2022年高三物理二輪復習 第一部分 診斷卷（十九）專題六 選考模塊 第二講 振動和波動 光學

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1、 1．(xx·山東高考) (1)如圖1，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動。以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達式為y＝0.1sin(2.5πt)m。t＝0時刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t＝0.6 s 時，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判斷正確的是________。(雙選，填正確答案標號) 2022年高三物理二輪復習 第一部分 診斷卷（十九）專題六 選考模塊 第二講 振動和波動 光學 a．h＝1.7 m b．簡諧運動的周期是0.8 s c．0.6 s內(nèi)物塊運動的路程為0.2 m d．t＝0.4 s時，物塊與

2、小球運動方向相反 (2)半徑為R、介質折射率為n的透明圓柱體，過其軸線OO′的截面如圖2所示。位于截面所在的平面內(nèi)的一細束光線，以角i0由O點入射，折射光線由上邊界的A點射出。當光線在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射。求A、B兩點間的距離。 圖2 2．(xx·唐山調(diào)研)(1)如圖3甲，同一均勻介質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________。

3、 圖3 A．兩列波的波長都是2 m B．兩列波在A、B間的傳播速度均為10 m/s C．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，質點B經(jīng)過平衡位置且振動方向向上 E．兩個波源浱動的相位差為π (2)如圖4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＝(＋1) m，不考慮光的干涉和衍射，試問： 圖4 ①若玻璃半球對紫色光的折射率為n＝，請你求出圓形亮區(qū)的半徑。 ②若將題干中紫光改為白光，在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色？

4、 3．(xx·永州三模)(1)一振動周期為T，位于x＝0處的波源從平衡位置開始沿y軸正方向做簡諧運動，該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v，關于在x＝處的質點P，下列說法正確的是________。 A．質點P振動周期為T，速度的最大值為v B．若某時刻質點P的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源速度方向沿y軸正方向 C．質點P開始振動的方向沿y軸正方向 D．當P開始振動后，若某時刻波源在波峰，則質點P一定在波谷 E．若某時刻波源在波谷，則質點P也一定在波谷 (2)如圖5所示，某種透明材料做成的三棱鏡，其橫截面是邊長為a的等邊三角形，現(xiàn)用一束寬度為a的單色平行

5、光束，以垂直于BC面的方向正好入射到該三棱鏡的AB及AC面上，結果所有從AB、AC面入射的光線進入后恰好全部直接到達BC面。求： 圖5 (ⅰ)該材料對此平行光束的折射率； (ⅱ)這些直接到達BC面的光線從BC面折射而出后，如果照射到一塊平行于BC面的屏上形成光斑，則當屏到BC面的距離d滿足什么條件時，此光斑分為兩條？ 4．(xx·全國卷Ⅱ) (1)如圖6，一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θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則________。 圖6 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，

6、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θ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t＝0時由平衡位置開始向上振動，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm。當波傳到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處的質點第一次處于波峰位置。求： (ⅰ)P、Q

7、間的距離； (ⅱ)從t＝0開始到平衡位置在Q處的質點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過的路程。 5．(xx·東北三省模擬)(1)下列說法正確的是________。 A．從地面上觀察，飛船上的時間進程比地面上慢 B．“聞其聲而不見其人”現(xiàn)象說明遇到同樣障礙物時聲波比可見光容易發(fā)生衍射 C．用超聲波被血流反射回來其頻率發(fā)生變化可測血流速度，這是利用多普勒效應 D．做受迫振動的物體，其穩(wěn)定時的振動頻率不一定等于驅動力的頻率 E．用標準平面來檢查光學面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 (2)由透明體做成的三棱柱，橫截面為有一個銳角30°的直角三角形，

8、如圖7所示，AC面鍍膜，經(jīng)透明體射到AC面的光只能反射。現(xiàn)有一束光從AB面的D點垂直AB面射入透明體，經(jīng)AC面E點反射后從BC面射出透明體，出射光線與BC面成30°角： 圖7 ①求該透明體的折射率； ②若光線從BC面的F點垂直BC面射入透明體，經(jīng)AC面E點反射后從AB面射出透明體，試畫出經(jīng)E點后的光路圖，并標明出射光線與AB面所成夾角的角度(不用列式計算)。 6．(xx·忻州聯(lián)考)(1)A、B兩列簡諧橫波均沿x軸正向傳播，在某時刻的波形分別如圖中甲、乙所示，經(jīng)過時間t(t小于A波的周期TA)，這兩列簡諧橫波的波形分別變?yōu)閳D中丙、丁所示，則A、B兩列波

9、的波速vA、vB之比可能是________。 圖8 A．1∶1　 B．2∶1　 C．1∶2　 D．3∶1　 E．1∶3 (2)有一玻璃球冠，右側面鍍銀，光源S就在其對稱軸上，如圖9所示。從光源S發(fā)出的一束光射到球面上，其中一部分光經(jīng)球面反射后恰能豎直向上傳播，另一部分光折入玻璃球冠內(nèi)，經(jīng)右側鍍銀面第一次反射恰能沿原路返回。若球面半徑為R，玻璃折射率為，求光源S與球冠頂點M之間的距離SM為多大？ 圖9 答 案 1．解析：(1)由物塊簡諧運動的表達式y(tǒng)＝0.1sin(2.5πt) m知，ω＝2.5π，T＝＝ s＝0.8 s，

