高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn) 第1部分 專題突破篇 專題16 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性

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專題限時(shí)集訓(xùn)(十六)振動(dòng)和波動(dòng)光及光的本性(建議用時(shí)：40分鐘)1(1)(5分)對如圖10所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是_(選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)圖10A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的偶數(shù)倍，則P處是亮紋D丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋E戊圖是振動(dòng)圖象，其振幅為8 cm，振動(dòng)周期為4 s(2)(10分)如圖11所示，ABC為一直角三棱鏡的截面，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)棱鏡折射的光線示意圖；若棱鏡的折射率為，求入射光線與AB面的夾角.圖11【解析】(1)題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)題圖丁是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故D錯(cuò)(2)光路圖如圖甲所示甲乙由圖乙可知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302(1)(5分)一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，t0時(shí)的波的圖象如圖12所示，質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置在x8 m處該波的周期T0.4 s下列說法正確的是_(選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)圖12A該列波的傳播速度為20 m/sB在01.2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程是24 mCt0.6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸正方向Dt0.7 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P位于波谷E質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程是y10sin 5t(cm)(2)(10分)一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺(tái)，圖13所示是其截面圖，觀景臺(tái)下表面恰好和水面相平，A為觀景臺(tái)右側(cè)面在湖底的投影，水深h4 m在距觀景臺(tái)右側(cè)面x4 m處有一可沿豎直方向移動(dòng)的單色點(diǎn)光源S，在該光源從距水面高3 m處向下移動(dòng)到接近水面的過程中，觀景臺(tái)水下被照亮的最遠(yuǎn)距離為AC，最近距離為AB，且AB3 m求：圖13該單色光在水中的折射率；AC的距離【解析】(1)由波的圖象易知，8 m，由v20 m/s，選項(xiàng)A正確；s4A1.2 m，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；沿波的傳播方向，“上坡下，下坡上”，故t0時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向，經(jīng)過0.6 s，相當(dāng)于T，再次回到平衡位置，速度方向沿y軸負(fù)方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)過0.7 s，相當(dāng)于T，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到波谷位置，選項(xiàng)D正確；角速度，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程y10sin t(cm)10sin t(cm)10sin 5t(cm)，選項(xiàng)E正確(2)如圖所示，點(diǎn)光源S在距水面高3 m處發(fā)出的光在觀景臺(tái)右側(cè)面與水面交接處折射到水里時(shí)，被照亮的距離為最近距離AB，則：由于n所以，水的折射率n.點(diǎn)光源S接近水面時(shí)，光在觀景臺(tái)右側(cè)面與水面交接處折射到水里時(shí)，被照亮的距離為最遠(yuǎn)距離AC，此時(shí)，入射角為90，折射角為臨界角C則：n解得：AC m(或AC4.5 m)【答案】(1)ADE(2)4.5 m3(2016長春市質(zhì)檢)(1)(5分)如圖14甲所示的彈簧振子(以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C間振動(dòng))，取水平向右的方向?yàn)檎褡与x開平衡位置的位移的正方向，得到如圖乙所示的振動(dòng)曲線，由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是_(選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)甲乙圖14At0時(shí)，振子處在B位置B振子振動(dòng)的周期為4 sCt4 s時(shí)振子相對平衡位置的位移為10 cmDt2.5 s時(shí)振子相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(2)(10分)如圖15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(diǎn)的入射光線的入射點(diǎn)到AB的垂直距離圖15【解析】(1)由題圖乙可知零時(shí)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(dòng)周期為4 s，故B正確t4 s時(shí)，振子偏離平衡位置的位移為10 cm，故C錯(cuò)誤t2.5 s時(shí)振子的位移由y10 cos 可知為5 cm，故D錯(cuò)誤當(dāng)振子偏離平衡位置最大時(shí)，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?yàn)椋簊in i2sin rcos r解得：h.