去F后，开始时物体P向左加速运动，直到弹簧恢复原长；此后P、Q系统向左运动，由于弹簧长度的不断变化，P、Q周期性的减速、加速，结合动量守恒的条件和机械能守恒的条件分析。
本题关键是要明确系统的运动规律，知道系统的机械能一直守恒，而系统的动量在Q离开墙壁后才守恒。
4.【答案】AC
【解析】解：AD、以小车和木块组成的系统为研究对象，系统所受的合外力为零，系统动量守恒，以向右为正方向，根据动量守恒定律有：mv0=(m+m′)v，解得最终两者的共同速度v=mv0m′+m，故A正确，D错误；
B、木块减少的动量为Δp木=mv0−mv=m′mv0m′+m，与车面粗糙程度无关，故B错误；
C、由动量定理可知，小车获得冲量I=Δp车=m′v=m′mv0m′+m，与车面粗糙程度无关，故C正确。
故选：AC。
木块滑上车后，木块做匀减速运动，车做匀加速运动，最终两者速度相同。以小车和木块组成的系统为研究对象，因系统所受的合外力为零，所以系统的动量守恒，根据动量守恒列方程求木块的最终速度。从而求得木块减少的动量。对小车，利用动量定理列式，分析小车获得的动量与车表面粗糙程度的关系。
应用动量守恒定律时要清楚研究的对象和守恒条件。动量守恒的条件是系统所受的合外力为零，要与机械能守恒条件区分开来，不要搞混。
5.【答案】D
【解析】解：当物体发生共振时，物体振动的振幅最大，甚至可能造成物体解体，将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，将酒杯震碎是共振现象，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而酒杯的固有频率为500Hz，故操作人员一定是将声波发生器发出的声波频率调到500Hz，故ABC错误，D正确。
故选：D。
用声波将酒杯震碎是酒杯发生了共振现象，而物体发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率。
明白了该物理情景所反映的物理规律才能正确解决此题．故要学会通过物理现象抓住物理事件的本质。
6.【答案】A
【解析】解：让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，做自由振动，其振动的周期等于固a的有周期．b、c、d、e四个单摆在a摆的驱动力作用下做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，即等于a的固有周期，所以各摆的振动周期与a摆相同．
A、a做自由振动，b、c、d、e做受迫振动，故A错误；
B、c的固有周期与a的固有周期相差最小，即c的固有周期与驱动力的周期相差最小，c的振幅最大，故B正确；
C、各摆做受迫振动的驱动力频率等于a的固有频率，摆长与a相差越大的摆，固有频率与驱动力频率相差越大，因此振幅越小，故C正确；
D、a摆做自由振动，其余四个摆在a的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动周期等于驱动力的周期，因此各摆的振动周期与a摆相同，故D正确；
本题选不正确的，故选A．
单摆的固有周期公式T=2π Lg，题中ac两个单摆的摆长相同，固有周期相同．由题，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，做自由振动，其振动的周期等于固有周期．b、c、d、e四个单摆在a摆的驱动力作用下做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，即等于a的固有周期．当驱动力周期等于单摆的固有周期时，产生共振，振幅最大．驱动力的周期与单摆的固有周期相差越大，振幅越小．
本题考查受迫振动的周期和共振现象．自由振动与受迫振动是从振动形成的原因来区分的．比较简单．
7.【答案】C
【解析】解：甲图中飞机运动到A点时，声波已传播到前面了，即飞机运动慢于声音；乙图中飞机运动与声音同步；丙图中飞机运动到A点时，声波还在后面，即飞机运动快于声音；故丙图飞机最快，是超音速飞行；
故C正确，ABD错误；
故选：C。
