2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題八 選考部分 1-8-17 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性訓(xùn)練.docx

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1-8-17 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性 課時(shí)強(qiáng)化訓(xùn)練 1．(2018天津理綜)(多選)一振子沿x軸做簡諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。t＝0時(shí)振子的位移為－0.1 m，t＝1 s時(shí)位移為0.1 m，則(　　) A．若振幅為0.1 m，振子的周期可能為 s B．若振幅為0.1 m，振子的周期可能為 s C．若振幅為0.2 m，振子的周期可能為4 s D．若振幅為0.2 m，振子的周期可能為6 s [解析] 簡諧運(yùn)動(dòng)的位移方程為x＝A sin，當(dāng)振幅A＝0.1 m時(shí)，由t＝0時(shí)x＝－0.1 m得θ＝－；由t＝1 s時(shí)x＝0.1 m有sin＝1，則－＝2kπ＋(k＝0，1，2，…)，k＝0時(shí)，T＝2 s；k＝1時(shí)，T＝ s；k＝2時(shí)，T＝ s。由以上分析可見，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。 當(dāng)振幅A＝0.2 m時(shí)，由t＝0時(shí)x＝－0.1 m得θ＝－，或θ＝－；若θ＝－，由t＝1 s時(shí)x＝0.1 m有sin＝，則當(dāng)－＝時(shí)，T＝6 s；當(dāng)－＝π時(shí)，T＝2 s。同理，若θ＝－，則周期T最大值為2 s。由以上分析可見C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 [答案] AD 2．(2018北京理綜)如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15 m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的波長可能是(　　) A．0.60 m B．0.30 m C．0.20 m D．0.15 m [解析] 由題意知，P位于波峰時(shí)，Q位于波谷，故兩點(diǎn)平衡位置間距0.15 m＝＋nλ(n＝0，1，2，…)，所以波長λ＝m(n＝0，1，2，…)，當(dāng)n＝0時(shí)λ＝0.30 m，n＝1時(shí)λ＝0.10 m，故選項(xiàng)B正確。 [答案] B [規(guī)律總結(jié)] 機(jī)械波傳播方向上兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間距與波長的關(guān)系 平衡位置間距Δx＝ 3．(2018安徽A10聯(lián)盟聯(lián)考)(多選)關(guān)于振動(dòng)和波，下列說法正確的是(　　) A．做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，離開平衡位置的位移相同時(shí)，加速度也相同 B．發(fā)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化 C．兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn) D．當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)的振幅最大 E．機(jī)械波從一種介質(zhì)傳播到另一介質(zhì)時(shí)，如果波速變大，波長一定變大 [解析] 做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，離開平衡位置的位移相同時(shí)，其所受回復(fù)力相同，則加速度也相同，A正確；產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者和波源之間有相對運(yùn)動(dòng)，使接收到的波的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率沒有發(fā)生變化，B錯(cuò)誤；兩列頻率相同的波相遇時(shí)，波峰與波峰相遇的點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，波谷與波谷相遇的點(diǎn)振動(dòng)也加強(qiáng)，C錯(cuò)誤；在振動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生共振，系統(tǒng)的振幅最大，D正確；機(jī)械波從一種介質(zhì)傳播到另一介質(zhì)時(shí)，頻率不變，由v＝λf可知，若波速變大，則波長一定變大，E正確。 [答案] ADE 4．