（通用版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題檢測（二十九）振動(dòng)和波、光、電磁波（含解析）

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1、（通用版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題檢測（二十九）振動(dòng)和波、光、電磁波（含解析） 1．(1)如圖所示，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°。一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點(diǎn)射出，其折射角為60°，則玻璃對紅光的折射率為________。若改用藍(lán)光沿同一路徑入射，則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角________(選填“小于”“等于”或“大于”)60°。 (2)一列簡諧橫波沿＋x方向傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖甲所示，A、B、P和Q是介質(zhì)中的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，t＝0時(shí)刻波剛好傳播到B點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像如圖乙所示，則： (ⅰ)該波的傳播速度是多大？ (ⅱ)從t＝0到t＝1.6 s

2、，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程是多少？ (ⅲ)經(jīng)過多長時(shí)間質(zhì)點(diǎn)Q第二次到達(dá)波谷？ 解析：(1)根據(jù)光路的可逆性及折射率定義有n＝＝；玻璃對藍(lán)光的折射率比對紅光的折射率大，入射角相同時(shí)，藍(lán)光的折射角更大些。 (2)(ⅰ)由題圖甲可知該波的波長λ＝20 m 由題圖乙可知，該波的周期T＝0.8 s 傳播速度v＝＝25 m/s。 (ⅱ)從t＝0到t＝1.6 s經(jīng)過2個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程 s＝2×4A＝16 m。 (ⅲ)質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置之間的距離 L＝85 m－10 m＝75 m 由L＝vt，解得t＝3 s 即經(jīng)過3 s質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波谷，故經(jīng)過3.8 s質(zhì)點(diǎn)Q第二次到達(dá)波谷。 答案

3、：(1)　大于　(2)(ⅰ)25 m/s　(ⅱ)16 m　(ⅲ)3.8 s 2．(1)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s。一平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s。橋的長度為________m。若該聲波在空氣中的波長為λ，則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍。 (2)某種柱狀透明工藝品的截面形狀如圖中實(shí)線所示，AO、BO為夾角是60°的平面，底部ADB是半徑為R的圓弧面，其對應(yīng)的圓心角也為60°，圓心在∠AOB的角平分線OD的延長線上。一束單色平行光沿與OA面成45°

4、角的方向斜向下射向OA面，經(jīng)OA面折射進(jìn)入該柱狀介質(zhì)內(nèi)，已知介質(zhì)折射率為。 (ⅰ)通過計(jì)算說明在介質(zhì)中經(jīng)OA面折射的光線的方向； (ⅱ)要使底部弧面ADB沒有光線射出，OA面至少應(yīng)該遮住多長的距離(不考慮二次反射)。 解析：(1)設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t，由L＝vt知，340(t＋1.00)＝4 900t，解得 t＝ s，代入L＝vt中解得橋長L≈365 m。聲波在傳播過程中頻率不變，根據(jù)v＝λf知，聲波在鋼鐵中的波長λ′＝＝λ。 (2)(ⅰ)由題意可知，光線在OA面上的入射角i＝45°，由折射定律知： ＝n 解得折射角r＝30° 由幾何關(guān)系知，折射光線平行于OB。 (ⅱ

5、)光路圖如圖所示 進(jìn)入介質(zhì)內(nèi)的光線，在弧面ADB上到達(dá)的位置越向左入射角越大，假設(shè)光線射向M點(diǎn)時(shí)，折射到弧面ADB上P點(diǎn)時(shí)恰好發(fā)生全反射，則AM為OA面上應(yīng)該遮住的部分 此時(shí)在弧面ADB上的入射角為θ，則θ＝45° 由幾何關(guān)系得α＝15° 過A點(diǎn)作PO′的平行線AN與PM的延長線相交于N點(diǎn)，則四邊形ANPO′為菱形，在△AMN中，由幾何關(guān)系得∠NMA＝120°，∠MNA＝45° 根據(jù)正弦定理＝ 解得AM＝R。 答案：(1)365　　(2)(ⅰ)折射光線平行于OB　(ⅱ)R 3.(2019屆高三·哈爾濱模擬)(1)[多選]一列沿x軸傳播的簡諧橫波，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)質(zhì)

6、點(diǎn)P恰在波峰，質(zhì)點(diǎn)Q恰在平衡位置且向下振動(dòng)。再過0.5 s，質(zhì)點(diǎn)Q第二次到達(dá)波谷，下列說法中正確的是________。 A．波沿x軸負(fù)方向傳播 B．波的傳播速度為60 m/s C．波的周期為0.2 s D．t＝0至0.9 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為1.8 m E．1 s末質(zhì)點(diǎn)P的位移是零 (2)如圖所示為等腰直角三棱鏡ABC，一組平行光線垂直斜面AB射入。 (ⅰ)如果光線不從BC、AC面射出，求三棱鏡的折射率n的范圍； (ⅱ)如果光線順時(shí)針轉(zhuǎn)過60°，即與AB面成30°角斜向下，不考慮反射光線的影響，當(dāng)n＝ 時(shí)，能否有光線從BC、AC面射出？ 解析：(1)t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q恰