三个图可分别理解为：甲飞机运动到A点时，声波已传播到前面了，即飞机运动慢于声音；乙飞机运动与声音同步；丙飞机运动到A点时，声波还在后面，即飞机运动快于声音。
本题考查了多普勒效应的应用，知道当飞机运动到某圆圆心时，在周围激发起声波，声波从圆心运动r和飞机从圆心运动到A点所用的时间相同，这是正确解题的关键。
8.【答案】C
【解析】解：先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，
根据动量定理得：
−Ft=0−mv
F=mvt
当时间增大时，冲量和动量的变化量都不变，改变的动量的变化率，即球对手的作用力；所以C正确。
故选：C。
先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理即可分析．
本题主要考查了动量定理的直接应用，要注意物理与生活中的联系，要能将所学物理规律用到生活中．
9.【答案】B
【解析】解：A.光的偏振现象说明光是横波，故A错误；
B.拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰，故B正确；
C.一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向沿着该偏振片透振方向的光波才能通过，故C错误；
D.一束自然光入射到两种介质的分界面时，一定有反射光，且反射光为偏振光，故D错误。
故选：B。
光的偏振现象说明光是横波，根据偏振的应用分析B；反射光是偏振光。
考查了光的偏振原理仅仅是与传播方向垂直平面上有特定振动方向，与自然光不同。自然光向各个方向发射，而偏振光则是向特定方向发射。
10.【答案】B
【解析】解：A、A点速度沿y轴正方向，则波沿x轴负方向传播。故A错误。
B、由题λ=2m，T=0.08s，则波速v=λT=20.08=25m/s.故B正确。
C、简谐横波沿x轴传播，质点A沿波传播方向并不迁移。故C错误。
D、此时B向下，t=0.04s时，B向上，速度沿y轴正方向。故D错误；
故选：B。
由图确定波长，根据A点振动情况确定，求出波速．由A点的振动方向判断出波的传播方向．根据周期，分析在t=0.04s时，质点B处在位置和速度方向
对于波的图象问题往往需要研究波的传播方向和质点的振动方向之间的关系，必须熟练运用．
11.【答案】A
【解析】解：BD、由题图可知波长λ=8 cm=0.08m，波沿x轴正方向传播，此时质点P振动了0.02 s，且位于平衡位置，但起振方向未知，则周期T满足nT2=0.02 s(n=1、2、3、…)，又波速v小于6 m/s，有v=λT=<6 m/s，可知n取1、2时，波速满足题设，当n取1时，T=0.04 s，v=2 m/s，质点P起振方向向上，t=T4=0.01 s时，质点P第一次到达波峰，当n取2时，T=0.02 s，v=4 m/s，质点P起振方向向下，t=3T4=0.015 s时，质点P第一次到达波峰，故BD错误；
AC、当n取1时，T=0.04 s，t=0.14−0.082 s=0.03 s时波传播到质点Q，则图示时刻波可能未传到质点Q，t=0.035 s到t=0.04 s时间内，质点Q速度越来越小，同理，当n取2时，在该时间段内，质点Q离开平衡位置向下运动，质点Q速度越来越小，故A正确，C错误。
故选：A。
依据波形图，确定周期，再根据波长和周期求波速；根据时间与周期的倍数关系判断P的运动；由3.5s～4s内，根据质点Q位置，来判定速度的变化情况。
题本要灵活运用波形平移法确定质点的振动方向，要掌握波速公式v=λT，要根据条件灵活应用。要搞清波动形成过程，根据时间与周期的关系分析质点的运动状态。
12.【答案】BD
【解析】解：当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细。故BD正确，A、C错误。
故选：BD。
让激光通过细丝，产生衍射条纹，条纹变宽，知金属丝变细．
解决本题的关键知道衍射条纹的特点，以及知道发生明显衍射的条件．
13.【答案】C
【解析】解：A、由折射光路可知，玻璃对a光的折射程度较大，则折射率较大，故A错误；
B、根据v=cn可知，在该玻璃砖中，a光的传播速度比b光小，故B错误；
C、根据折射率大频率大知，a光频率大，故C正确；