(2018福建泉州檢測)(多選)如圖甲所示，沿波的傳播方向上有間距均為0.1 m的六個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e、f，均靜止在各自的平衡位置，t＝0時(shí)刻振源a從平衡位置開始沿y軸正方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)圖像如圖乙所示，形成的簡諧橫波以0.1 m/s的速度水平向右傳播，則下列說法正確的是(　　) A．這列波的周期為4 s B．0～4 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)路程為6 cm C．4～5 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c的加速度在減小 D．6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)e的振動(dòng)方向沿y軸正方向 E．質(zhì)點(diǎn)d起振后的運(yùn)動(dòng)方向始終與質(zhì)點(diǎn)b的運(yùn)動(dòng)方向相反 [解析] 由圖乙可知振源a的振動(dòng)周期T＝4 s，則這列波的周期為4 s，A選項(xiàng)正確；因b點(diǎn)距振源的距離為0.1 m，＝1 s，則在t＝1 s時(shí)b質(zhì)點(diǎn)才開始振動(dòng)，則0～4 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b實(shí)際只振了3 s，運(yùn)動(dòng)路程為s＝A3＝6 cm，B選項(xiàng)正確；波長λ＝vT＝0.14 m＝0.4 m，結(jié)合圖乙畫出t＝4 s時(shí)的波形圖如圖所示，則知4～5 s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c由平衡位置向y軸負(fù)方向振動(dòng)，加速度在增大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)e距振源的距離為0.4 m，＝4 s，則知在t＝4 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)e才開始振動(dòng)，其由平衡位置向上振動(dòng)，再經(jīng)2 s＝T，在t＝6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)e的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)d和質(zhì)點(diǎn)b相差半個(gè)波長，所以質(zhì)點(diǎn)d起振后的運(yùn)動(dòng)方向始終與質(zhì)點(diǎn)b的運(yùn)動(dòng)方向相反，E選項(xiàng)正確。 [答案] ABE 5．(2018河北石家莊檢測)(多選)如圖，A、B是兩列波的波源，t＝0時(shí)開始垂直紙面做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)表達(dá)式分別為xA＝0.1 sin (2πt＋π)m，xB＝0.2 sin(2πt)m，產(chǎn)生的兩列波在同一種均勻介質(zhì)中沿紙面?zhèn)鞑?。P是介質(zhì)中的一點(diǎn)，t＝2 s時(shí)開始振動(dòng)，已知PA＝40 cm，PB＝50 cm，則(　　) A．兩列波的波速均為0.25 m/s B．兩列波的波長均為0.2 m C．兩列波在P點(diǎn)相遇時(shí)振動(dòng)總是加強(qiáng)的 D．P點(diǎn)合振動(dòng)的振幅為0.1 m E．t＝2.25 s，P點(diǎn)距平衡位置0.1 m [解析] 波速v＝＝＝0.2 m/s，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；由兩波源的振動(dòng)表達(dá)式可知周期相同，均為T＝s＝1 s，則波長λ＝vT＝0.2 m，B項(xiàng)正確；因兩波源到P點(diǎn)的距離差Δx＝PB－PA＝0.1 m＝ λ，所以P點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，加強(qiáng)后的振幅為0.1 m＋0.2 m＝0.3 m，即C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；經(jīng)2.25 s波傳播的距離為0.22.25 m＝0.45 m＝45 cm，則知t＝2.25 s時(shí)，B波還未到達(dá)P點(diǎn)，A波已到達(dá)P點(diǎn)，并且P點(diǎn)振動(dòng)了T，此時(shí)其位于波谷，距平衡位置0.1 m，E正確。 [答案] BCE 6．(2018安徽六校聯(lián)考)(多選)波源S在t＝0時(shí)刻從平衡位置開始向上振動(dòng)，形成向左、右兩側(cè)傳播的簡諧橫波。a、b、c和a′、b′、c′是沿波傳播方向上的間距為2 m的6個(gè)質(zhì)點(diǎn)，Sa＝Sa′＝2 m，t＝0時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)均處于平衡位置，如圖所示。