2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時練14 第1部分 專題14 振動和波動、光及光的本性

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1、2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時練14 第1部分 專題14 振動和波動、光及光的本性一、選擇題(本題共6小題，每小題5分在每小題給出的選項中，有多項符合題目要求全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有錯選的得0分)1(xx浙江高考改編)以下說法正確的是()A真空中藍光的波長比紅光的波長短B天空中的彩虹是由光干涉形成的C光纖通信利用了光的全反射原理D機械波在不同介質(zhì)中傳播，波長保持不變2(xx四川高考改編)直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖1411，a、b光相比()圖1411A玻璃對a光的折射率較大B玻璃對a光的臨界角較大Cb光在玻

2、璃中的傳播速度較小Db光在玻璃中的傳播時間較短3.打磨某剖面如圖1412所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角切磨在12，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B若2，光線會從OQ邊射出C若1，光線不會從OP邊射出D若1，光線會在OP邊發(fā)生全反射4(xx開封模擬)如圖1413甲所示，O點為振源，OPs，t0時刻O點由平衡位置開始振動，產(chǎn)生向右沿直線傳播的簡諧橫波圖1413乙為從t0時刻開始描繪的質(zhì)點P的振動圖象下列判斷中正確的是()圖1413A該波的頻率為B這列波的波長為Ct0時刻，振源O振動的方向沿y軸負方向Dtt1時刻，P點的振動方向沿y軸負方向Ett1時刻，O點的振動方向沿y軸負方向5(xx四

3、川高考改編)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動測得兩小木塊每分鐘都上下30次甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰，這列水面波()A頻率是30 HzB波長是3 mC波速是1 m/sD周期是2 s6(xx海南高考)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t0時刻的波形如圖1414所示，質(zhì)點P的x坐標為3 m已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s下列說法正確的是()圖1414A波速為4 m/sB波的頻率為1.25 HzCx坐標為15 m的質(zhì)點在t0.6 s時恰好位于波谷Dx坐標為22 m的質(zhì)點在t0.2 s時恰好位于波峰E當(dāng)

4、質(zhì)點P位于波峰時，x坐標為17 m的質(zhì)點恰好位于波谷二、計算題(本題共6小題，共計50分解答過程要有必要的文字說明和解題步驟)7(8分)(xx重慶高考)圖1415為一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波某時刻的波形圖，質(zhì)點P的振動周期為0.4 s求該波的波速并判斷P點此時的振動方向圖14158(8分)(xx全國卷)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(zhì)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t0時由平衡位置開始向上振動，周期T1 s振幅A5 cm.當(dāng)波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5 s

5、，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置求：(1)P、Q間的距離；(2)從t0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過的路程9(8分)(xx河南八市質(zhì)檢)波源S的振動圖象如圖1416甲所示，由此產(chǎn)生的簡諧波向右傳播，已知波上兩點S、P相距1.5 m，如圖乙所示，波速v6 m/s，求：圖1416(1)作出t0.25 s時S、P間的波形圖；(2)在t0到t0.5 s內(nèi)，P點運動的路程10(8分)(xx江蘇高考)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料如圖1417所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點已知光線的入射角為30，OA5 cm，AB20 cm，BP12

6、 cm，求該人造樹脂材料的折射率n.圖141711(8分)(xx海南高考)一半徑為R的半圓柱形玻璃磚，橫截面如圖1418所示已知玻璃的全反射臨界角.與玻璃磚的底平面成角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上經(jīng)柱面折射后，有部分光(包括與柱面相切的入射光)能直接從玻璃磚底面射出若忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光求底面透光部分的寬度圖141812(10分)如圖1419所示，空氣中有一個橫截面為直角三角形的三棱鏡，其中棱鏡的折射率為n，A90，C60.一極細光束沿平行于底面BC的方向入射到AB面上，經(jīng)AB面折射后進入三棱鏡圖1419(1)如果光束從AB面上直接射到AC面上，問光束能否

7、從AC面射出？說明原因(2)如果光束從AB面上直接射到BC面上，問光束將從哪個面射出(只討論BC、AC兩個面)？射出的光束的折射角是多大？【詳解答案】1AC紅光的頻率小于藍光的頻率，在真空中紅光和藍光的傳播速度相同，由，得紅光波長比藍光波長長，故選項A正確；天空中的彩虹是水滴對不同色光的折射程度不同造成的，選項B錯誤；光纖通信利用了光的全反射原理，選項C正確；機械波在不同介質(zhì)中傳播時，其頻率不變，但傳播速度不同，由vf知，波長也不同，選項D錯誤2.BC由圖可知a、b兩入射光線的入射角i1i2，折射角r1r2，由折射率n知玻璃對b光的折射率較大，選項A錯誤；設(shè)玻璃對光的臨界角為C，sin C，a

