2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題七 選考模塊 專(zhuān)題突破練17 振動(dòng)和波 光學(xué).doc

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專(zhuān)題突破練17　振動(dòng)和波　光學(xué) (時(shí)間:45分鐘　滿(mǎn)分:100分) 一、選擇題(共8小題,每小題5分,共40分。填正確答案標(biāo)號(hào)。每個(gè)題選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得0分) 1. (2018四川雅安三診)如圖甲所示,沿波的傳播方向上有六個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e、f,相鄰兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離均為2 m,各質(zhì)點(diǎn)均靜止在各自的平衡位置。t=0時(shí)刻振源a開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),取豎直向上為振動(dòng)位移的正方向,其振動(dòng)圖象如圖乙所示,形成的簡(jiǎn)諧橫波以2 m/s的速度水平向右傳播。則下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.波傳播到質(zhì)點(diǎn)c時(shí),質(zhì)點(diǎn)c開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸正方向 B.0~4 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)的路程為12 cm C.4~5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)d的加速度正在逐漸減小 D.6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)e第一次回到平衡位置 E.各質(zhì)點(diǎn)都振動(dòng)起來(lái)后,a與c的振動(dòng)方向始終相同 2.(2018遼寧丹東一模)一列簡(jiǎn)諧波在某均勻介質(zhì)中沿x軸傳播,從x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)a開(kāi)始振動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí),圖甲為t0時(shí)刻的波形圖且質(zhì)點(diǎn)a正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),圖乙為質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)圖象,則下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.該波的頻率為2.5 Hz B.該波的傳播速率為200 m/s C.該波是沿x軸負(fù)方向傳播的 D.從t0時(shí)刻起,a、b、c三質(zhì)點(diǎn)中b最先回到平衡位置 E.從t0時(shí)刻起,經(jīng)0.015 s質(zhì)點(diǎn)a回到平衡位置 3.(2018安徽安慶二模)下列說(shuō)法中正確的是　　　　。 A.機(jī)械波在某種介質(zhì)中傳播,若波源的頻率增大,其傳播速度就一定增大 B.肥皂泡在陽(yáng)光下呈現(xiàn)彩色條紋是由光的干涉現(xiàn)象形成的 C.在波的干涉中,振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移不一定始終最大 D.電磁波在真空中傳播時(shí),其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均相同 E.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,其他條件不變,僅用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距 4.(2018重慶期末)下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,保持入射光的頻率不變,增大雙縫間的距離,干涉條紋間距也增大 B.日落時(shí)分,拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上濾光片,可以使景像更清晰,這是利用了光的偏振原理 C.以接近光速在豎直方向上做高速運(yùn)動(dòng)的球體,在水平方向上長(zhǎng)度變短了 D.用紫外線照射大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光,這是利用紫外線的熒光效應(yīng) E.太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡的兩次折射,會(huì)發(fā)散成彩色光帶 5. (2018陜西寶雞二質(zhì)檢)如圖所示,△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面,a、b兩束可見(jiàn)單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN(兩束光關(guān)于OO對(duì)稱(chēng)),在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示,下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.若光束從玻璃棱鏡中射向空氣,則光束b容易發(fā)生全反射 B.在玻璃棱鏡中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度 C.若保持b光入射點(diǎn)位置不同,將光束b順時(shí)針旋轉(zhuǎn),則NO面可能有光線射出 D.用a、b光在同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn),a光的條紋間距大 E.