2022年高考物理二輪復習 第一部分 專題六 自選模塊 第1講 振動與波動 光課時演練知能提升

2022年高考物理二輪復習 第一部分 專題六 自選模塊 第1講 振動與波動 光課時演練知能提升1(1)(xx·高考浙江卷改編)關(guān)于下列光學現(xiàn)象，說法正確的是(單選)()A水中藍光的傳播速度比紅光快B光從空氣射入玻璃時可能發(fā)生全反射C在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實際深度比看到的要深D分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用藍光時得到的條紋間距更寬(2)甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負向傳播，波速均為v25 cm/s.兩列波在 t0時的波形曲線如圖所示求：t0時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點的x坐標；從t0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點的時間解析：(1)在介質(zhì)中，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫各色光隨著頻率的增大，其折射率也增大，根據(jù)v知，水中藍光的傳播速度比紅光慢，選項A錯誤；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，才可能發(fā)生全反射，光從空氣射入玻璃時，不會發(fā)生全反射，選項B錯誤在岸邊觀察水中的魚，視深h，故視深h小于魚的實際深度h，選項C正確；藍光比紅光的波長短，由干涉條紋寬度x知，用紅光時得到的條紋間距比藍光的寬，選項D錯誤(2)t0時，在x50 cm處兩列波的波峰相遇，該處質(zhì)點偏離平衡位置的位移為16 cm.兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移均為16 cm.從圖線可以看出，甲、乙兩列波的波長分別為150 cm，260 cm甲、乙兩列波波峰的x坐標分別為x150k11，k10，±1，±2，x250k22，k20，±1，±2，由式得，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點的x坐標為x(50300n)cm，n0，±1，±2，只有兩列波的波谷相遇處的質(zhì)點的位移為16 cm.t0時，兩列波波谷間的x坐標之差為x式中，m1和m2均為整數(shù)將式代入式得x10×(6m25m1)5由于m1、m2均為整數(shù)，波谷間的距離最小為x05 cm從t0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點的時間為t代入數(shù)值解得t0.1 s.答案：(1)C(2)x(50300n)cm，n0，±1，±2，0.1 s2(1)對如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒炑b置圖，下列判斷準確無誤的是(單選)()A甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來檢測平面的平整程度C丙圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋D丁圖是波的振動圖象，其振幅為16 cm，振動周期為4 s(2)如圖所示，ABC為一直角三棱鏡的截面，其一個底角為30°，一束單色平行光束斜射向AB面，經(jīng)三棱鏡折射后在AC面水平平行射出以圖中三條光線代表光束，畫出三條光線經(jīng)棱鏡折射的光路示意圖；若棱鏡的折射率為，求入射光線與AB面的夾角.解析：(1)題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯題圖丙是薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故C錯題圖丁是波的振動圖象，其振幅為8 cm，振動周期為4 s，故D錯(2)光路圖如圖甲所示由圖乙可知nn又n解得30°由圖中幾何關(guān)系可知30°解得60°則30°.答案：(1)B(2)見解析30°3(1)如圖甲為一列簡諧橫波在t2 s時的波形圖，圖乙為媒質(zhì)中平衡位置在x1.5 m處的質(zhì)點的振動圖象，P是平衡位置為x2 m的質(zhì)點下列說法不正確的是(單選)()A波速為0.5 m/sB波的傳播方向向右C02 s時間內(nèi)，P運動的路程為8 cmD當t7 s時，P恰好回到平衡位置(2)一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖丙所示玻璃的折射率為n .丙一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多長？