（新課標(biāo)）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 振動(dòng)和波動(dòng) 光精練（含解析）

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1、振動(dòng)和波動(dòng) 光 (45分鐘) [刷基礎(chǔ)] 1．(多選)下列說法正確的是(　　) A．豎直的彈簧振子的回復(fù)力，由彈簧的彈力提供 B．單擺振動(dòng)的周期，一定等于它的固有周期 C．機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，如果波速變大，波長一定變大 D．在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移可能比振動(dòng)減弱點(diǎn)的位移小 解析：彈簧振動(dòng)的回復(fù)力，由沿振動(dòng)方向的合力提供，如果是沿豎直方向振動(dòng)的彈簧振子，其回復(fù)力由重力和彈簧彈力的合力提供，A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)單擺做受迫振動(dòng)時(shí)，它振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，不一定等于它的固有周期，B項(xiàng)錯(cuò)誤；機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，如果波速變大，由λ＝可知，波長一定就

2、變大，C項(xiàng)正確；在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移某時(shí)會(huì)變?yōu)榱?，D項(xiàng)正確． 答案：CD 2．(多選)圖甲表示一列簡諧橫波在t＝20 s時(shí)的波形圖，圖乙是該列波中的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象，由甲、乙兩圖中所提供的信息可知下列說法正確的是(　　) A．該波的波長為1.5 m B．該波的振幅為0.1 cm C．該波的傳播速度為0.5 m/s，速度沿－x軸方向 D．P質(zhì)點(diǎn)在t＝1.25 s時(shí)沿＋y軸方向運(yùn)動(dòng) 解析：由圖象可知，該波的波長為1.0 m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該波的振幅為0.1 cm，選項(xiàng)B正確；周期為T＝2 s，則v＝＝ m/s＝0.5 m/s，t＝20 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P 向上振動(dòng)，可知波向－x方

3、向傳播，選項(xiàng)C正確；由振動(dòng)圖象可知，P質(zhì)點(diǎn)在t＝1.25 s時(shí)沿－y軸方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：BC 3．(多選)一列簡諧橫波沿著x軸正方向傳播，M、N、P為x軸上的三點(diǎn)，其坐標(biāo)分別為xM＝4 m、xN＝6 m，xP＝11 m，t＝0時(shí)刻波形如圖所示，且質(zhì)點(diǎn)M剛好開始振動(dòng)，再經(jīng)過1 s，質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰，則由此可知(　　) A．t＝1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)速度為10 m/s B．質(zhì)點(diǎn)M開始振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向 C．質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)周期為0.4 s D．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M處在波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N一定在波谷 解析：由圖可知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)方向向下，故質(zhì)點(diǎn)M開始振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，故B正確；質(zhì)

4、點(diǎn)P從開始振動(dòng)到第一次到達(dá)波峰，需要T，由圖可知λ＝4 m，xMP＝7 m＝(1＋)λ， 則有(1＋＋)T＝1 s，解得T＝0.4 s，故C正確；質(zhì)點(diǎn)M與N相距，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M處在波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N一定在波谷，故D正確；t＝1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N的在平衡位置向下振動(dòng)，但無法求出質(zhì)點(diǎn)N向下振動(dòng)的速度，故A錯(cuò)誤． 答案：BCD 4．(多選)△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，ON＝OM，a、b兩束可見單色光(關(guān)于OO′)對(duì)稱，從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．在棱鏡中a光束的折射率小于b光束的折射率 B．在棱鏡中，a光束的傳播速度小于

5、b光束的傳播速度 C．若a、b兩光束從棱鏡中射向空氣，則b光束的臨界角比a光束的臨界角小 D．用同樣的裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光束的條紋間距小 解析：a、b兩光在側(cè)面上的入射角相同，但是b光發(fā)生全反射，說明b光的臨界角小于a光的臨界角，根據(jù)sin C＝知，a光的折射率小，故A、C正確．根據(jù)v＝知，a光的折射率小，則a光在棱鏡中的傳播速度大，故B錯(cuò)誤．a(chǎn)光的折射率小，其波長長，根據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝λ知，a光的干涉條紋寬度大，故D錯(cuò)誤． 答案：AC 5．(2018·高考全國卷Ⅱ)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s.一平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)