【答案】(1)ABE(2)4(1)(5分)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的是_(選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)A白光只有通過三棱鏡的折射，才能產(chǎn)生光的色散現(xiàn)象B光經(jīng)過大頭針尖兒時(shí)，大頭針尖兒邊緣輪廓會(huì)模糊不清，這是光的衍射現(xiàn)象C光導(dǎo)纖維利用全反射的原理，其內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率D拍攝玻璃櫥窗中的物品時(shí)，為消除玻璃表面反射光的干擾，需要在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振片，該裝置利用的是薄膜干涉原理E利用光的干涉現(xiàn)象可以檢查平面的平整度(2)(10分)一列簡諧橫波，沿波的傳播方向依次有P、Q兩點(diǎn)，平衡位置相距5.5 m，其振動(dòng)圖象如圖16所示，實(shí)線為P點(diǎn)的振動(dòng)圖象，虛線為Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象圖16如圖17是t0時(shí)刻波形的一部分，若波沿x軸正向傳播，試在給出的波形上用黑點(diǎn)標(biāo)明P、Q兩點(diǎn)的位置，并寫出P、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)(橫坐標(biāo)用表示)；求波的最大傳播速度圖17【解析】(2)正確標(biāo)出P、Q兩點(diǎn)的位置如圖所示P(0,0)由題意可求得Q點(diǎn)離開平衡位置振動(dòng)的時(shí)間，0.050.1sint，解得t s，波從O點(diǎn)傳播到Q點(diǎn)的時(shí)間為s，則Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為，即Q.由圖象可知，該波的周期T1 s由P、Q的振動(dòng)圖象可知，P、Q之間的距離是5.5 m當(dāng)n0時(shí)，值最大此時(shí)對應(yīng)波速最大，v6 m/s【答案】(1)BCE(2)見解析圖P(0,0)、Q6 m/s5(1)(5分)光纖是現(xiàn)代通訊普遍使用的信息傳遞媒介，現(xiàn)有一根圓柱形光纖，光信號(hào)從光纖一端的中心進(jìn)入，并且沿任意方向進(jìn)入的光信號(hào)都能傳遞到另一端下列說法正確的有_(填正確答案標(biāo)號(hào)選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)圖18A光從空氣進(jìn)入光纖時(shí)傳播速度變小B光導(dǎo)纖維利用了光的偏振原理C光導(dǎo)纖維利用了光的全反射原理D光纖材料的折射率可能為1.2E光纖材料的折射率可能為(2)(10分)如圖19所示，一列簡諧橫波在沿x軸方向傳播的過程中，波形由實(shí)線變?yōu)樘摼€用時(shí)t0.5 s，假設(shè)該列波的周期為T，并且滿足3Tt4T.圖19(i)求此列波傳播速度的可能值(ii)如果沒有3Tt4T的限制，且波的傳播速度為v74 m/s，判斷此列波的傳播方向. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37162089】【解析】(1)光從空氣進(jìn)入光纖時(shí)傳播速度變小，A正確；光導(dǎo)纖維利用了光的全反射原理，B錯(cuò)誤，C正確；設(shè)光的入射角為i，折射角為r，根據(jù)折射定律得n，當(dāng)入射角i趨于90時(shí)，折射角r最大，此時(shí)光在內(nèi)側(cè)面的入射角最小，只要能保證此時(shí)光在側(cè)面恰好發(fā)生全反射，即能保證所有入射光都能發(fā)生全反射，即sin(90r)，聯(lián)立可得n，只要折射率大于或等于就能使所有的光都能發(fā)生全反射，E正確，D錯(cuò)誤(2)()當(dāng)該簡諧橫波沿x軸正方向傳播時(shí)，傳播時(shí)間tk1TT(k10,1,2，)由于3Tt4T，因此k13，故t3TT由波形圖知8 m，波速v，解得v54 m/s當(dāng)該簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，傳播時(shí)間tk2TT(k20,1,2，)由3Tt4T可知k23故t3TT，波速v，解得v58 m/s.()波速大小為74 m/s時(shí)，波在t時(shí)間內(nèi)傳播的距離xvt740.5 m37 m4，所以波沿x軸負(fù)方向傳播【答案】(1)ACE(2)(i)54 m/s或58 m/s()負(fù)方向6(1)(5分)如圖20所示，一束由兩種色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃磚的上表面，得到三束光線、，若玻璃磚的上下表面足夠?qū)?，下列說法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào)選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)圖20A光束仍為復(fù)色光，光束、為單色光B玻璃對光束的折射率大于對光束的折射率C改變角，光束、仍保持平行D通過相同的雙縫干涉裝置，光束產(chǎn)生的條紋寬度要大于光束的E在真空中，光束的速度等于光束的速度(2)(10分)如圖21所示，一質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)，形成沿x軸正方向傳播的機(jī)械波，在t0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)O開始從平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.4 s第一次形成圖示波形再經(jīng)多長時(shí)間，位于x5 m處的質(zhì)點(diǎn)B可以第一次到達(dá)波峰位置？當(dāng)B第一次到達(dá)波峰位置時(shí)，求位于x2 m處的質(zhì)點(diǎn)A通過的總路程圖21【解析】(1)光束為復(fù)色光在玻璃磚上表面的反射光，光束、為復(fù)色光先在玻璃上表面折射，再在玻璃磚下表面反射，然后再在玻璃磚上表面折射出去的光線，因而選項(xiàng)A正確；玻璃磚對光束的折射率大于玻璃磚對光束的折射率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；改變角，光束、仍保持平行，選項(xiàng)C正確；光束的波長較短，因而形成的干涉條紋較窄，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在真空中，光的速度均相等，選項(xiàng)E正確(2)由題圖可看出，該機(jī)械波的傳播周期為T0.8 s，波長為4 m，所以該機(jī)械波的波速為v5 m/s.由圖可知，此時(shí)波峰在x1 m處，當(dāng)波峰傳播到x5 m處的B點(diǎn)時(shí)，波向前傳播的距離為x4 m，所以質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰位置所需要的時(shí)間t0.8 s.由題意知，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰位置時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A恰好振動(dòng)了一個(gè)周期，所以質(zhì)點(diǎn)A通過的總路程為x4A20 cm.【答案】(1)ACE(2)0.8 s20 cm