已知波的傳播速度為4 m/s，當(dāng)t＝0.25 s時(shí)波源S第一次達(dá)最高點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　) A．t＝5.25 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b′處于波谷 B．t＝1.35 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度正在增大 C．波傳到c質(zhì)點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c開始向上振動(dòng) D．任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a與質(zhì)點(diǎn)a′的振動(dòng)狀態(tài)完全相同 E．若接收器向距它20 m的波源S勻速遠(yuǎn)離，接收器接收到的頻率將大于1 Hz [解析] 當(dāng)t＝0.25 s時(shí)波源S第一次達(dá)最高點(diǎn)，波源S振動(dòng)了周期，波的周期為T＝40.25 s＝1 s，波傳到b′質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間為t＝＝ s＝1 s，則T＝5.25 s時(shí)，b′質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了4.25 s＝4T，又波源的起振方向向上，則t＝5.25 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b′處于波峰位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；波傳到a質(zhì)點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間是＝0.5 s，則t＝1.35 s時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了 0.85 s＝T＋T，又a質(zhì)點(diǎn)初始時(shí)由平衡位置向上振動(dòng)，則知t＝1.35 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a在波谷與平衡位置之間向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度正在增大，選項(xiàng)B正確；因波源S起振方向向上，則當(dāng)波傳到c質(zhì)點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c的振動(dòng)方向向上，選項(xiàng)C正確；因質(zhì)點(diǎn)a與質(zhì)點(diǎn)a′與波源距離相同，則任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a與質(zhì)點(diǎn)a′的振動(dòng)狀態(tài)完全相同，選項(xiàng)D正確；波的頻率為1 Hz，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，若接收器向距它20 m的波源S勻速遠(yuǎn)離，則接收器接收到的頻率將小于1 Hz，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 [答案] BCD 7．(2018北京理綜)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后(　　) A．干涉條紋消失 B．彩色條紋中的紅色條紋消失 C．中央條紋變成暗條紋 D．中央條紋變成紅色 [解析] 用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏上呈現(xiàn)彩色條紋，在光源與單縫間加紅色濾光片，光源發(fā)出的白光照射濾光片后，僅有紅光透過濾光片，故射到雙縫上的光為紅光，屏上呈現(xiàn)出的是紅色干涉條紋，中央條紋為紅色。選項(xiàng)D正確。 [答案] D 8．(2018江蘇單科)(多選)梳子在梳頭后帶上電荷，搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波(　　) A．是橫波 B．不能在真空中傳播 C．只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播 D．在空氣中的傳播速度約為3108 m/s [解析] 電磁波為橫波，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可以向周圍各個(gè)方向傳播，真空中傳播速度最大，c＝3.0108 m/s，在空氣中的傳播速度與真空中的傳播速度近似相等，故選A、D。 [答案] AD 9．如圖所示，一列波沿x軸傳播，t＝0時(shí)刻的波形如實(shí)線所示，t＝0.5 s時(shí)刻的波形如虛線所示，t＝0時(shí)刻位于x＝4 m處的質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸正向運(yùn)動(dòng)。 (1)若從t＝0到t＝0.5 s這段時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為1 m，則這列波的波速為多少？ (2)若3T＜0.5 s＜4T，則這列波的波速為多少？ [解析] (1)從t＝0到t＝0.5 s這段時(shí)間內(nèi)， 質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為s＝1 m 則s＝n4A 得n＝1.25 即1.25T＝0.5 s 得T＝0.4 s 波速為v＝＝ m/s＝20 m/s。 (2)由于t＝0時(shí)刻位于x＝4 m處的質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸正向運(yùn)動(dòng)，由此可以判斷波沿x軸正向傳播，因此有0.5 s＝T 由于3T＜0.5 s＜4T 因此2＜n＜3，取n＝3 解得T＝ s 波傳播的速度v＝＝52 m/s [答案] (1)20 m/s　(2)52 m/s 10．(2018山西考前測試)一塊半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示?，F(xiàn)讓一細(xì)單色光束垂直AB沿半徑Oa方向射到玻璃磚上，光沿Oa方向從玻璃磚的左側(cè)射出。若保持光的入射方向不變，將光沿Oa方向向上平移。(真空中的光速為c，不考慮光在玻璃磚內(nèi)的多次反射) (1)當(dāng)細(xì)光束平移到距O點(diǎn)R的M點(diǎn)時(shí)，玻璃磚左側(cè)恰好不再有光線射出，求玻璃磚對該單色光的折射率； (2)當(dāng)細(xì)光束平移到距O點(diǎn)R的N點(diǎn)時(shí)，出射光線與Oa延長線的交點(diǎn)為f，求光由N點(diǎn)傳播到f點(diǎn)的時(shí)間。 [解析] (1)如圖所示，光束由M處平行Oa射 入，在b處發(fā)生全反射，∠ObM為臨界角． 由臨界角公式：sin C＝ 又sin C＝ 解得：n＝ (2)如圖所示，光束由N點(diǎn)平行Oa射入，在e點(diǎn)發(fā)生折射，設(shè)入射角為α，折射角為γ。 有n＝ 又sin α＝ 得：γ＝60 由幾何關(guān)系得β＝30，eN＝R，ef＝R 光在玻璃中傳播速度：v＝ 光在玻璃中N、e間傳播的時(shí)間：t1＝ 光在空氣中e、f間傳播的時(shí)間：t2＝ 光由N點(diǎn)傳播到f點(diǎn)的時(shí)間t＝t1＋t2＝ [答案] (1)　(2) 11．(2018湖北四地七校聯(lián)考)圖甲中的圓是某圓柱形透明介質(zhì)的橫截面，半徑R＝10 cm。一束單色光沿DC(DC平行于直徑AB)射到圓周上的C點(diǎn)，DC與AB的距離H＝5 cm。光線進(jìn)入介質(zhì)后，第一次到達(dá)圓周上的E點(diǎn)(圖中未畫出)，CE＝cm。 (1)求介質(zhì)的折射率； (2)如圖乙所示，將該光線沿MN(MN平行于直徑AB)射到圓周上的N點(diǎn)，光線進(jìn)入介質(zhì)后，第二次到達(dá)介質(zhì)的界面時(shí)，從介質(zhì)內(nèi)折射出的光線與MN平行(圖中未畫出)，求光線從N點(diǎn)進(jìn)入介質(zhì)時(shí)的入射角的大小。 [解析] (1)如圖所示，單色光沿DC進(jìn)入介質(zhì)內(nèi)，發(fā)生折射 有＝n 又sin α＝＝ cos β＝＝ sin β＝ 解得n＝ (2)光線第二次到達(dá)介質(zhì)與空氣的界面，入射角i′＝r，結(jié)合折射定律分析可知折射角r′＝i。因折射出的光線PQ與入射光線MN平行，則∠POA＝∠NOA＝i，光線的光路如圖所示。 折射角r＝ 又＝n 解得i＝60 [答案] (1)　(2)60 [關(guān)鍵點(diǎn)撥] 法線就是過圓心和入射點(diǎn)的半徑所在直線，光線是由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，光路具有可逆性，此時(shí)具有對稱性。 12．(2018山西太原一模)一塊折射率為n＝、截面為正方形的厚玻璃磚放在紙面上，其正視圖為長方形ABCD，寬度AB＝6a，長度AD＝4a，如圖所示，在玻璃磚的左端，距離左端為a處有一光源S，處在AB、CD中點(diǎn)連線的延長線上，在紙面內(nèi)向AB對稱射出兩條光線，光線與延長線的夾角θ＝45。光從右端射出后交于延長線上的S′點(diǎn)。只考慮一次反射，求： (1)S′與玻璃磚右端的距離； (2)若玻璃磚斷裂后長度減小但外形不變，使得S′與右端距離變?yōu)樵瓉淼?倍，那么玻璃磚的長度AD′變成多少？ [解析] (1)光線由S射向AB邊，由折射定律有n＝，得θ1＝30，光線射向AD邊時(shí)，入射角θ2＝－θ1＝60，而sin C＝＝，得C＝45，則光線在AD邊上P點(diǎn)發(fā)生全反射。由幾何關(guān)系知P為AD邊的中點(diǎn)，再結(jié)合對稱性可知從CD邊射出的兩條光線的交點(diǎn)S′與CD的距離為a。 (2)由圖分析可知：AD′邊越短，交點(diǎn)S′與右端的距離越大，由于S′與右端的距離變?yōu)?a，所以光在C′D′邊上的出射點(diǎn)與D′的距離為a，則PD′＝，得AD′＝AP＋PD′＝3a。 [答案] (1)a　(2)3a