一細束光線在O點左側(cè)與O相距 R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點的位置解析：(1)由題圖甲讀出波長2 m，由題圖乙讀出周期T4 s，則v0.5 m/s，選項A正確；題圖甲是t2 s時的波形圖，題圖乙是x1.5 m處質(zhì)點的振動圖象，所以該點在t2 s時向下振動，所以波向左傳播，選項B錯誤；在02 s內(nèi)質(zhì)點P由波峰向波谷振動，通過的路程s2A8 cm，選項C正確；t7 s時，P點振動了個周期，所以這時P點位置與tT3 s時位置相同，即在平衡位置，所以選項D正確(2)在O點左側(cè)，設(shè)從E點射入的光線進入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖，由全反射條件有sin 由幾何關(guān)系有OERsin 由對稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l2OE聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得lR.設(shè)光線在距O點R的C點射入后，在上表面的入射角為，由幾何關(guān)系及式和已知條件得60°>光線在玻璃磚內(nèi)會發(fā)生三次全反射，最后由G點射出，如圖，由反射定律和幾何關(guān)系得OGOCR射到G點的光有一部分被反射，沿原路返回到達C點射出答案：(1)B(2)R光線從G點射出時，OGOCR，射到G點的光有一部分被反射，沿原路返回到達C點射出4(1)如圖甲為一列簡諧橫波在t0.10 s時刻的波形圖，P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點；圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，下列說法不正確的是(單選)()A在t0.25 s時，質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同B從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負方向傳播了6 mC從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cmD質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為y0.10sin 10t(國際單位) (2)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求大平板玻璃的折射率解析：(1)由yt圖象可知，波的振動周期T0.2 s，由yx圖象可知8 m，故波速v40 m/s，根據(jù)振動與波動的關(guān)系知波沿x軸負方向傳播，則波在0.10 s到0.25 s內(nèi)傳播的距離xvt6 m，選項B正確；t0.25 s時，波形圖如圖所示，此時質(zhì)點P的位移沿y軸負方向，而回復力、加速度方向沿y軸正方向，選項A正確；t0.15 sT，質(zhì)點P在其中的T內(nèi)路程為20 cm，在剩下的T內(nèi)包含了質(zhì)點P通過最大位移的位置，故其路程小于10 cm，因此在t0.15 s內(nèi)質(zhì)點P通過的路程小于30 cm，選項C錯誤；由yt圖象可知質(zhì)點Q做簡諧運動的表達式為y0.10sint(m)0.10sin 10t(m)，選項D正確(2)根據(jù)全反射定律，圓形發(fā)光面邊緣發(fā)出的光線射到玻璃板上表面時入射角為臨界角(如圖所示)，設(shè)為，且sin .根據(jù)幾何關(guān)系得：sin 而LRr聯(lián)立以上各式，解得n .答案：(1)C(2) 5(xx·長春市質(zhì)監(jiān))(1)如圖甲所示的彈簧振子(以O(shè)點為平衡位置在B、C間振動)，取水平向右的方向為振子離開平衡位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動曲線，由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是(單選)()At0時，振子處在C位置B振子振動的周期為4 sCt4 s時振子對平衡位置的位移為10 cmD如果振子的質(zhì)量為0.5 kg，彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，則振子的最大加速度大小為500 m/s2丙(2)如圖丙所示為一透明的圓柱體的橫截面，其半徑為R，透明圓柱體的折射率為n，AB是一條直徑今有一束平行光沿平行AB方向射向圓柱體求：經(jīng)透明圓柱體折射后，恰能經(jīng)過B點的入射光線的入射點到AB的垂直距離解析：(1)由題圖乙可知零時刻振子位移為10 cm，則所對應(yīng)的位置為B，故A錯誤由題圖乙可知振子振動周期為4 s，故B正確t4 s時，振子偏離平衡位置的位移為10 cm，故C錯誤當振子偏離平衡位置最大時，振子受合力最大，產(chǎn)生的加速度也最大，由Fkxma，所以a m/s2400 m/s2，故D錯誤(2)設(shè)入射角為i，折射角為r，入射光線離AB的距離為h，由折射定律：n由幾何關(guān)系：sin i，sin r解得：cos r，sin r 又因為：sin i2sin r·cos r解得：h.