2019屆高考物理二輪復習 專題七 物理選考 考點2 機械振動與機械波光學限時集訓.doc

考點2 機械振動與機械波 光學限時45分鐘1(2018長沙一模)(1)(多選)下列說法中正確的是A水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分光發(fā)生了衍射現(xiàn)象B雷達發(fā)射的電磁波是由均勻變化的電場或磁場產生的C拍攝玻璃櫥窗內的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光D紅色和藍色的激光在不同介質中傳播時波長可能相同E狹義相對論認為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的(2)如圖824所示點S為振源，其頻率為20 Hz，所產生的簡諧橫波向右傳播，波速為40 m/s，P、Q是波傳播途中的兩點，已知SP 3.0 m，SQ 3.5 m。圖824判斷當S通過平衡位置向上運動時，P、Q兩點的位置及運動方向。以S通過平衡位置向上運動時為計時起點，作出經(jīng)過t0.087 5 s時波的圖象，并標出S、P和Q三點的位置。解析(1)水中的氣泡看起來比較明亮是因為有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象，選項A錯誤；均勻變化的電場或磁場只能產生恒定的磁場或電場，是不能形成電磁波的，雷達發(fā)射的電磁波一定是由周期性變化的電場或磁場產生的，選項B錯誤；拍攝玻璃櫥窗內的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光，選項C正確；紅色和藍色激光頻率不同，在同一種介質中傳播時波速不同，波長不同，而紅色和藍色激光在不同介質中傳播時波長可能相同，選項D正確；狹義相對論認為真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的，選項E正確。(2)該波的波長為2 mSP3.0 m1.5，故點P通過平衡位置向下運動SQ3.5 m1.75 ，故點Q在波峰，向下運動該波的周期為T0.05 s，t0.087 5 s1.75T，作圖如圖所示答案(1)CDE(2)見解析2(2018保定調研)(1)(多選)關于機械振動與機械波的說法中正確的是A機械波的頻率等于振源的振動頻率B機械波的傳播速度與振源的振動速度相等C質點振動的方向總是垂直于波傳播的方向D在一個周期內，沿著波的傳播方向，振動在介質中傳播一個波長的距離E機械波在介質中傳播的速度由介質本身決定(2)如圖825所示，水面上船的正前方A處有一浮標，水面下方深度H2 m的B點處有一點光源。當船頭P點距B點水平距離S 4 m時，射向船頭P點的光剛好被浮標擋住，且船尾端C點后方水面完全沒有光線射出。測得PA、BA與豎直方向的夾角分別為53和37，忽略船吃水深度，求船的長度L。(sin 530.8，cos 530.6)圖825解析(1)機械波的頻率是振源的振動頻率，A正確；機械波的傳播速度與振源的振動速度無關，B錯誤；波分橫波與縱波，縱波的質點振動方向與波的傳播方向在同一條直線上，C錯誤；由v可知，沿波的傳播方向，振動在介質中傳播一個波長的距離，D正確；機械波在介質中傳播的速度由介質本身決定，E正確。(2)光路如圖所示，水的折射率n當C點水面剛好沒有光線射出時，則sin 根據(jù)幾何關系sin 解得船最短時L2 m故船的長度LL2 m。答案(1)ADE(2)2 m3(2018武漢調研)如圖826所示，一玻璃三棱鏡置于空氣中，一束光經(jīng)折射后分為兩束單色光a、b，則圖826Aa光的頻率大于b光的頻率B玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率Ca光在玻璃中的傳播速度大于b光在玻璃中的傳播速度D當a、b兩束光從玻璃射入真空時，a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角Ea、b兩束光分別通過同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰暗條紋間距b光的較大(2)一列簡諧橫波在介質中沿x軸正向傳播，已知波長滿足：15 cm<<30 cm，O和A是介質中平衡位置分別位于x0和x35 cm處的兩個質點。