用a、b照射同一狹縫,b光衍射現(xiàn)象更明顯 6.(2018山西長(zhǎng)治、運(yùn)城、大同、朔州、陽(yáng)泉五地聯(lián)考)下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用 B.單擺在做受迫振動(dòng)時(shí),它的周期等于單擺的固有周期 C.機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)后,它的頻率保持不變 D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 E.彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 7.(2018福建泉州三模)下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.波的圖象表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移 B.當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察到的波頻率變小 C.肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的 D.狹義相對(duì)論認(rèn)為,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的 E.a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的小,則水對(duì)a光的折射率比b光的大 8.(2018山西晉中調(diào)研)以下物理學(xué)知識(shí)的相關(guān)敘述中,正確的是　　　　。 A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振 B.交警通過(guò)發(fā)射超聲波測(cè)量車(chē)速是利用了波的多普勒效應(yīng) C.變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D.狹義相對(duì)論認(rèn)為,在慣性參照系中,光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) E.在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量n次全振動(dòng)的總時(shí)間時(shí),計(jì)時(shí)的起始位置應(yīng)選在小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)為宜 二、計(jì)算題(本題共4個(gè)小題,共60分) 9.(15分)(2018山東淄博模擬)簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,M是x軸上一質(zhì)點(diǎn),如圖甲是質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)圖象。圖乙中實(shí)線是t=3 s時(shí)刻的波形圖象,質(zhì)點(diǎn)M位于x=4 m處,虛線是再過(guò)Δt時(shí)間后的波形圖象。圖乙中兩波峰間距離Δx=7.0 m。求: (1)波速大小和方向; (2)時(shí)間Δt。 10.(15分)(2018華南師大附中三模)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播,波長(zhǎng)λ≥80 cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x=0和x=40 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。t=0時(shí)開(kāi)始觀測(cè),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移y=-8 cm,質(zhì)點(diǎn)A處于y=-16 cm的波谷位置;t=0.5 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置,而t=1.5 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置。求: (1)這列簡(jiǎn)諧橫波的周期T、波速v和波長(zhǎng)λ; (2)質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式。 11. (15分)(2018湖南株洲二質(zhì)檢)如圖,三角形ABC為一直角三棱鏡的橫截面,有一細(xì)光束從BC邊的中點(diǎn)射入三棱鏡,且入射方向垂直于BC,該光束從AB邊射出時(shí)傳播方向與AC邊平行。已知BC邊長(zhǎng)度為d,光在真空中傳播速度為c,若不考慮AB邊的反射,求光在棱鏡中傳播的速率及此光束從AB邊射出時(shí)與AC邊的距離。 12. (15分)(2018河南濮陽(yáng)三模)直角三角形玻璃磚ABC放置于真空中,∠B=30,CA的延長(zhǎng)線上S點(diǎn)有一點(diǎn)光源,發(fā)出的一條光線由D點(diǎn)射入玻璃磚,如圖所示。光線經(jīng)玻璃磚折射后垂直BC邊射出,且此光束經(jīng)過(guò)SD用時(shí)和在玻璃磚內(nèi)的傳播時(shí)間相等。已知光在真空中的傳播速度為c,BD=2d,∠ASD=15。求: (1)玻璃磚的折射率; (2)SD兩點(diǎn)間的距離。  專(zhuān)題突破練17　振動(dòng)和波　光學(xué) 一、選擇題(共8小題,每小題5分,共40分。填正確答案標(biāo)號(hào)。