8、光的臨界角較大，故選項B正確；光在介質(zhì)中的傳播速度v，則a光的傳播速度較大，b光的傳播速度較小，故選項C正確；b光的傳播速度小，且通過的路程長，故b光在玻璃中傳播的時間長，故選項D錯誤3CD題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于902.從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于90(18031)3190可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射若2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若1，光線在OP邊上發(fā)生全反射而不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項CD正確4AB結(jié)合題圖甲、乙可知，振動從O傳到P，用時t1，傳播距離為s，故波速為v，波的周期為Tt2t1，故波的頻率f，波長vT，

9、A、B對；由題圖乙可知P點先沿y軸正向運動，故振源O在t0時刻沿y軸正向運動，C錯；由題圖乙知，t1時刻P點振動方向沿y軸正向，D錯；因不知t1與周期T的倍數(shù)關(guān)系，故不能判斷t1時刻O點的振動情況，E錯5.CD由題意知甲、乙兩小木塊間的距離x3 m，故波長2 m又知兩小木塊都是每分鐘振動30次，故周期T2 s，頻率f0.5 Hz，則波速v1 m/s.故選項C、D正確6BDE任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s，則T0.4 s，解得T0.8 s.從圖象中可知4 m，所以波速為v5 m/s，故A錯誤；根據(jù)公式f可得波的頻率為1.25 Hz，B正確；x坐標為15 m的質(zhì)點距波源x3

10、，此時在波谷位置經(jīng)t0.6 s即tT，質(zhì)點振動到平衡位置，C錯誤；x的坐標為22 m的質(zhì)點距波源x5，此時在平衡位置向上運動，質(zhì)點經(jīng)過t0.2 s即tT恰好位于波峰，D正確；當(dāng)質(zhì)點P位于波峰時，x坐標為17 m的質(zhì)點距P的距離x14 m即x3，此時坐標為17 m的質(zhì)點恰好位于波谷，E正確7解析：由題圖知波的波長1.0 m，又周期T0.4 s則該波的波速v2.5 m/s波向x軸正方向傳播，根據(jù)靠近振源的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點振動，可以判斷P點沿y軸正方向振動答案：該波的波速：2.5 m/sP點此時的振動方向：沿y軸正方向8解析：(1)由題意，O、P兩點間的距離與波長之間滿足OP波速v與波長的關(guān)系為v

11、在t5 s的時間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt.由題意有vtPQ式中，PQ為P、Q間的距離由式和題給數(shù)據(jù)，得PQ133 cm.(2)Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源運動的時間為t1tT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t125故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為s25A125 cm.答案：(1)133 cm(2)125 cm9解析：由圖甲可知該波的周期T0.2 s所以該波的波長vT1.2 m又1波由S點傳到P點用時t10.25 s則當(dāng)t0.25 s時，P點開始振動(向下振動)，SP間的波形圖如圖所示而在00.5 s內(nèi)P點振動的時間t2tt10.25 s運動的路程為x4A

12、5A25 cm.答案：(1)圖見解析(2)25 cm10解析：設(shè)折射角為，由折射定律知：n由幾何關(guān)系知：sin 且OP代入數(shù)據(jù)得n1.5.答案：(或n1.5)11解析：光路圖如圖所示，沿半徑方向射入玻璃磚的光線，即光線射到MN上時，根據(jù)幾何知識，入射角恰好等于臨界角，即恰好在圓心O處發(fā)生全反射，光線左側(cè)的光線，經(jīng)球面折射后，射到MN上的入射角一定大于臨界角，即在MN上發(fā)生全反射，不能射出，光線右側(cè)的光線射到MN上的入射角小于臨界角，可以射出，如圖光線與球面相切，入射角190，折射角即為，從MN上垂直射出根據(jù)幾何知識，底面透光部分的寬度OERsin .答案：Rsin 12.解析：(1)根據(jù)三角形

13、內(nèi)角之和等于180，可知B30如圖甲，由幾何關(guān)系可知，光束在AB面上的入射角i60，設(shè)光束在AB面上的折射角為，由折射定律可得：sin insin ，解得30如果光束從AB面上折射后直接射到AC面上，由幾何知識可知：此光束在AC面上的入射角9060，設(shè)光在三棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為C，則sin C，因為sin 60sin C，所以光束在AC面上發(fā)生全反射，不能從AC面射出(2)如圖乙，如果光束從AB面上折射后直接射到BC面上，由于在BC面上入射角達到60，大于臨界角C，將發(fā)生全反射，反射到AC面上由幾何知識可得，在AC面上的入射角為0，即該光束垂直AC面射出，折射角為零根據(jù)光路的可逆性，AC面的反射光束逆著入射光束，不會再從BC面射出答案：見解析