t0時開始觀測，此刻簡諧波已經(jīng)傳播過了A質點，質點O位于波峰，位移為y5 cm；t0.3 s時，質點O第二次回到平衡位置，此刻質點A恰好到波峰處。求：簡諧波的周期、波長和波速；質點A的位移隨時間變化的關系式。解析(1)由圖可知，玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率，根據(jù)折射率與光的頻率關系可知，a光的頻率大于b光的頻率，選項A正確，B錯誤；由折射率與光速的關系n可知，折射率大的傳播速度小，所以a光在玻璃中的傳播速度小于b光在玻璃中的傳播速度，選項C錯誤；由全反射臨界角sin C可知，折射率大的發(fā)生全反射的臨界角小，所以當a、b兩束光從玻璃射入真空時，a光發(fā)生全反射的臨界角小于b光發(fā)生全反射的臨界角，選項D正確；由波長與頻率成反比可知，a光的波長小于b光的波長，由雙縫干涉條紋間距公式x可知，a、b兩束光分別通過同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰暗條紋間距b光的較大，選項E正確。(2)由題意可知：T0.3 sn0.35 m(n0,1,2)解得：T0.4 s由題給條件得：0.20 m因v可得：v0.50 m/s質點A振動的圓頻率：5(rad/s)振幅：A0.05 m，初相：質點A的位移隨時間變化的關系式為：y0.05 sin (5t)(m)或y0.05 cos (5t)(m)。答案(1)ADE(2)0.4 s0.20 m0.50 m/sy0.05 sin (5t)(m)或y0.05 cos (5t)(m)4(2018鄭州質檢)(1)如圖827所示，一簡諧橫波在某區(qū)域沿x軸傳播，實線a為t0時刻的波形圖線，虛線b為t0.5 s時刻的波形圖線，虛線b與x軸交點P的坐標為xP1 m。下列說法正確的是圖827At0時刻P質點的位移為5 cmB這列波的傳播速度大小可能為30 m/sC這列波的波源振動頻率可能為2.5 HzDt1.5 s時刻P點一定處于波谷位置E若該波遇到寬度為6 m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(2)如圖828所示，ABG為一透明材料制成的柱形光學元件的橫截面，該種材料的折射率n，AG是一半徑為R的圓弧，O為圓弧面圓心，ABGO構成正方形，在O處有一點光源。從點光源射入圓弧AG的光線，進入透明材料后首次射向AB或BG界面時，有一部分不能從AB或BG界面直接射出。下面的問題只研究進入透明材料后首次射向AB或BG界面的光線，已知AB面上的P點到A點的距離為R。求：圖828從P點射出的光線的折射角；AB和BG截面上沒有光線射出部分的總長度。答案BDE(2)(2)R5(2018東北三省模擬)(1)(多選)下列說法中正確的是A做簡諧運動的質點，離開平衡位置的位移相同時，加速度也相同B做簡諧運動的質點，經(jīng)過四分之一個周期，所通過的路程一定是一倍振幅C變化的磁場可以產生穩(wěn)定的電場，變化的電場可以產生穩(wěn)定的磁場D雙縫干涉實驗中，若只減小雙縫到光屏間的距離，兩相鄰亮條紋間距將變大E聲波從空氣傳入水中時頻率不變，波長變長(2)如圖829所示，橫截面為半圓形的某種透明柱體介質，截面ABG的半徑R10 cm，直徑AB與水平屏幕MN垂直并與A點接觸。由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光沿半徑方向射向圓心O，已知該介質對紅光和紫光的折射率分別為n1、n2。圖829求紅光和紫光在介質中傳播的速度比；若逐漸增大復色光在O點的入射角，使AB面上剛好只有一種色光射出，求此時入射角的大小及屏幕上兩個亮斑的距離。解析(1)做簡諧運動的質點位移相同時，由Fkx可知回復力相同，又由牛頓第二定律可知a，則加速度相同，A正確。根據(jù)簡諧運動的對稱性知，一個周期內的路程一定是四倍振幅，但四分之一周期內的路程不一定是一倍振幅，與質點的初始位置有關，B錯誤。均勻變化的磁場可以產生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場可以產生穩(wěn)定的磁場；周期性變化的磁場可以產生周期性變化的電場，周期性變化的電場可以產生周期性變化的磁場，C正確。