D、由于a光的频率大，则波长短，如果b光是绿光，那么a光不可能是红光，故D错误；
故选：C。
根据光的偏折程度比较出a、b两光的折射率大小，根据v=cn可判断在玻璃中的传播速度，根据折射率大、频率大、波长短完成相关判断。
解决本题的突破口在于通过光的偏折程度得出折射率的大小，即可判断折射率、波速等物理量的大小关系。
14.【答案】ACD
【解析】A、由图知，波长为入=4m，故A正确。
B、由于无法确定图中质点的振动方向，也就无法判断波的传播方向，故B错误。
CD、若波沿+x轴传播，则得t=1s=(n+34)T，波速v=λT，联立得v=(4n+3)m/s，n=0，1，当n=3时，v=15m/s；
若波沿−x轴传播，同理得：v=(4n+1)m/s，n=0，1，，当n=2时，v=9m/s，故CD正确。
故选：ACD。
波长由题图直接读出；质点振动方向和波的传播方向可以互判，但必须知道其一；根据时间间隔1s和周期的关系通式，整理周期的通项表达式，再求得波速的通项表达式，最后求波速的特殊值。
本题考查简谐波的周期性和图像的重复性。
15.【答案】D
【解析】解：A、检查血流情况的“彩超”机是利用超声波的多普勒效应工作，故A错误；
B、观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低属于多普勒效应的现象，可以由多普勒效应解释，故B错误；
C、根据多普勒效应可以计算出物体相对运动的速度，所以通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度，故C错误；
D、雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声是因为声音传播速度慢，与多普勒效应无关，故D正确。
本题选择不能用多普勒效应解释的，
故选：D。
明确多普勒效应的内容，知道生活中哪些现象与多普勒效应有关。
本题考查多普勒效应的应用，要注意明确多普勒效应的基本内容，同时注意明确生活中的现象与物理知识的联系。
16.【答案】C
【解析】解：由图知玻璃对AO光的折射率大，对BO光的折射率小，由sinC=1n，知AO光的临界角小，CA由v=cn，知AO光的折射率大，在玻璃中传播速度小，穿过玻璃砖所需时间较长。BO光在玻璃中传播速度大，穿过玻璃砖所需时间较短，则tA>tB。
故ABD错误，C正确；
故选：C。
光线以不同的入射角沿半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，折射角相同，根据折射定律确定折射率的关系，分析折射率大小，由sinC=1n，分析临界角的大小．光在介质中的光速为v=cn，判断光速的大小，分析光穿过玻璃砖所需时间的长短．
根据折射率的不同，从确定全反射临界角大小，再由折射率去确定波速的大小，最后确定时间的关系．
17.【答案】解：(1、2)子弹进入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，以子弹速度初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
m1v0=(m2+m1)v1①
由三物体组成的系统动量守恒，以子弹速度初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
(m2+m1)v1=(m2+m1+m3)v2②
设小车最小长度为L，三物体相对静止后，对系统利用能量守恒定律得：
12(m2+m1)v12−12(m2+m1+m3)v22=μm3gL③
联立以上方程解得：L=0.3m
车与物体的共同速度为：v2=1.2m/s
(3)以m3为研究对象，利用动量定理可得： μm3gt=m3v2
解得：t=0.3s
答：(1)最后物体与车的共同速度为1.2m/s；
(2)小车的最小长度应为0.3m；
(3)小木块在小车上滑行的时间为0.3s．
【解析】(1、2)子弹进入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律列式，三物体组成的系统动量守恒，由动量守恒定律列式，设小车最小长度为L，三物体相对静止后，对系统利用能量守恒定律列式，联立方程即可求解；