答案：(1)B(2)6(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x12 m處的質(zhì)元的振動圖線如圖甲所示，在x18 m處的質(zhì)元的振動圖線如圖乙所示下列說法正確的是(單選)()A該波的周期為12 sBx12 m處的質(zhì)元在平衡位置向上振動時，x18 m處的質(zhì)元在波谷C在04 s內(nèi)x12 m處和x18 m處的質(zhì)元通過的路程均為6 cmD該波的傳播速度可能為2 m/s(2)如圖所示，橫截面(紙面)為ABC的三棱鏡置于空氣中，頂角A60°.紙面內(nèi)一細光束以入射角i射入AB面，直接到達AC面并射出，光束在通過三棱鏡時出射光與入射光的夾角為(偏向角)改變?nèi)肷浣莍，當ii0時，從AC面射出的光束的折射角也為i0，理論計算表明在此條件下偏向角有最小值030°.求三棱鏡的折射率n.解析：(2)設(shè)入射角為i0時，光束在AB面的折射角為，由折射定律：n設(shè)光束在AC面的入射角為，由折射定律：n由幾何關(guān)系：60°0(i0)(i0)聯(lián)立解得：n .答案：(1)A(2)7(xx·武漢模擬)(1)下列關(guān)于波的現(xiàn)象和規(guī)律的說法中正確的是(單選)()A泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象中的加強區(qū)B光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波C波速公式說明波速與波長、頻率有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān)D“彩超”可以測血流速度，利用的是超聲波的多普勒效應(yīng)(2)如圖所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圓錐，頂角AOB120°，頂點O與桌面的距離為4a，圓錐的底面半徑Ra，圓錐軸線與桌面垂直有一半徑為R的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合已知玻璃的折射率n，求光束在桌面上形成的光斑的面積解析：(1)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，A錯誤；橫波才有偏振現(xiàn)象，B錯誤；波速大小取決于介質(zhì)，C錯誤；利用多普勒效應(yīng)可以測速度，D正確(2)如圖所示，射到OA界面的入射角30°，則sin <，故入射光能從圓錐側(cè)面射出設(shè)折射角為，無限接近A點的折射光線為AC，根據(jù)折射定律sin nsin ，解得60°.過O點作ODAC，則O2OD30°在RtO1AO中O1ORtan 30°a·a在RtACE中，ECAEtan 30°故O2CECR在RtOO2D中，O2D4atan 30°光束在桌面上形成光斑的面積S·O2D2·O2C24a2.答案：(1)D(2)4a28(xx·溫州模擬)(1)如圖所示，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x2 m和x12 m處，兩列波的傳播速度均為v4 m/s，兩波源的振幅均為A2 cm.圖示為t0時刻兩列波的圖象(傳播方向如圖所示)，此時刻平衡位置處于x2 m和x8 m的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動質(zhì)點M的平衡位置處于x5 m處，則下列說法不正確的是(單選)()A兩列波相遇后振幅仍然為2 cmBt1 s時刻，質(zhì)點M的位移為4 cmCt0.75 s時刻，質(zhì)點P、Q都運動到M點D質(zhì)點P、Q的起振方向都沿y軸負方向(2)如圖所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知A60°，C90°，一束極細的光于AC的中點D垂直AC面入射，ADa，棱鏡的折射率為n，求：此玻璃的臨界角；光從棱鏡第一次射入空氣時的折射角；光從進入棱鏡到它第一次射入空氣所經(jīng)歷的時間(設(shè)光在真空中的傳播速度為c)解析：(1)根據(jù)波的疊加原理，A正確；由題圖可知兩列波的起振方向都沿y軸負方向，D正確；又4 m，v4 m/s，所以T1 s，波形勻速傳播，兩列波傳播到M點時，t s0.75 s，所以t1 s時刻，M點已經(jīng)振動了(10.75) sT，兩列波在M點加強，合振幅為4 cm，M點的位移為4 cm，B正確；波傳播時，波形移動，質(zhì)點不隨波傳播，C錯誤(2)設(shè)玻璃對空氣的臨界角為C，則sin C，C45°.如圖所示，i160°，因i1>45°，發(fā)生全反射i290°i130°<C，由折射定律有，所以r45°.棱鏡中光速v，所求時間：t.答案：(1)C(2)45°45°