2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時集訓(xùn)16 振動和波動 光及光的本性（含解析）

專題限時集訓(xùn)(十六)(建議用時：40分鐘)1(2019·煙臺模擬)(1)如圖所示，P、Q、M是均勻媒介中x軸上的三個質(zhì)點，PQ、QM的距離分別為3 m、2 m，一列簡諧橫波沿x軸向右傳播。在t0時刻，波傳播到質(zhì)點P處并且P開始向下振動，經(jīng)t3 s，波剛好傳到質(zhì)點Q，而此時質(zhì)點P恰好第一次到達最高點且離平衡位置10 cm處。下列說法正確的是()A該簡諧波的波速為1 m/sB該簡諧波的波長為12 mC當波傳播到質(zhì)點M時，質(zhì)點P通過的路程為50 cmD當t5 s時，質(zhì)點Q的加速度方向豎直向下E當質(zhì)點M運動到最高點時，質(zhì)點Q恰好處于最低點(2)如圖所示是一透明物體的橫截面，橫截面為等腰直角三角形ABC，AB邊長為a，底面AC鍍有反射膜。今有一條光線垂直AB邊從中點入射，進入透明物體后直接射到底面AC上，并恰好發(fā)生全反射，(已知光在真空中的傳播速度為c)求：()透明物體的折射率和光在透明物體內(nèi)的傳播時間；()若光線從AB邊中點沿平行于底面的方向射向透明物體，求光線最終離開透明物體時的出射角。解析(1)在t0時刻，波傳播到質(zhì)點P，經(jīng)t3 s，波剛好傳到質(zhì)點Q，則v m/s1 m/s，故A正確；在t0時刻，質(zhì)點P開始向下振動，經(jīng)t3 s，質(zhì)點P恰好第一次到達最高點，則T3 s，T4 s，根據(jù)v，可得vT4 m，故B錯誤；當波傳播到質(zhì)點M時，用時t5 s，即T，質(zhì)點P通過的路程為5A50 cm，故C正確；當t5 s時，質(zhì)點Q已經(jīng)振動了2 s，運動到了平衡位置，加速度為零，故D錯誤；質(zhì)點M比質(zhì)點Q晚運動了半個周期，當質(zhì)點M運動到最高點時，質(zhì)點Q恰好處于最低點，故E正確。(2)()根據(jù)題意，光線射到AC面上時入射角度恰好為臨界角C，由幾何關(guān)系可知C45°，根據(jù)sin C可得n由幾何關(guān)系可知光在透明物體中的傳播路徑長為a，設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速度為v，有v，t可得t。()設(shè)此時光在AB面的入射角為i，折射角為r，由題意可知，i45°根據(jù)公式n可得r30°由幾何關(guān)系可知60°>C45°，光線在BC面發(fā)生全反射。設(shè)光線在AC面的入射角為i，折射角為r，根據(jù)幾何關(guān)系，i15°根據(jù)公式n，解得rarcsin 。答案(1)ACE(2)()()arcsin 2(2019屆高三·西安八校聯(lián)考)(1)一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t0時刻的波形圖如圖所示，已知這列波在P出現(xiàn)兩次波峰的最短時間是0.4 s，根據(jù)以上可知：這列波的波速是_m/s；再經(jīng)過_s質(zhì)點R才能第一次到達波峰；這段時間里R通過的路程為_cm。(2)如圖所示，一透明球體置于空氣中，球半徑R10 cm，折射率n，MN是一條通過球心的直線，單色細光束AB平行于MN射向球體，B為入射點，AB與MN間距為5 cm，CD為出射光線。()補全光路并求出光從B點傳到C點的時間；()求CD與MN所成的角。解析(1)依題，P點兩次出現(xiàn)波峰的最短時間是0.4 s，所以這列波的周期T0.4 s。由波速公式得v m/s10 m/s由t0時刻到R第一次出現(xiàn)波峰，波移動的距離s7 m則t s0.7 s在上述時間內(nèi)，R實際振動時間t10.3 s因此R通過的路程為s3A6 cm。(2)()連接BC，光路圖如圖所示；在B點光線的入射角、折射角分別標為i、r，sin i，所以i45°由折射定律，在B點有n可得sin r故r30°又2Rcos r，v所以t×109 s。()由幾何關(guān)系可知COP15°，OCP135°，所以30°。答案(1)100.76(2)()光路圖見解析×109 s()30°3(2019·江西重點中學(xué)聯(lián)考)(1)下列有關(guān)敘述正確的是_。A第四代移動通信系統(tǒng)(4G)采用1 8802 690 MHz間的四個頻段，該電磁波信號的磁感應(yīng)強度隨時間是非均勻變化的B狹義相對論的時間效應(yīng)，可通過衛(wèi)星上的時鐘與地面上的時鐘對比進行驗證，高速運行的衛(wèi)星上的人會認為地球上時鐘變快C單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)D向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接受，測出反射波的頻率變化就能知道血流的速度，這種方法應(yīng)用的是共振原理E泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)有力地支持了光的波動學(xué)說，玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象(2)如圖所示，一束截面為圓形(半徑R1 cm)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的面。經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形彩色亮區(qū)。已知玻璃半球的半徑也為R。屏幕S至球心的距離為d4 cm。不考慮光的干涉和衍射，試問：()在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？()若玻璃半球?qū)A形亮區(qū)最外側(cè)單色光的折射率為n，求屏幕S上圓形亮區(qū)的最大半徑。