高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時集訓(xùn) 第1部分 專題突破篇 專題16 振動和波動 光及光的本性
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專題限時集訓(xùn)(十六) 振動和波動 光及光的本性 (建議用時: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個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分,每選錯1個扣3分,最低得分為0分) 圖10 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.戊圖是振動圖象,其振幅為8 cm,振動周期為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. ①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; ②若棱鏡的折射率為,求入射光線與AB面的夾角θ. 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.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. (2)①光路圖如圖甲所示 甲 乙 ②由圖乙可知=n =n 又n= 解得γ=30 由圖中幾何關(guān)系可知β=30 解得α=60 則θ=30. 【答案】 (1)BCE (2)①見解析?、?0 2.(1)(5分)一列簡諧橫波沿x軸正向傳播,t=0時的波的圖象如圖12所示,質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置在x=8 m處.該波的周期T=0.4 s.下列說法正確的是________.(選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) 圖12 A.該列波的傳播速度為20 m/s B.在0~1.2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程是24 m C.t=0.6 s時質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸正方向 D.t=0.7 s時質(zhì)點(diǎn)P位于波谷 E.質(zhì)點(diǎn)P的振動方程是y=10sin 5πt(cm) (2)(10分)一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺,圖13所示是其截面圖,觀景臺下表面恰好和水面相平,A為觀景臺右側(cè)面在湖底的投影,水深h=4 m.在距觀景臺右側(cè)面x=4 m處有一可沿豎直方向移動的單色點(diǎn)光源S,在該光源從距水面高3 m處向下移動到接近水面的過程中,觀景臺水下被照亮的最遠(yuǎn)距離為AC,最近距離為AB,且AB=3 m.求: 圖13 ①該單色光在水中的折射率; ②AC的距離. 【解析】 (1)由波的圖象易知,λ=8 m,由v==20 m/s,選項(xiàng)A正確;s=4A=1.2 m,選項(xiàng)B錯誤;沿波的傳播方向,“上坡下,下坡上”,故t=0時質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動方向沿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錯誤;經(jīng)過0.7 s,相當(dāng)于T,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動到波谷位置,選項(xiàng)D正確;角速度ω=,質(zhì)點(diǎn)P的振動方程y=10sin ωt(cm)=10sin t(cm)=10sin 5πt(cm),選項(xiàng)E正確. (2)①如圖所示,點(diǎn)光源S在距水面高3 m處發(fā)出的光在觀景臺右側(cè)面與水面交接處折射到水里時,被照亮的距離為最近距離AB,則: 由于n= 所以,水的折射率n==. ②點(diǎn)光源S接近水面時,光在觀景臺右側(cè)面與水面交接處折射到水里時,被照亮的距離為最遠(yuǎn)距離AC,此時,入射角為90,折射角為臨界角C 則:n=== 解得:AC= m(或AC=4.5 m). 【答案】 (1)ADE (2)①?、?.5 m 3.(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),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曲線,由曲線所給的信息可知,下列說法正確的是________.(選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分,每選錯1個扣3分,最低得分為0分) 甲 乙 圖14 A.t=0時,振子處在B位置 B.振子振動的周期為4 s C.t=4 s時振子相對平衡位置的位移為10 cm D.t=2.5 s時振子相對平衡位置的位移為5 cm E.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.t=4 s時,振子偏離平衡位置的位移為-10 cm,故C錯誤.t=2.5 s時振子的位移由y=10 cos 可知為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F=kx=ma,所以a= m/s2=400 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 i=2sin 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個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分,每選錯1個扣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,大頭針尖兒邊緣輪廓會模糊不清,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,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,其振動圖象如圖16所示,實(shí)線為P點(diǎn)的振動圖象,虛線為Q點(diǎn)的振動圖象. 