10、選項b正確；t＝0.6 s時，y＝－0.1 m，對小球：h＋|y|＝gt2，解得h＝1.7 m，選項a正確；物塊0.6 s內(nèi)路程為0.3 m，t＝0.4 s時，物塊經(jīng)過平衡位置向下運動，與小球運動方向相同。故選項c、d錯誤。 (2)當光線在O點的入射角為i0時，設折射角為r0，由折射定律得＝n① 設A點與左端面的距離為dA，由幾何關系得 sin r0＝② 若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點的入射角恰好為臨界角C，設B點與左端面的距離為dB，由折射定律得 sin C＝③ 由幾何關系得 sin C＝④ 設A、B兩點間的距離為d，可得 d＝dB－dA⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式得

11、d＝R。⑥ 答案：(1)ab　(2)R 2．解析：(1)兩波在均勻介質中傳播波速相同，設為v，則有2vt1＝xAB，代入解得v＝＝10 m/s，故B正確。由題圖知周期T＝0.2 s，則波長λ＝vT＝2 m，故A正確。當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＝4T，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的簡諧運動方程為y＝Asin ωt，振源B的簡諧運動方程為y＝－Asin ωt＝Asin(ωt－π)，兩個波源振動的相位差為π，故E正確。故本題選ABE。 (2)①如圖，紫光剛要發(fā)生全反射時的臨界光

12、線射在屏幕S上的點E，E點到亮區(qū)中心G的距離r就是所求最大半徑，設紫光臨界角為C，由全反射的知識：sin C＝ 由幾何知識可知： AB＝Rsin C＝ OB＝Rcos C＝R， BF＝ABtan C＝， GF＝D－(OB＋BF)＝D－，＝， 所以有：rx＝GE＝AB＝D－nR＝1 m。 ②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)的邊緣應是紫色光。 答案：(1)ABE　(2)①1 m?、谧仙? 3．解析：(1)質點P振動周期與O點振動周期相同，也為T。但其振動速度與波速不同，故A錯誤。x＝＝λ，P與O是反相點，若某時刻質點P的速度方向沿y軸負方向，則該

13、時刻波源速度方向沿y軸正方向，故B正確。根據(jù)波的特點：簡諧波傳播過程中，質點的起振方向都與波源的起振方向相同，故質點P開始振動的方向沿y軸正方向，故C正確。P與O是反相點，故若某時刻波源在波峰，則質點P一定在波谷，故D正確，E錯誤。 (2)(ⅰ)由于對稱性，我們考慮從AB面入射的光線，這些光線在棱鏡中是平行于AC面的，由對稱性和幾何知識可得，光線進入AB面時的入射角α和折射角β分別為：α＝60°，β＝30° 則材料的折射率為n＝＝。 (ⅱ)如圖O為BC中點，緊靠B點從BC面射出的光線與直線AO交于D，由圖可知：當光屏放在D點右側時，根據(jù)對稱性，光屏上形成兩條光斑。 由幾何關系有OD＝t

14、an α＝a 所以當光屏到BC距離d超過a時，光斑分為兩條。 答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)　(ⅱ)大于a 4．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)Δx＝λ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)(ⅰ)由題意，O、P兩點間的距離與波長λ之間滿足 OP＝λ① 波速

15、v與波長的關系為 v＝② 在t＝5 s的時間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt。由題意有 vt＝PQ＋③ 式中，PQ為P、Q間的距離。由①②③式和題給數(shù)據(jù)，得 PQ＝133 cm。④ (ⅱ)Q處的質點第一次處于波峰位置時，波源運動的時間為 t1＝t＋T⑤ 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 t1＝25×⑥ 故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為 s＝25A＝125 cm。⑦ 答案：(1)ABD　(2)(ⅰ)133 cm　(ⅱ)125 cm 5．解析：(1)由運動的時鐘延遲效應可知，A正確；“聞其聲而不見其人”現(xiàn)象說明聲波比光波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，B正確；

16、用超聲波測血流速度是利用多普勒效應，C正確；做受迫振動的物體，其振動頻率一定等于驅動力的頻率，D錯誤；檢測光學面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，E錯誤。 (2)①如圖，由幾何關系得光線在BC面上的入射角和折射角分別為：θ1＝30°，θ2＝60° 由折射定律得：n＝＝。 ②若光線從BC面的F點垂直BC面射入透明體，如圖，光線射到AC面上的入射角為60°，反射角也為60°，根據(jù)幾何關系得知，光線射到AB面上的入射角為i＝30°，設折射角為r，則： n＝，得：sin r＝nsin i＝·sin 30°＝，即：r＝60° 所以出射光線與AB面所成夾角的角度為30°，如圖所示。 答案：(1

17、)ABC　(2)①?、谝娊馕? 6．解析：(1)由圖讀出，A波波長為λA＝24 cm，甲圖到丙圖一定是半個周期，所以周期TA＝2t；B波波長為λB＝12 cm，乙圖與丁圖的波形圖相同，經(jīng)過的時間一定是整數(shù)個周期，所以周期TB＝，波速vA＝＝＝，vB＝＝＝，得到＝1∶n，所以A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是ACE，不可能的是B、D。 (2)如圖所示，根據(jù)折射定律，有：n＝ 根據(jù)反射定律，有：θ1＝θ3 其中：θ2＋θ3＝90° 聯(lián)立可得：θ1＝60°，θ2＝30° 由圖，有：β＝θ2＝30° α＝θ1－β＝30° 所以：SO＝R 故光源S與M間距：SM＝SO－R＝(－1)R≈0.73 R。 答案：(1)ACE　(2)0.73R