(結(jié)果可保留根號)解析(1)第四代移動通信系統(tǒng)(4G)采用1 8802 690 MHz間的四個頻段，該電磁波信號的磁感應(yīng)強度隨時間是周期性變化的，是非均勻變化的，故A正確；狹義相對論中有運動延遲效應(yīng)，即“動鐘變慢”，高速運行的衛(wèi)星上的人會認為地面上的時鐘變慢，故B錯誤；單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期由驅(qū)動力的周期決定，與單擺的固有周期無關(guān)，故與擺長無關(guān)，故C正確；向人體發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就能知道血流的速度，這種方法應(yīng)用的是多普勒效應(yīng)原理，故D錯誤；泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)有力地支持了光的波動學(xué)說，玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，故E正確。(2)()復(fù)色光與半球形玻璃面的下表面相垂直，方向不變，但是在上面的圓弧面會發(fā)生偏折，紫光的折射率最大，臨界角最小，偏折能力最強，所以紫光偏折的最多，因此最外側(cè)是紫色。()如圖所示，紫光剛要發(fā)生全反射時的臨界光線射在屏幕S上的點D到亮區(qū)中心E的距離r就是所求最大半徑。設(shè)紫光臨界角為C，由全反射的知識：sin C所以cos Ctan CrdnR代入數(shù)據(jù)得：r(4)cm。答案(1)ACE(2)()紫色()(4)cm4.(1)如圖為俯視圖，光屏MN水平放置，半圓柱形玻璃磚放在水平面上，其平面部分ab與屏平行。由光源S發(fā)出的一束白光沿半徑方向射入玻璃磚，通過圓心O再射到屏上。在水平面內(nèi)繞過O點的豎直軸沿逆時針方向緩緩轉(zhuǎn)動玻璃磚，在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶。當玻璃磚轉(zhuǎn)動角度大于某一值時，屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失。下列說法正確的是_。A通過實驗說明，同種材料中各種色光的折射率不同，紅光折射率較大B由n可知，玻璃磚中紅光傳播速度較大C由n可知，紅光在ab界面發(fā)生全反射的臨界角較大D轉(zhuǎn)動玻璃磚的過程中最先消失的是紅光E在光屏上從左到右光帶顏色的分布是從紅到紫(2)如圖所示，繩沿x軸放置，左端位于坐標原點，用手握住繩的左端，在t0時使其開始沿y軸負方向做振幅為8 cm的簡諧運動，在t0.5 s時，繩上形成的波剛好傳到質(zhì)點M處，求：該波的波速大小；從t0開始經(jīng)過多長時間，位于x245 cm處的質(zhì)點N恰好第一次沿y軸正方向通過平衡位置。解析(1)實驗中紅光折射的程度最小，說明紅光的折射率小，選項A錯。由介質(zhì)中光速v知紅光在玻璃中的傳播速度較大，選項B對。由sin C知紅光發(fā)生全反射的臨界角較大，紫光的臨界角最小，由發(fā)生全反射的條件知，最先消失的是紫光，選項C對、D錯。光屏上最左邊的應(yīng)是紅光選項E對。(2)從題圖上可以看出，0.5 s波傳播了x5 cm，波長為0.2 m傳播時間為，質(zhì)點起振方向為沿y軸負方向，所以周期T2 s波速v m/s0.1 m/s經(jīng)過t4.5 s質(zhì)點N將開始沿y軸負方向振動，再經(jīng)過1 s質(zhì)點N第一次沿y軸正方向向上經(jīng)過平衡位置，故t5.5 s。答案(1)BCE(2)0.1 m/s5.5 s5(2019·山東青島模擬)(1)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的有()A用透明的標準平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象B光導(dǎo)纖維傳輸信號是利用光的干涉現(xiàn)象C分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用紅光時得到的條紋間距更寬D玻璃內(nèi)氣泡看起來特別明亮，是因為光線從氣泡中射出的原因E在照相機鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時的景物，可使景象更清晰(2)一列簡諧橫波，某時刻的波形圖象如圖甲所示，從該時刻開始計時，波上A質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示，則：從該時刻起，再經(jīng)過t0.4 s，P質(zhì)點的位移、通過的路程和波傳播的距離分別為多少？若t0時振動剛剛傳到A點，從該時刻起再經(jīng)多長時間坐標為45 m的質(zhì)點(未畫出)第二次位于波峰？解析(1)用透明的標準平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉，選項A正確；光導(dǎo)纖維傳輸信號是利用光的全反射現(xiàn)象，選項B錯誤；根據(jù)x知，同一裝置，波長越長條紋間距越寬，選項C正確；玻璃中的氣泡看起來特別明亮是因為光從玻璃射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射，選項D錯誤；在照相機鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時的景物，可減弱反射光，從而使景象更清晰，選項E正確。(2)由振動圖象可以看出，此波的周期為0.8 s，所以頻率為1.25 Hz。因為t0.4 s，故經(jīng)0.4 s P質(zhì)點回到平衡位置，位移為0質(zhì)點P通過的路程為2A4 cm在時間內(nèi)波傳播的距離為10 m。由A點在t0時刻向上振動知，波沿x軸正方向傳播，波速v m/s25 m/sx45 m處的質(zhì)點第一次到達波峰的時間t1 s1 s此質(zhì)點第二次位于波峰的時間tt1T1.8 s。答案(1)ACE(2)04 cm10 m1.8 s- 7 -