高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題十五 振動與波動 光限時訓(xùn)練-人教版高三全冊物理試題

專題十五 振動與波動 光1(1)對如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒炑b置圖，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是_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丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長的偶數(shù)倍，則P處是亮紋D丁圖是薄膜干涉現(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E戊圖是波的振動圖象，其振幅為8 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錯題圖丁是薄膜干涉現(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)BCE(2)見解析30°2(2015·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_A機(jī)械波、電磁波均能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象B泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象中的加強(qiáng)區(qū)C光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波D波速公式說明波速與波長、頻率有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān)E“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)干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，A正確；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，B錯誤；橫波才有偏振現(xiàn)象，C正確；波速大小取決于介質(zhì)，D錯誤；利用多普勒效應(yīng)可以測速度，E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)ACE(2)4a23(2014·高考全國卷，T34，15分)(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，下列說法正確的是_A在t0.10 s時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動B在t0.25 s時，質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同C從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 mD從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cmE質(zhì)點Q簡諧運動的表達(dá)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，t0.10 s時質(zhì)點Q沿y軸負(fù)方向運動，選項A錯誤；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(fù)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C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(fù)方向，而回復(fù)力、加速度方向沿y軸正方向，選項B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D錯誤；由yt圖象可知質(zhì)點Q做簡諧運動的表達(dá)式為y0.10sint(m)0.10sin 10t(m)，選項E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)BCE(2) 4(2015·濮陽模擬)(1)如圖所示，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)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，則下列說法正確的是_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 cmCt1 s時刻，質(zhì)點M的位移為4 cmDt0.75 s時刻，質(zhì)點P、Q都運動到M點E質(zhì)點P、Q的起振方向都沿y軸負(fù)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(xì)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(jìn)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(fù)方向，E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(qiáng)，合振幅為4 cm，M點的位移為4 cm，B正確、C錯誤；波傳播時，波形移動，質(zhì)點不隨波傳播，D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)ABE(2)45°45°5.(2015·高考全國卷，T34，15分)(1)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線則_A在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B在真空中，a光的波長小于b光的波長C玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失E分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距(2)平衡位置位于原點O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個點(均位于x軸正向)，P與O的距離為35 cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間已知波源自t0時由平衡位置開始向上振動，周期T1 s，振幅A5 cm.當(dāng)波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5 s，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置求：P、Q間的距離；從t0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過的路程解析：(1)通過光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于對b光的折射率，選項C錯誤a光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項B正確由n知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項A正確入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項D正確做雙縫干涉實驗時，根據(jù)x得a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，選項E錯誤(2)由題意，O、P兩點間的距離與波長之間滿足OP波速v與波長的關(guān)系為v在t5 s的時間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt.由題意有vtPQ式中，PQ為P、Q間的距離由式和題給數(shù)據(jù)，得PQ133 cm.Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源運動的時間為t1tT波源從平衡位置開始運動，每經(jīng)過，波源運動的路程為A.由題給條件得t125×故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為s25A125 cm.答案：(1)ABD(2)133 cm125 cm6(2015·高考全國卷，T34，15分)(1)在雙縫干涉實驗中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比，x1_x2(填“>”、“”或“<”)若實驗中紅光的波長為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm，則雙縫之間的距離為_ mm.(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(fù)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(biāo)；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)由公式x可知，x1>x2.相鄰亮條紋之間的距離為x mm2.1 mm，雙縫間的距離d，代入數(shù)據(jù)得d0.300 mm.(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(biāo)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(biāo)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(biāo)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)>0.300(2)x(50300n)cm，n0，±1，±2，0.1 s7(2014·高考全國卷，T34，15分)(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)點下列說法正確的是_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 cmD02 s時間內(nèi)，P向y軸正方向運動E當(dāng)t7 s時，P恰好回到平衡位置丙(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 . 一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)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(xì)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，選項D錯誤；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E正確(2)在O點左側(cè)，設(shè)從E點射入的光線進(jìn)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(dá)C點射出答案：(1)ACE(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(dá)C點射出8(2015·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_At0時，振子處在B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 cmDt2.5 s時振子對平衡位置的位移為5 cmE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400 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正確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t2.5 s時振子的位移為5 cm，故D錯誤當(dāng)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，得a m/s2400 m/s2，故E正確(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)ABE(2)