2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 第19講 選修3-4 振動和波動 光專題訓(xùn)練.docx

第19講選修3-4振動和波動光非選擇題(每小題15分,共90分)1.(1)下列說法中正確的是。A.遙控器發(fā)出的紅外線脈沖信號可以用來遙控電視機、錄像機和空調(diào)機B.觀察者相對于振動頻率一定的聲源運動時,接收到聲波的頻率小于聲源頻率C.狹義相對論認(rèn)為真空中光源的運動會影響光的傳播速度D.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波E.兩列頻率相同的機械波相遇時,在相遇區(qū)可能會出現(xiàn)穩(wěn)定干涉現(xiàn)象(2)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,某時刻的波形圖如圖所示,從該時刻開始計時。()若質(zhì)點P(坐標(biāo)為x=3.2 m)經(jīng)0.4 s第一次回到初始位置,求該機械波的波速和周期;()若質(zhì)點Q(坐標(biāo)為x=5 m)在0.5 s內(nèi)通過的路程為(10+52) cm,求該機械波的波速和周期。2.(2018山東青島八校聯(lián)考)(1)關(guān)于波的現(xiàn)象,下列說法正確的有。A.當(dāng)波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,頻率不會發(fā)生變化B.光波從空氣中進入水中后,更容易發(fā)生衍射C.波源沿直線勻速靠近一靜止接收者,則接收者接收到波信號的頻率會比波源頻率低D.不論機械波、電磁波,都滿足v=f,式中三個參量依次為波速、波長、頻率E.電磁波具有偏振現(xiàn)象(2)如圖所示,AOB是由某種透明物質(zhì)制成的14圓柱體橫截面(O為圓心),折射率為2,今有一束平行光以45的入射角射向柱體的OA平面,這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出,設(shè)凡射到OB面的光線全部被吸收,也不考慮OA面的反射,求圓柱體AB面上能射出光線的部分占AB面的幾分之幾。3.(1)如圖甲,同一均勻介質(zhì)中的一條直線上有相距6 m的兩個振幅相等的振源A、B。從0時刻起,A、B同時開始振動,且都只振動了一個周期。圖乙為A的振動圖像,圖丙為B的振動圖像。若A向右傳播的波與B向左傳播的波在0.3 s時相遇,則下列說法正確的是。甲A.兩列波的波長都是2 mB.兩列波在A、B間的傳播速度均為10 m/sC.在兩列波相遇過程中,A、B連線的中點C為振動加強點D.在0.9 s時,質(zhì)點B經(jīng)過平衡位置且振動方向向上E.兩個波源振動的相位差為(2)如圖所示,一束截面為圓形(半徑R=1 m)的平行紫光垂直射向一半徑也為R的玻璃半球的平面,經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形亮區(qū)。屏幕S至球心的距離為D=(2+1) m,不考慮光的干涉和衍射,試問:若玻璃半球?qū)ψ仙獾恼凵渎蕿閚=2,請你求出圓形亮區(qū)的半徑。若將紫光改為白光,在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色?4.(1)某同學(xué)利用平行玻璃磚測量玻璃的折射率,按插針法步驟正確操作,借助刻度尺完成了光路圖。該同學(xué)有圓規(guī),卻沒有量角器,他就以O(shè)點為圓心、15.00 cm為半徑畫圓,分別交入射光線于A點,交直線OO于C點,分別過A、C點作法線NN的垂線交NN于B、D點,如圖所示。用刻度尺測得AB=9.00 cm,CD=6.00 cm,則玻璃的折射率n=(請用已知線段表示),代入數(shù)據(jù)求得n=。若玻璃磚前后兩面并不平行,按正確實驗操作,則他測出的折射率(填“會”或“不會”)受到影響。(2)如圖所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,圖中的實線和虛線分別是該波在t=0.02 s和t=0.08 s時刻的波形圖。()在t=0.02 s時,求x=0.9 m處質(zhì)點的振動方向及該波的最大周期;()若波傳播的周期為T,且8T<t9T,求該波傳播的波速大小。5.(2018福建龍巖質(zhì)檢)(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(biāo)準(zhǔn)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(lán)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,可使景像更清晰(2)一列簡諧橫波,某時刻的波形圖像如圖甲所示,從該時刻開始計時,波上A質(zhì)點的振動圖像如圖乙所示,則:()從該時刻起,再經(jīng)過t=0.4 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t=0時振動剛剛傳到A點,從該時刻起再經(jīng)多長時間坐標(biāo)為45 m的質(zhì)點(未畫出)第二次位于波峰?6.(2018河北衡水中學(xué)高三調(diào)研)(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,圖甲是波傳播到x=5 m的M點的波形圖,圖乙是質(zhì)點N(x=3 m)從此時刻開始計時的振動圖像,Q是位于x=10 m處的質(zhì)點。下列說法正確的是。甲乙A.這列波的波長是4 mB.這列波的傳播速度是1.25 m/sC.M點以后的各質(zhì)點開始振動時的方向都沿-y方向D.質(zhì)點Q經(jīng)過8 s時,第一次到達(dá)波峰E.在016 s內(nèi),質(zhì)點Q經(jīng)過的路程為11 m(2)如圖丙所示,MN為豎直放置的光屏,光屏的左側(cè)有半徑為R、折射率為3的透明半球體,O為球心,軸線OA垂直于光屏,O至光屏的距離OA=332R。一細(xì)束單色光垂直射向半球體的平面,在平面的入射點為B,OB=12R,求:丙光線從透明半球體射出時,出射光線偏離原方向的角度。光線在光屏形成的光斑到A點的距離。答案精解精析選擇題1.