高考物理二輪復(fù)習(xí) 訓(xùn)練16 專題八 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性

訓(xùn)練16振動(dòng)和波動(dòng)光及光的本性1(8分)如圖所示，彈簧振子在M、N之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)以平衡位置O為原點(diǎn)，建立Ox軸，向右為x軸正方向若振子位于N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，則其振動(dòng)圖象為()解析：本題考查簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象，意在考查學(xué)生的理解能力由題意，向右為x軸的正方向，振子位于N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，因此t0時(shí)，振子的位移為正的最大值，振動(dòng)圖象為余弦函數(shù)，A項(xiàng)正確答案：A2(8分)右圖是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則()A在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大B從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角大C照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a光的飽和電流大D若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大解析：本題綜合考查光的干涉圖樣、光電效應(yīng)、全反射、能級(jí)躍遷及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，意在考查學(xué)生從光的干涉圖樣中獲取信息的能力和靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)分析解決問題的能力根據(jù)題圖給出的經(jīng)過同一雙縫干涉裝置得到光的干涉圖樣可知，b光的干涉條紋間距大于a光的干涉條紋間距由雙縫干涉條紋間距公式xL/d可知，b光的波長(zhǎng)大于a光的波長(zhǎng)由波長(zhǎng)與頻率、光速關(guān)系式c/f可知，b光的頻率小于a光的頻率同種均勻介質(zhì)對(duì)b光的折射率小于對(duì)a光的折射率，根據(jù)nc/v可知，在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的傳播速度小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤由全反射臨界角公式sinC1/n，可知從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤飽和光電流與照射光的頻率無直接關(guān)系，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，根據(jù)玻爾理論，產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差較大，選項(xiàng)D正確答案：D3(16分) 激光束可以看做是粒子流，其中的粒子以相同的動(dòng)量沿光傳播方向運(yùn)動(dòng)激光照射到物體上，在發(fā)生反射、折射和吸收現(xiàn)象的同時(shí)，也會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生作用光鑷效應(yīng)就是一個(gè)實(shí)例，激光束可以像鑷子一樣抓住細(xì)胞等微小顆粒一束激光經(jīng)S點(diǎn)后被分成若干細(xì)光束，若不考慮光的反射和吸收，其中光束和穿過介質(zhì)小球的光路如圖所示圖中O點(diǎn)是介質(zhì)小球的球心，入射時(shí)光束和與SO的夾角均為，出射時(shí)光束均與SO平行請(qǐng)?jiān)谙旅鎯煞N情況下，分析說明兩光束因折射對(duì)小球產(chǎn)生的合力的方向a光束和強(qiáng)度相同；b光束比的強(qiáng)度大解析：本題主要考查動(dòng)量定理的矢量應(yīng)用，意在考查學(xué)生的理解和應(yīng)用能力a僅考慮光的折射，設(shè)t時(shí)間內(nèi)每束光穿過小球的粒子數(shù)為n，每個(gè)粒子動(dòng)量的大小為p.這些粒子進(jìn)入小球前的總動(dòng)量為p12npcos從小球出射時(shí)的總動(dòng)量為p22npp1、p2的方向均沿SO向右根據(jù)動(dòng)量定理得Ftp2p12np(1cos)>0可知，小球?qū)@些粒子的作用力F的方向沿SO向右；根據(jù)牛頓第三定律，兩光束對(duì)小球的合力的方向沿SO向左b建立如圖所示的Oxy直角坐標(biāo)系x方向：根據(jù)a同理可知，兩光束對(duì)小球的作用力沿x軸負(fù)方向y方向：設(shè)t時(shí)間內(nèi)，光束穿過小球的粒子數(shù)為n1，光束穿過小球的粒子數(shù)為n2，n1>n2.這些粒子進(jìn)入小球前的總動(dòng)量為p1y(n1n2)psin從小球出射時(shí)的總動(dòng)量為p2y0根據(jù)動(dòng)量定理得Fytp2yp1y(n1n2)psin可知，小球?qū)@些粒子的作用力Fy的方向沿y軸負(fù)方向，根據(jù)牛頓第三定律，兩光束對(duì)小球的作用力沿y軸正方向所以兩光束對(duì)小球的合力的方向指向左上方4(8分)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其表達(dá)式為y5sint(m)，它在介質(zhì)中形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻波剛好傳播到x12 m處，波形圖象如圖所示，則()A此后再經(jīng)6 s該波傳播到x24 m處BM點(diǎn)在此后第3 s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向C波源開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向D此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y3 m處所需時(shí)間是2 s解析：本題考查波的傳播、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式的理解、波的圖象的理解、波速的計(jì)算及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，意在考查學(xué)生靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)分析解決問題的能力由題中波的圖象可知，該波的波長(zhǎng)8 m，由波源簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式y(tǒng)5sint(m)可知， rad/s，周期T4 s，波速v2 m/s.