每個(gè)題選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得0分) 1.ABE　解析 由振動(dòng)圖形可知,振動(dòng)周期為2 s,波長(zhǎng)為λ=vT=4 m;質(zhì)點(diǎn)a開(kāi)始起振的方向?yàn)閥軸正方向,故波傳播到質(zhì)點(diǎn)c時(shí),質(zhì)點(diǎn)c開(kāi)始振動(dòng)的方向也沿y軸正方向,選項(xiàng)A正確;振動(dòng)傳到b點(diǎn)需要的時(shí)間為1 s,故在剩下的3 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)b通過(guò)的路程為6 A=12 cm,選項(xiàng)B正確;第4 s時(shí)刻d點(diǎn)在平衡位置向下振動(dòng),故4~5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)d的加速度先增大后減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;振動(dòng)傳到e點(diǎn)需時(shí)間4 s,故6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)正好振動(dòng)一個(gè)周期第二次回到平衡位置,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;因ac之間正好相差一個(gè)波長(zhǎng)的距離,故各質(zhì)點(diǎn)都振動(dòng)起來(lái)后,a與c的振動(dòng)方向始終相同,選項(xiàng)E正確;故選ABE。 2.BDE　解析 由題圖可知波長(zhǎng)λ=8 m,周期T=410-2 s,則頻率f=1T=1410-2=25 Hz,波速為v=λT=8410-2=200 m/s,故A錯(cuò)誤,B正確;由乙圖可知,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)a的起振方向是向沿y軸負(fù)方向的,而甲圖中質(zhì)點(diǎn)a正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),故該波是沿x軸正方向傳播的,故C錯(cuò)誤;在t0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)a向波峰運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)b向平衡位置運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)c向波谷運(yùn)動(dòng),故從t0時(shí)刻起,a、b、c三質(zhì)點(diǎn)中b最先回到平衡位置,故D正確;根據(jù)波形平移法得知:質(zhì)點(diǎn)a回到平衡位置,則波傳播的距離為x=3 m,所用時(shí)間為t=xv=0.015 s,故從t0時(shí)刻起,經(jīng)0.015 s質(zhì)點(diǎn)a回到平衡位置,故E正確;故選BDE。 3.BCE　解析 機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān),與頻率無(wú)關(guān),所以A錯(cuò)。肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋屬于薄膜干涉,所以B對(duì)。在波的干涉中,振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)位移隨時(shí)間變化,只是振幅最大,所以C對(duì)。電磁波是橫波,電磁波在真空中自由傳播時(shí),其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直,所以D錯(cuò)。因?yàn)榧t光波長(zhǎng)比黃光長(zhǎng),干涉條紋的間距與波長(zhǎng)成正比,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距,所以E對(duì);故選BCE。 4.BDE　解析 根據(jù)條紋間距的公式Δx=Ldλ可知,增大雙縫間的距離d,干涉條紋間距減小,故A錯(cuò)誤;日落時(shí)分拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏轉(zhuǎn)濾光片可以使景象更清晰,這是利用光的偏振現(xiàn)象,故B正確;豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上長(zhǎng)度不變,沿運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度會(huì)變短,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;用紫外線照射時(shí)大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光,利用紫外線的熒光效應(yīng),故D正確。太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡的兩次折射,由于各種色光的折射率不同,所以折射角也就不同,那么經(jīng)過(guò)兩次折射就會(huì)發(fā)散成彩色光帶,故E正確;綜上所述本題答案是BDE。 5.ACD　解析 由光路圖看出,b光束在NO面上發(fā)生了全反射,而a光束在MO面上沒(méi)有發(fā)生全反射,而入射角相同,說(shuō)明b光的臨界角小于a光的臨界角,由sin C=1n分析得知,玻璃對(duì)a光束的折射率小于b光束的折射率,由v=cn得知,在玻璃磚中a光的傳播速度比b光大,故A正確,B錯(cuò)誤;玻璃對(duì)a光束的折射率小于b光束的折射率,則a光的頻率小于b光的頻率,由c=λf知,a光波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng),則用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)時(shí),根據(jù)Δx=Ldλ知,a光的條紋間距大,故D正確;保持b光入射點(diǎn)位置不變,將光束b順時(shí)針旋轉(zhuǎn),則入射角減小,故NO面可能有b光線射出,故C正確;因a光波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng),故兩光照射同一狹縫,a光衍射現(xiàn)象更明顯,故E錯(cuò)誤;故選ACD。 