答案(1)ADE(2)()8 m/s1 s ()12 m/s23 s解析(1)遙控器是利用其所發(fā)出的紅外線脈沖信號來遙控電視機、錄像機和空調(diào)機的,A正確;聲源與觀察者相互靠近時,觀察者接收到的頻率大于聲源頻率,B錯誤;狹義相對論認(rèn)為真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,C錯誤;偏振是橫波的特有現(xiàn)象,光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波,D正確;只有頻率相同的兩列機械波相遇,才能出現(xiàn)穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,E正確。(2)()由于波沿x軸正方向傳播,當(dāng)P點經(jīng)0.4 s第一次回到初始位置,一定是x=0處質(zhì)點的振動狀態(tài)傳播到P點,則該機械波波速為:v=xt=3.2-00.4 m/s=8 m/s由波形圖可知,波長=8 m則T=v=88 s=1 s()由波動圖像可知,此時Q點的縱坐標(biāo)為y=-522 cm,當(dāng)其通過的路程為(10+52) cm時,一定經(jīng)歷了34個周期,即34=T=0.5 s解得T=23 sv=T=12 m/s2.答案(1)ADE(2)見解析解析(1)波在傳播過程中波速和波長可能會變化,始終不變的量是頻率,A正確;光從空氣中進入水中后,波長減小,更不容易發(fā)生衍射,B錯誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)波源與接收者之間的相對距離減小,則接收到波信號的頻率升高,C錯誤;公式v=f適用任何波,D正確;電磁波是橫波,橫波具有偏振現(xiàn)象,E正確。(2)從O點射入的光線,設(shè)折射角為,根據(jù)折射定律,有n=sin45sin,解得=30設(shè)從某位置P點入射的光線,折射到AB面上的Q點時,在Q點的入射角恰等于臨界角C有sin C=1n解得C=45PQO中=180-90-C-=15所以能射出光線區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角=90-=45能射出光線的部分占AB面的比例為4590=123.答案(1)ABE(2)1 m紫色解析(1)兩波在均勻介質(zhì)中傳播波速相同,設(shè)為v,則有2vt1=xAB,解得v=10 m/s,故B正確。由題圖知周期T=0.2 s,則波長=vT=2 m,故A正確。當(dāng)A的波峰(或波谷)傳到C時,恰好B的波谷(或波峰)傳到C點,所以C點的振動始終減弱,故C錯誤。t2=0.9 s=92T,此時刻A引起的波已傳過B點,故B點此時不振動,D錯誤。振源A簡諧運動的方程為y=A sin t,振源B簡諧運動的方程為y=-A sin t=A sin(t-),兩個波源振動的相位差為,故E正確。(2)如圖,紫光剛要發(fā)生全反射時的臨界光線射在屏幕S上的點E,E點到亮區(qū)中心G的距離r就是所求半徑,設(shè)紫光臨界角為C由全反射的知識知sin C=1n由幾何知識可知:AB=R sin C=RnOB=R cos C=Rn2-1n,BF=AB tan C=Rnn2-1GF=D-(OB+BF)=D-nRn2-1,GEAB=GFFB所以有rx=GE=GFFBAB=Dn2-1-nR=1 m由于白色光中紫光的折射率最大,臨界角最小,故在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣應(yīng)是紫色光。4.答案(1)ABCD1.5不會(2)()沿y軸負(fù)方向0.08 s()135 m/s解析(1)由題圖可得sinAOB=ABOA,sinDOC=CDOC,OA=OC,根據(jù)折射定律得n=sinAOBsinDOC=ABCD=9.00cm6.00cm=1.5。由于在確定玻璃中的折射光線的位置時與前后兩面是否平行無關(guān),所以只要操作正確,折射率的測量就不會受玻璃磚的形狀的影響。(2)()該波沿x軸正方向傳播,根據(jù)前一質(zhì)點帶動后一質(zhì)點振動的原理,t=0.02 s時,x=0.9 m處的質(zhì)點向y軸負(fù)方向振動由題意有34Tmax=t-t解得Tmax=0.08 s()若8T<t9T,則依題意有t-t=6+34TT=0.089 sv=T=135 m/s5.答案(1)ACE(2)()04 cm10 m()1.8 s解析(1)用透明的標(biāo)準(zhǔn)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,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=ld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,從而使景像更清晰,選項E正確。(2)()由振動圖像可以看出,此波的周期為0.8 s。因為t=0.4 s=T2,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2A=4 cm在T2時間內(nèi)波傳播的距離為2=10 m()由A點在t=0時刻向上振動知,波沿x軸正方向傳播波速v=T=200.8 m/s=25 m/sx=45 m處的質(zhì)點第一次到達(dá)波峰的時間t1=45-20v=2525 s=1 s此質(zhì)點第二次位于波峰的時間t=t1+T=1.8 s6.答案(1)ACD(2)30R2解析(1)由題圖知,該波的波長為4 m,周期為4 s,因此波速v=T=1 m/s,故A正確,B錯誤;由于波沿x軸正方向傳播,由同側(cè)法知M點的起振方向沿y軸的負(fù)方向,根據(jù)各質(zhì)點的起振方向一致知,M點以后的各質(zhì)點開始振動時的方向都沿y軸的負(fù)方向,C正確;質(zhì)點Q第一次到達(dá)波峰所需的時間t=sv=10-21 s=8 s,D正確;由于經(jīng)過5 s,Q才開始振動,再經(jīng)過11 s,質(zhì)點Q經(jīng)過的路程為x=11sT4A=1.1 m,E錯誤。(2)如圖所示,由折射定律,有n=sinsini=3其中i=30,解得=60所以出射光線偏離原方向的角度=60-30=30由幾何知識,有CD=R,OD=3R所以AD=32R所以AE=AD tan =R2