此后再經(jīng)6 s，該波再向前傳播的距離svt26 m12 m，即再經(jīng)6 s，該波傳播到x12 m12 m24 m處，選項(xiàng)A正確題中波的圖象上此時(shí)M點(diǎn)向下振動(dòng)，在此后的第3 s末(即經(jīng)過)的振動(dòng)方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確由題圖為某時(shí)刻波剛好傳播到x12 m時(shí)的波的圖象可知，波源開始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸正方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤題圖中M點(diǎn)振動(dòng)方向向下，此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y3 m處所需的時(shí)間小于半個(gè)周期，即小于2 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：AB5(20分)(1)關(guān)于光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，下列說法正確的是()A用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象B用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象C在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象D光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象(2)如圖所示，一玻璃三棱柱豎直放在水平桌面上，其底面A1B1C1是邊長(zhǎng)a12 cm的等邊三角形，柱高L12 cm.現(xiàn)在底面的中心O處放置一點(diǎn)光源，不考慮三棱柱內(nèi)的反射光，玻璃的折射率為，求三個(gè)側(cè)面的發(fā)光的總面積解析：(1)選項(xiàng)A是利用光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)B是利用光的色散現(xiàn)象，選項(xiàng)C是利用光的全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)D是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象，故D正確(2)因光源在底面的中點(diǎn)，可知光源到三個(gè)側(cè)面的距離相等，根據(jù)幾何知識(shí)可知光源到三個(gè)側(cè)面的距離為a.根據(jù)折射定律，sinC，求得臨界角C45.根據(jù)幾何知識(shí)可求每個(gè)側(cè)面的發(fā)光的面積為半徑為a圓面積的一半三個(gè)側(cè)面的發(fā)光面積為S(a)218 cm2.答案：(1)D(2)18 cm26(16分)(1)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(yùn)動(dòng)，測(cè)得兩小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時(shí)，乙在波峰，且兩木塊之間有一個(gè)波峰這列水面波()A頻率是30 Hz B波長(zhǎng)是3 mC波速是1 m/s D周期是0.1 s(2)圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa2 m和xb6m，圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象下列說法正確的是()A該波沿x方向傳播，波速為1 m/sB質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過4 s振動(dòng)的路程為4 mC此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿y方向D質(zhì)點(diǎn)a在t2 s時(shí)速度為零解析：(1)由于小木塊每分鐘振動(dòng)30次，因此周期為T s，頻率為：f0.5 Hz，故A、D錯(cuò)；又因?yàn)榧自诓ü葧r(shí)，乙在波峰，且兩木塊之間有一個(gè)波峰，所以sAB，解得波長(zhǎng)2 m波速v1 m/s，B錯(cuò)、C對(duì) .(2)由題圖甲可知，該波的波長(zhǎng)為8 m，由題圖乙可知，波振動(dòng)的周期為8 s，并且質(zhì)點(diǎn)b在開始計(jì)時(shí)時(shí)刻沿y軸方向運(yùn)動(dòng)，則該波沿x方向傳播，且波速v m/s1 m/s，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)4 s振動(dòng)半個(gè)周期，振動(dòng)的路程為兩個(gè)振幅，即振動(dòng)的路程為2A20.5 m1 m，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該波沿x方向傳播，則開始計(jì)時(shí)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿y軸方向運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)a在t2 s時(shí)，處于波谷，其速度為零，故選項(xiàng)D正確答案：(1)C(2)D7(24分)(1)如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋，要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()A增大S1與S2的間距B減小雙縫屏到光屏的距離C將綠光換為紅光D將綠光換為紫光(2)某同學(xué)沒計(jì)了一個(gè)測(cè)定激光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖甲所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮點(diǎn)，圖乙中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置通過量出相鄰光點(diǎn)的距離可算出激光的波長(zhǎng)據(jù)資料介紹：若雙縫間距為a，雙縫到感光片的距離為L(zhǎng)，感光片相鄰兩點(diǎn)間的距離為b，則光的波長(zhǎng).該同學(xué)測(cè)得L1.0000 m，雙縫間距a0.220 mm，用十分度游標(biāo)卡尺測(cè)感光片上的點(diǎn)間距離時(shí)，尺與點(diǎn)的中心位置如圖乙所示圖乙中第1個(gè)光點(diǎn)到第4個(gè)光點(diǎn)的距離是_mm.實(shí)驗(yàn)中激光的波長(zhǎng)_m(保留兩位有效數(shù)字)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅激光換成藍(lán)激光，屏上相鄰兩光點(diǎn)間的距離將_解析：(1)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰兩條亮紋(或暗紋)間的距離x，要想增大條紋間距可以減小兩縫間距d，或者增大雙縫屏到光屏的距離l，或者換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光做實(shí)驗(yàn)由此可知，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤(2)由題圖乙可知第1個(gè)光點(diǎn)到第4個(gè)光點(diǎn)間的距離b8.6 mm，b2.9 mm.則b2.9103 m6.4107 m.如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅激光換成藍(lán)激光，變小了，由b可得，屏上相鄰兩光點(diǎn)的間距將變小答案：(1)C(2)8.66.4107變小