6、用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s．橋的長度為________m．若該聲波在空氣中的波長為λ，則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍． 解析：設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t，由L＝vt知， 340(t＋1.00)＝4 900t， 解得t＝ s， 代入L＝vt中解得橋長L＝365 m 聲波在傳播過程中頻率不變，根據(jù)v＝λ?知，聲波在鋼鐵中的波長λ′＝＝λ. 答案：365　 6．如圖所示，一束復(fù)色光射到三棱鏡上，從三棱鏡另一面射出兩單色光A、B，兩種色光中折射率較小的是________；如果增大入射角，則先發(fā)生全反射的是________

7、；如果A、B兩種光使用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，條紋間距較大的是________． 解析：由題圖可知，B光折射率較大，B光的頻率大，A光折射率較小，A光的頻率?。捎贐光的折射率較大，B光的全反射臨界角較小，如果增大入射角，則B光先發(fā)生全反射．在同種介質(zhì)中，A光的波長比B光的波長長，如果A、B兩種光使用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，根據(jù)Δx＝λ知，條紋間距較大的是A光． 答案：A　B　A 7．(2018·高考全國卷Ⅱ)如圖，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是

8、CG的中點(diǎn)．不計(jì)多次反射． (1)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角； (2)為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？ 解析：(1)光線在BC面上折射，由折射定律有 sin i1＝nsin r1① 式中，n為棱鏡的折射率，i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角．光線在AC面上發(fā)生全反射，由反射定律有i2＝r2② 式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角．光線在AB面上發(fā)生折射，由折射定律有nsin i3＝sin r3③ 式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角． 由幾何關(guān)系得 i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④ F點(diǎn)的出射光相

9、對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為 δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤ 由①②③④⑤式得 δ＝60°⑥ (2)光線在AC面上發(fā)生全反射，光線在AB面上不發(fā)生全反射，有 nsin i2≥nsin C＞nsin i3⑦ 式中C是全反射臨界角，滿足 nsin C＝1⑧ 由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為 ≤n＜2⑨ 答案：(1)60° (2)≤n＜2 [刷綜合] 8．如圖所示，一束平行單色光照射到半圓形玻璃磚的平面上，入射光線的方向與玻璃磚平面成45°角，玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為，入射到A點(diǎn)的光線折射后，折射光線剛好射到圓弧的最低點(diǎn)B，照射到C點(diǎn)

10、的光線折射后在圓弧面上的D點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，半圓形玻璃磚的半徑為R，求： (1)在B點(diǎn)的光線反射與折射后，反射光線與折射光線間的夾角大?。? (2)OA間的距離及∠CDO的大?。? 解析：(1)光線在平面上發(fā)生折射，設(shè)入射角為i，折射角為r， 由折射定律可知n＝， 求得sin r＝＝，r＝30°， 在A點(diǎn)發(fā)生折射的光線在B點(diǎn)處發(fā)生反射和折射，反射角為30°，根據(jù)對(duì)稱性可知，折射角為45°，因此反射光線和折射光線的夾角為60°＋45°＝105°； (2)由幾何關(guān)系知，AO＝Rtan 30°＝R， 由于在C點(diǎn)入射的光線折射后在D點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，連接OD，則 sin∠CDO＝sin

11、 C＝＝，∠CDO＝45°. 答案：(1)105°　(2)R　45° 9．一般常見材料的折射率都為正值(n>0)，現(xiàn)針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)的人工材料，其折射率可為負(fù)值(n<0)，稱為負(fù)折射率材料，電磁波通過空氣與這種材料的界面時(shí)，電磁波傳播規(guī)律仍然不變，入射角和折射角的大小關(guān)系仍遵從折射定律(此時(shí)折射角取負(fù)值)，但折射波線與入射波線位于法線的同一側(cè)．現(xiàn)有一束電磁波從空氣中以i＝60°的角度射入由負(fù)折射率材料制成、厚度d＝10 cm的長方體并從下表面射出，已知該材料對(duì)電磁波的折射率n＝－，電磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s. (1)大致畫出電磁波穿過該材料的示意圖； (2)求電磁波穿