雙縫干涉實驗中得到的條紋間距應為x，若只減小雙縫到光屏間的距離，兩相鄰亮條紋間距將變小，D錯誤；聲波由空氣進入水中，頻率不變，波速變大，由波速公式vf得，聲波的波長變長，E正確。(2)折射率n故紅光和紫光在介質中傳播的速度比增大入射角，紫光先發(fā)生全反射，其折射光線消失，設紫光的臨界角為C，有：sin C所以C45此時入射角iC45光路圖如圖所示紅光入射角為i，有n1可得sin r兩亮斑PQ的間距dR代入數(shù)據(jù)得d(105) cm。答案(1)ACE(2)45 (105) cm6(2018福建質檢)(1)如圖830甲，P、Q是均勻介質中x軸上的兩個質點，間距10 m。一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，t0時到達質點P處(其后P的振動圖象如圖乙)，t2 s時到達質點Q處。則A波長為2 mB波速為5 m/sCt2 s時，P的振動方向沿y方向Dt2 s時，Q的振動方向沿y方向E23 s，Q運動的路程為12 cm圖830(2)電視機遙控器中有一半導體發(fā)光二極管，它發(fā)出頻率為3.31014 Hz的紅外光，用來控制電視機的各種功能。已知這種發(fā)光二極管的發(fā)光面AB是直徑為2 mm的圓盤，封裝在折射率n2.5的半球形介質中，其圓心位于半球的球心O點，如圖831所示。設真空中的光速c3.0108 m/s。圖831求這種紅外光在該半球形介質中的波長；要使發(fā)光面上邊緣的點發(fā)出的紅外光，第一次到達半球面時都不會發(fā)生全反射，介質半球的半徑R至少應為多大？ 解析(1)由圖乙可知機械波的傳播周期為T2 s。由于t0時機械波傳到質點P，t2 s時機械波傳到質點Q，則說明P、Q兩點之間的距離等于一個波長，即10 m，A錯誤；由波速公式r m/s5 m/s，B正確；t0時質點P沿y軸的正方向振動，說明波源的起振方向沿y軸的正方向，則t2 s時質點Q剛好開始振動，其振動方向沿y軸的正方向，D正確；經(jīng)過一個完整的周期后，質點P的振動方向與t0時的振動方向相同，即沿y軸的正方向，C錯誤；23 s為半個周期，則質點Q通過的路程為振幅的兩倍，即12 cm，E正確。(2)根據(jù)v，n代入數(shù)據(jù)得3.6107 m光路圖如圖，由幾何知識知，由發(fā)光面邊緣發(fā)出的光與AB垂直時，入射角i最大。若這條光線不發(fā)生全發(fā)射，則所有光線均不會發(fā)生全反射，即nsin isin C又sin i代入數(shù)據(jù)得R2.5 mm，即半徑R至少為2.5 mm。答案(1)BDE(2)3.6107 m2.5 mm7(波的疊加)甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質中分別沿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832所示。求圖832(1)t0時，介質中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質點的x坐標；(2)從t0開始，介質中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質點的時間。解析(1)t0時，在x50 cm處兩列波的波峰相遇，該處質點偏離平衡位置的位移為16 cm。兩列波的波峰相遇處的質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，介質中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質點的x坐標為x(50300n)cm，n0，1，2， (2)只有兩列波的波谷相遇處的質點的位移為16 cm。t0時，兩波波谷間的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)，相同傳播的波谷間的距離最小為x05 cm 從t0開始，介質中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質點的時間為t 代入數(shù)據(jù)得t0.1 s。答案(1)x(50300n)cm，n0，1，2，(2)0.1 s