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

（通用版）2022年高考物理二輪復習 專題檢測（二十九）振動和波、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，A30°。一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點射出，其折射角為60°，則玻璃對紅光的折射率為_。若改用藍光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角_(選填“小于”“等于”或“大于”)60°。(2)一列簡諧橫波沿x方向傳播，t0時刻的波形如圖甲所示，A、B、P和Q是介質中的四個質點，t0時刻波剛好傳播到B點。質點A的振動圖像如圖乙所示，則：()該波的傳播速度是多大？()從t0到t1.6 s，質點P通過的路程是多少？()經(jīng)過多長時間質點Q第二次到達波谷？解析：(1)根據(jù)光路的可逆性及折射率定義有n；玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，入射角相同時，藍光的折射角更大些。(2)()由題圖甲可知該波的波長20 m由題圖乙可知，該波的周期T0.8 s傳播速度v25 m/s。()從t0到t1.6 s經(jīng)過2個周期，質點P通過的路程s2×4A16 m。()質點P、Q平衡位置之間的距離L85 m10 m75 m由Lvt，解得t3 s即經(jīng)過3 s質點Q第一次到達波谷，故經(jīng)過3.8 s質點Q第二次到達波谷。答案：(1)大于(2)()25 m/s()16 m()3.8 s2(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，則它在鋼鐵中的波長為的_倍。(2)某種柱狀透明工藝品的截面形狀如圖中實線所示，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°角的方向斜向下射向OA面，經(jīng)OA面折射進入該柱狀介質內，已知介質折射率為。()通過計算說明在介質中經(jīng)OA面折射的光線的方向；()要使底部弧面ADB沒有光線射出，OA面至少應該遮住多長的距離(不考慮二次反射)。解析：(1)設聲波在鋼鐵中的傳播時間為t，由Lvt知，340(t1.00)4 900t，解得t s，代入Lvt中解得橋長L365 m。聲波在傳播過程中頻率不變，根據(jù)vf知，聲波在鋼鐵中的波長。(2)()由題意可知，光線在OA面上的入射角i45°，由折射定律知：n解得折射角r30°由幾何關系知，折射光線平行于OB。()光路圖如圖所示進入介質內的光線，在弧面ADB上到達的位置越向左入射角越大，假設光線射向M點時，折射到弧面ADB上P點時恰好發(fā)生全反射，則AM為OA面上應該遮住的部分此時在弧面ADB上的入射角為，則45°由幾何關系得15°過A點作PO的平行線AN與PM的延長線相交于N點，則四邊形ANPO為菱形，在AMN中，由幾何關系得NMA120°，MNA45°根據(jù)正弦定理解得AMR。答案：(1)365(2)()折射光線平行于OB()R3.(2019屆高三·哈爾濱模擬)(1)多選一列沿x軸傳播的簡諧橫波，t0時刻的波形如圖所示，此時質點P恰在波峰，質點Q恰在平衡位置且向下振動。再過0.5 s，質點Q第二次到達波谷，下列說法中正確的是_。A波沿x軸負方向傳播B波的傳播速度為60 m/sC波的周期為0.2 sDt0至0.9 s時間內質點P通過的路程為1.8 mE1 s末質點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。()如果光線不從BC、AC面射出，求三棱鏡的折射率n的范圍；()如果光線順時針轉過60°，即與AB面成30°角斜向下，不考慮反射光線的影響，當n 時，能否有光線從BC、AC面射出？解析：(1)t0時刻，質點Q恰在平衡位置且向下振動，可知波沿x軸負方向傳播，選項A正確；再過0.5 s，質點Q第二次到達波谷，可得0.5 s，T0.4 s，波的傳播速度為v m/s60 m/s，選項B正確，C錯誤；0.9 s2.25T，故t0至0.9 s時間內質點P通過的路程為2.25×4A9×0.2 m1.8 m，選項D正確；1 s2.5T，則1 s末質點P的位移是0.2 m，選項E錯誤。(2)()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。()當n時，設全反射的臨界角為C，sin C折射光線如圖所示，由n，解得r30°光線在BC面的入射角15°<C，所以可以從BC面射出；光線在AC面的入射角75°>C，所以不能從AC面射出。答案：(1)ABD(2)()n()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t0時刻波上平衡位置相距40 cm的兩質點a、b的位移都是1 cm，但運動方向相反，其中質點a沿y軸負方向運動，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 cmB該列簡諧橫波波長可能為12 cmC當質點b的位移為2 cm時，質點a的位移為負D在t時刻，質點b速度最大E質點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點入射，入射角為，光進入棱鏡后恰好在BC面上的O點發(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：()透明材料的折射率n；()該光在透明材料內傳播的時間t。解析：(1)根據(jù)題意，質點a、b在波的圖像中的位置可能情況如圖所示。有×k0.4 m，可得 m，其中k為大于等于0的整數(shù)，波長最長為1.2 m，選項A錯誤；當k3時，12 cm，選項B正確；質點b再經(jīng)過T位移為2 cm(波峰位置)，質點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C正確；tT時，質點b經(jīng)過平衡位置，速度最大，選項D正確；兩質點平衡位置間的距離等于半個波長的奇數(shù)倍時速度才會始終等大反向，而a、b兩質點平衡位置間的距離不等于半個波長的奇數(shù)倍，選項E錯誤。(2)()設光線在AB面的折射角為r，光路如圖所示根據(jù)折射定律得n設棱鏡發(fā)生全反射的臨界角為C，由題意，光線在BC面恰好發(fā)生全反射，可得sin C由幾何知識可知，rC90°聯(lián)立以上各式解得n。()光在棱鏡中的傳播速度v由幾何知識得，MOnL該光在透明材料內傳播的時間t。答案：(1)BCD(2)()()5(2018·太原高三段考)(1)多選據(jù)報道，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從波源開始振動到波源遷移到地面需要經(jīng)過3.75 sB從波傳到N處開始計時，經(jīng)過t0.03 s位于x240 m 處的質點加速度最小C波的周期為0.015 sD波的圖像上M點此時速度方向沿y軸負方向，經(jīng)過一段極短的時間后動能減小E從波傳到N處開始，經(jīng)過0.012 5 s，M點的波動狀態(tài)傳播到N點(2)如圖，等腰三角形ABC為某透明介質的橫截面，ABAC，O為BC邊的中點，位于截面所在平面內的一束光線自O點以角i入射，第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射。已知15°，BC邊長為2L，該介質的折射率為。求：()入射角i；()光從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間。解析：(1)波上的質點并不隨波遷移，選項A錯誤；由題意可知該波的周期為T s0.015 s，從波傳到x120 m處開始計時，經(jīng)過t0.03 s，波向前傳播的距離s4×103×0.03 m120 m，位于x240 m處的質點在平衡位置，加速度最小，選項B、C正確；由“上下坡法”可得M點的速度方向沿y軸負方向，正在往平衡位置運動，速度增大，動能增大，選項D錯誤；M、N兩點的平衡位置之間相距50 m，波從M點傳到N點所需時間t1 s0.012 5 s，選項E正確。(2)()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C45°設光線在BC面上的折射角為r，由幾何關系得r30°由折射定律得n聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得i45°。()在OPB中，根據(jù)正弦定理得設所用時間為t，光線在介質中的傳播速度為v，得vt又v聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得tL。答案：(1)BCE(2)()45°() L