圖16 ①如圖17是t=0時刻波形的一部分,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λ表示); ②求波的最大傳播速度. 圖17 【解析】 (2)①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)離開平衡位置振動的時間,0.05=0.1sint,解得t= s,波從O點(diǎn)傳播到Q點(diǎn)的時間為s,則Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為λ,即Q. ②由圖象可知,該波的周期T=1 s 由P、Q的振動圖象可知,P、Q之間的距離是λ=5.5 m 當(dāng)n=0時,λ值最大 此時對應(yīng)波速最大,v==6 m/s 【答案】 (1)BCE (2)①見解析圖 P(0,0)、Q ②6 m/s 5.(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)入的光信號都能傳遞到另一端.下列說法正確的有________.(填正確答案標(biāo)號.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分) 圖18 A.光從空氣進(jìn)入光纖時傳播速度變小 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1.2 E.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Δt=0.5 s,假設(shè)該列波的周期為T,并且滿足3T<Δt<4T. 圖19 (i)求此列波傳播速度的可能值. (ii)如果沒有3T<Δt<4T的限制,且波的傳播速度為v=74 m/s,判斷此列波的傳播方向. 【導(dǎo)學(xué)號:37162089】 【解析】 (1)光從空氣進(jìn)入光纖時傳播速度變小,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,折射角r最大,此時光在內(nèi)側(cè)面的入射角最小,只要能保證此時光在側(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(90-r)=,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錯誤. (2)(ⅰ)當(dāng)該簡諧橫波沿x軸正方向傳播時,傳播時間 Δt=k1T+T(k1=0,1,2,…) 由于3T<Δt<4T,因此k1=3,故Δt=3T+T 由波形圖知λ=8 m,波速v=,解得v=54 m/s 當(dāng)該簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播時,傳播時間 Δt=k2T+T(k2=0,1,2,…) 由3T<Δt<4T可知k2=3 故Δt=3T+T,波速v=,解得v=58 m/s. (ⅱ)波速大小為74 m/s時,波在Δt時間內(nèi)傳播的距離Δx=vΔt=740.5 m=37 m=4λ+λ,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 (ⅱ)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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,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.選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分). 圖20 A.光束Ⅰ仍為復(fù)色光,光束Ⅱ、Ⅲ為單色光 B.玻璃對光束Ⅲ的折射率大于對光束Ⅱ的折射率 C.改變α角,光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行 D.通過相同的雙縫干涉裝置,光束Ⅱ產(chǎn)生的條紋寬度要大于光束Ⅲ的 E.在真空中,光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ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,形成沿x軸正方向傳播的機(jī)械波,在t=0時刻,質(zhì)點(diǎn)O開始從平衡位置向上運(yùn)動,經(jīng)0.4 s第一次形成圖示波形. ①再經(jīng)多長時間,位于x=5 m處的質(zhì)點(diǎn)B可以第一次到達(dá)波峰位置? ②當(dāng)B第一次到達(dá)波峰位置時,求位于x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)A通過的總路程. 圖21 【解析】 (1)光束Ⅰ為復(fù)色光在玻璃磚上表面的反射光,光束Ⅱ、Ⅲ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Ⅱ的折射率大于玻璃磚對光束Ⅲ的折射率,選項(xiàng)B錯誤;改變α角,光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行,選項(xiàng)C正確;光束Ⅱ的波長較短,因而形成的干涉條紋較窄,選項(xiàng)D錯誤;在真空中,光的速度均相等,選項(xiàng)E正確. (2)①由題圖可看出,該機(jī)械波的傳播周期為T=0.8 s,波長為λ=4 m,所以該機(jī)械波的波速為v==5 m/s.由圖可知,此時波峰在x=1 m處,當(dāng)波峰傳播到x=5 m處的B點(diǎn)時,波向前傳播的距離為Δx=4 m,所以質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰位置所需要的時間t==0.8 s. ②由題意知,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰位置時,質(zhì)點(diǎn)A恰好振動了一個周期,所以質(zhì)點(diǎn)A通過的總路程為x=4A=20 cm. 【答案】 (1)ACE (2)①0.8 s?、?0 cm- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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