(3)以m3为研究对象，利用动量定理列式即可求解．
本题主要考查了动量守恒定律以及能量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，注意应用动量守恒定律解题时要规定正方向，难度适中．
18.【答案】解：(1)简谐运动的回复力为：F=−kx；
在当位移为振幅A时，加速度最大，根据牛顿第二定律，有：
kA=mam
解得：A=mamk=m×2.8gk=2.8mgk
(2)右图中红色弹簧表示弹簧处于原长L，蓝色弹簧表示平衡位置，最低点B处，根据牛顿第二定律，有：
kx1−mg=mam
因此：
kx1=3.8mg
x1=3.8mgk
弹簧被压缩，小球对弹簧的弹力方向竖直向下；
(3)由图知最高点弹簧处于伸长状态，其伸长量：x2=A−x0
最大长度为：L′=L+x2=L+A−x0=L+2.8mgk−mgk=L+1.8mgk；
答：(1)简谐运动的振幅大小A为2.8mgk；
(2)当小球运动到最低点时，小球对弹簧弹力F的大小为3.8mg，方向竖直向上；
(3)若弹簧原长为L，则振动过程中弹簧的最大长度L′是L+1.8mgk．
【解析】(1)在当位移为振幅A时，加速度最大，根据牛顿第二定律列式求解即可；
(2)当小球运动到最低点时，受重力和支持力，根据牛顿第二定律列式求解；
(3)当振子处于最大高度时，弹簧的长度最大．
本题考查了简谐运动的对称性，关键根据胡克定律并结合几何关系列式分析，不难．
19.【答案】解：①P质点此时刻向下运动，根据波的传播规律判断波沿x轴正方向传播。
由波形图可知，波长λ=4m，周期T=0.2s。
根据波长与波速关系可知，v=λT=20m/s。
②Q点此时刻向上振动，到达平衡位置的时间t=0.5mv=0.025s。第一次到达波峰时间t1=t+14T=0.075s。
③根据振动的周期性，运动到平衡位置的时间t2=t+n2T=(0.05+0.1n)s n=0、1、2……。
答：①波沿x轴正方向传播，波速为20m/s。
②Q点从此时刻开始第一次到达波峰的时间为0.075s。
③Q点从此时刻开始运动到平衡位置的时间为(0.05+0.1n)s n=0、1、2……。
【解析】简谐波传播过程中，介质中各个质点不随波向前移动。由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，可求出波速。
由振动图象读出t=0时刻P点的振动方向，判断波的传播方向。
分析波动过程，根据时间与周期的关系，判断Q点的运动状态。
波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系。同时，熟练要分析波动形成的过程，分析质点的位置和加速度情况。
20.【答案】解：(i)光从光源S射出经半球体到达光屏的光路如图。
光由空气射向半球体，由折射定律，有：
n=sinθsinα
解得：α=30°
在△OBC中，由正弦定理得：OC−sin(α+90∘)=OB−sinβ
OB−=R3tanθ= 33R
解得：β=30°
光由半球体射向空气，由折射定律，有：
n=sinγsinβ
解得：γ=60°，即出射光线与轴线OA平行，与光屏垂直。
(ii)光从光源S出发经玻璃半球体到达光屏所用的时间为：
t=SB−c+BC−v+CD−c
根据几何知识可得SB−=R3csθ=23R
BC−=2(R−23R)csβ= 33R
CD−=116R−Rsin30°=43R
光在玻璃半球体内的传播速度为：
v=cn
解得：t=3Rc
答：
(i)从半球体出射光线与光屏的夹角为90°；
(ii)光线从S传播到达光屏所用的时间为3Rc。
【解析】(i)作出光路图，根据折射定律和几何关系，求出光线在半球体左侧的入射角和折射角，根据几何关系求出光线在半球体圆弧面上的入射角，即可由折射定律求出对应的折射角，并由几何关系求出出射光线与光屏的夹角；
(ii)光线从S传播到达光屏所用的时间等于光线从S传到B、从B传到C、从C传到光屏时间之和。根据几何关系和运动学公式解答。
处理几何光学的问题，关键是要作出光路图，一定要用直尺准确作图，然后根据几何图形的特点求相关角度或者线段的长度。