6.ACE　解析 日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用,故A正確;單擺在做受迫振動(dòng)時(shí),它的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期,故B錯(cuò)誤;機(jī)械波的頻率由波源決定,和介質(zhì)無(wú)關(guān),故C正確;麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,故D錯(cuò)誤;彈簧振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,所以機(jī)械能守恒,所以彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變,故E正確;綜上所述本題答案是ACE。 7.BDE　解析 波的圖象表示介質(zhì)中“無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某個(gè)時(shí)刻”的位移,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察到的波頻率變小,選項(xiàng)B正確;肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象造成的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;狹義相對(duì)論認(rèn)為,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的,選項(xiàng)D正確;a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置在屏上得到a光的相鄰亮條紋間距比b光的小,根據(jù)Δx=ldλ,則a的波長(zhǎng)較小,頻率較大,則水對(duì)a光的折射率比b光的大,選項(xiàng)E正確;故選BDE。 8.BDE　解析 用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;交警通過(guò)發(fā)射超聲波測(cè)量車(chē)速是利用了波的多普勒效應(yīng),選項(xiàng)B正確;變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;狹義相對(duì)論認(rèn)為,在慣性參照系中,光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān),選項(xiàng)D正確;在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量n次全振動(dòng)的總時(shí)間時(shí),計(jì)時(shí)的起始位置應(yīng)選在小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)為宜,選項(xiàng)E正確;故選BDE。 二、計(jì)算題(本題共4個(gè)小題,共60分) 9.答案 (1)43 m/s,沿x軸負(fù)向　(2)Δt=6n+214 s(n=1,2,3,…) 解析 從題圖中可得周期和波長(zhǎng),根據(jù)v=λT,可得波速;根據(jù)時(shí)間與周期的關(guān)系即可解得Δt。 (1)由題意知T=6 s,λ=8 m 則波速大小為:v=λT=43 m/s t=3 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)M向下振動(dòng),所以波沿x軸負(fù)向傳播。 (2)由題意知, Δt=nT+Δxv(n=1,2,3,…) 代入數(shù)據(jù)得Δt=6n+214 s(n=1,2,3,…) 10.答案 (1)T=6.0 s　v=0.4 m/s　x=2.4 m (2)y=0.16sinπ3t+32π m 解析 (1)設(shè)振動(dòng)周期為T(mén),由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1.5 s內(nèi)由負(fù)最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是四分之一周期,故振動(dòng)周期為:T=6.0 s; 由于質(zhì)點(diǎn)OA距離d=0.40 m小于半個(gè)波長(zhǎng),且波沿x軸正向傳播,O在t=0.5 s 時(shí)回到平衡位置,而t=1.5 s時(shí)A緊接著回到平衡位置,可知波從O傳到A的時(shí)間為:Δt=1.0 s 故此簡(jiǎn)諧波的傳播速度: v=dΔt=0.40 m/s 據(jù)波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系,可得該波的波長(zhǎng):λ=vT=2.4 m (2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)A的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為: y=Asin2πTt+φ0=Asinπ3t+φ0 已知t=0時(shí),y=-0.16 m,有:y=Asin φ0=-0.16 m t=1.5 s時(shí),y=0,有: y=Asinπ2+φ0=0 聯(lián)立解得:φ0=32π rad,A=0.16 m 因此質(zhì)點(diǎn)A的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為:y=0.16sinπ3t+32π m 11.答案 33c　36d 解析 不考慮AB邊的反射,細(xì)光束通過(guò)棱鏡的光路如圖所示。 光在AB邊折射時(shí),入射角i2=30 折射角r2=60 根據(jù)折射定律有n=sin r2sin i2 又光速與折射率的關(guān)系為n=cv 故光在棱鏡中的傳播速率為v=33c 圖中AO1=d 在等腰三角形O2AO1中,O2到AC的距離為 s=d2tan 30=36d 12.答案 (1)2　(2)d 解析 (1)由幾何關(guān)系可知入射角i=45,折射角r=30 n=sinisinr 可得n=2 (2)在玻璃磚中光速v=cn 光束經(jīng)過(guò)SD和玻璃磚內(nèi)的傳播時(shí)間相等,有SDc=BDsin30v 可得SD=d。