12、過該材料時(shí)的傳播時(shí)間． 解析：(1)光路圖如圖所示． (2)由折射定律n＝可以知道， sin r＝＝＝－ 計(jì)算得出折射角r＝－30° 故該電磁波在介質(zhì)中傳播方向剛好與入射方向垂直. 由幾何關(guān)系知，折射光線在介質(zhì)中傳播的距離 x＝≈11.55 cm 在介質(zhì)中傳播的速度為v＝ 則電磁波通過該材料所用的時(shí)間為 t＝≈6.67×10－10 s. 答案：(1)光路圖見解析 (2)6.67×10－10 s 10．如圖所示，P、M為一截面為等腰梯形的透明棱鏡ABCD的兩條棱邊的中點(diǎn)，AB＝BC＝AD＝2l，棱鏡底角∠ADC＝60°，EF為平行于CD的光屏，兩束相同單色光同

13、時(shí)垂直CD分別從P、M豎直射入棱鏡，已知從P點(diǎn)射入的光從CD邊射出時(shí)與CD的夾角為30°，且光屏上只有一個(gè)點(diǎn)(不考慮光在界面的反射)，c為單色光在真空中的傳播速度，求： (1)該單色光在棱鏡中的折射率n及從P點(diǎn)射入的光在棱鏡中傳播的時(shí)間； (2)光屏EF到CD邊的距離． 解析：(1)因?yàn)閺腃D邊射出的光線與CD邊夾角為30°，則從CD邊射出光線的折射角為60°，由對(duì)稱性可知，光線第一次的折射角與第二次的入射角相等，即第一次的折射角α＝30° 由折射定律可得n＝＝ 從P點(diǎn)射入的單色光在棱鏡中傳播的時(shí)間為 t＝＝＝ (2)光屏上只有一個(gè)點(diǎn)，即從P、M兩點(diǎn)射入的兩束相同單色光在EF

14、上重合，設(shè)光屏EF到CD的距離為x，由幾何關(guān)系可得x＝ltan 30°＝l. 答案：(1)　　(2) l 11．一列簡諧波沿x軸正方向傳播，該波在t＝1.0 s時(shí)的圖象如圖甲所示，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象如圖乙所示．求： (1)該列簡諧波的波速v； (2)在0～10 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M的路程s和位移大小． 解析：(1)由題圖甲得波長λ＝4 m 由題圖乙得周期T＝1.0 s 波速v＝＝4 m/s. (2)由題圖乙可知質(zhì)點(diǎn)P從t＝0.5 s開始振動(dòng) 該波由質(zhì)點(diǎn)P傳播到質(zhì)點(diǎn)M所需時(shí)間 t＝＝5 s 所以在0～10 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)了 Δt＝4.5 s 因?yàn)閚＝＝4.5

15、 路程s＝4A×n＝4×0.2×4.5 m＝3.6 m 0～10 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M的位移為0. 答案：(1)4 m/s　(2)3.6 m　0 12．如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，t1＝0和t2＝0.05 s時(shí)的波形圖分別為圖示的實(shí)線和虛線，質(zhì)點(diǎn)P是介質(zhì)中的一點(diǎn)，且在0時(shí)刻的坐標(biāo)為(4 m,0)． (1)若周期大于0.05 s，求波速； (2)若周期小于0.05 s，并且波速為600 m/s，求質(zhì)點(diǎn)P在0～0.05 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小和路程． 解析：(1)由圖可知波長λ＝8 m，在一個(gè)周期內(nèi)，如波沿x軸正方向傳播，則在0.05 s內(nèi)向右傳播了λ＝2 m；由v＝，解得v＝40 m/s；同理，若波沿x軸負(fù)方向傳播，則波速為120 m/s. (2)若波速為600 m/s，則在0.05 s內(nèi)，波傳播的距離為30 m，即3λ，波沿x軸負(fù)方向傳播； 由同側(cè)原理可知t＝0時(shí)P向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 波傳播距離為3λ，則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為3T 因振幅是0.2 m，所以P質(zhì)點(diǎn)的位移大小為0.2 m，路程是3 m. 答案：(1)若波沿x軸正方向傳播，v＝40 m/s；若波沿x軸負(fù)方向傳播，波速為120 m/s　(2)0.2 m　3 m - 8 -