7、在平衡位置且向下振動(dòng)，可知波沿x軸負(fù)方向傳播，選項(xiàng)A正確；再過0.5 s，質(zhì)點(diǎn)Q第二次到達(dá)波谷，可得＝0.5 s，T＝0.4 s，波的傳播速度為v＝＝ m/s＝60 m/s，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；0.9 s＝2.25T，故t＝0至0.9 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為2.25×4A＝9×0.2 m＝1.8 m，選項(xiàng)D正確；1 s＝2.5T，則1 s末質(zhì)點(diǎn)P的位移是－0.2 m，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 (2)(ⅰ)光線穿過AB面后方向不變，在BC、AC面上的入射角均為45°，光線不從BC、AC面射出(即發(fā)生全反射)的條件為： sin 45°≥ 解得n≥。 (ⅱ)當(dāng)n＝時(shí)，設(shè)全反射的臨界角為C， sin

8、 C＝ 折射光線如圖所示， 由n＝， 解得r＝30° 光線在BC面的入射角β＝15°C，所以不能從AC面射出。 答案：(1)ABD　(2)(ⅰ)n≥　(ⅱ)只從BC面射出 4．(1)[多選]一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，振幅為2 cm，周期為T，已知在t＝0時(shí)刻波上平衡位置相距40 cm的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都是1 cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，如圖所示。下列說法正確的是________。 A．該列簡諧橫波波長可能為150 cm B．該列簡諧橫波波長可能為12 cm C．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為＋2 cm時(shí)

9、，質(zhì)點(diǎn)a的位移為負(fù) D．在t＝時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b速度最大 E．質(zhì)點(diǎn)a、b的速度始終大小相等，方向相反 (2)如圖所示為某種透明材料制成的一柱形棱鏡的橫截面圖，CD是半徑為R的四分之一圓弧面，圓心為O；光線從AB面上的M點(diǎn)入射，入射角為θ，光進(jìn)入棱鏡后恰好在BC面上的O點(diǎn)發(fā)生全反射，然后由CD面射出。已知OB段的長度為L，真空中的光速為c。求： (ⅰ)透明材料的折射率n； (ⅱ)該光在透明材料內(nèi)傳播的時(shí)間t。 解析：(1)根據(jù)題意，質(zhì)點(diǎn)a、b在波的圖像中的位置可能情況如圖所示。 有×＋kλ＝0.4 m，可得λ＝ m，其中k為大于等于0的整數(shù)，波長最長為1.2 m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)k＝3

10、時(shí)，λ＝12 cm，選項(xiàng)B正確；質(zhì)點(diǎn)b再經(jīng)過T位移為＋2 cm(波峰位置)，質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過T到平衡位置，之后再經(jīng)過T到波谷位置，選項(xiàng)C正確；t＝T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)過平衡位置，速度最大，選項(xiàng)D正確；兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離等于半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)速度才會(huì)始終等大反向，而a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離不等于半個(gè)波長的奇數(shù)倍，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 (2)(ⅰ)設(shè)光線在AB面的折射角為r，光路如圖所示 根據(jù)折射定律得n＝ 設(shè)棱鏡發(fā)生全反射的臨界角為θC，由題意，光線在BC面恰好發(fā)生全反射，可得sin θC＝ 由幾何知識可知，r＋θC＝90° 聯(lián)立以上各式解得n＝。 (ⅱ)光在棱鏡中的傳播速度v＝ 由幾何知識

11、得，MO＝＝nL 該光在透明材料內(nèi)傳播的時(shí)間 t＝＝。 答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)　(ⅱ) 5．(2018·太原高三段考)(1)[多選]據(jù)報(bào)道，臺灣高雄市曾發(fā)生6.7級地震，震源深度為 15 km。如果該地震中的簡諧橫波在地球中勻速傳播的速度大小為4 km/s，已知波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻剛好傳到N處，如圖所示，則下列說法中正確的是________。 A．從波源開始振動(dòng)到波源遷移到地面需要經(jīng)過3.75 s B．從波傳到N處開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過t＝0.03 s位于x＝240 m 處的質(zhì)點(diǎn)加速度最小 C．波的周期為0.015 s D．波的圖像上M點(diǎn)此時(shí)速度方向沿y軸負(fù)方向，

12、經(jīng)過一段極短的時(shí)間后動(dòng)能減小 E．從波傳到N處開始，經(jīng)過0.012 5 s，M點(diǎn)的波動(dòng)狀態(tài)傳播到N點(diǎn) (2)如圖，等腰三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，AB＝AC，O為BC邊的中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)點(diǎn)以角i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ＝15°，BC邊長為2L，該介質(zhì)的折射率為。求： (ⅰ)入射角i； (ⅱ)光從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間。 解析：(1)波上的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意可知該波的周期為T＝ s ＝0.015 s，從波傳到x＝120 m處開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過t＝0.03 s，波向前傳播的距離s＝4×103× 0.03 m＝12

13、0 m，位于x＝240 m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，加速度最小，選項(xiàng)B、C正確；由“上下坡法”可得M點(diǎn)的速度方向沿y軸負(fù)方向，正在往平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度增大，動(dòng)能增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；M、N兩點(diǎn)的平衡位置之間相距50 m，波從M點(diǎn)傳到N點(diǎn)所需時(shí)間t1＝ s＝0.012 5 s，選項(xiàng)E正確。 (2)(ⅰ)作出光路圖如圖所示，根據(jù)全反射規(guī)律可知，光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C，由折射定律得sin C＝ 代入數(shù)據(jù)得C＝45° 設(shè)光線在BC面上的折射角為r，由幾何關(guān)系得r＝30° 由折射定律得n＝ 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得 i＝45°。 (ⅱ)在△OPB中，根據(jù)正弦定理得 ＝ 設(shè)所用時(shí)間為t，光線在介質(zhì)中的傳播速度為v，得 ＝vt 又v＝ 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得 t＝L。 答案：(1)BCE　(2)(ⅰ)45°　(ⅱ) L