高考物理二輪復習 訓練16 專題八 振動和波動 光及光的本性

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訓練16振動和波動光及光的本性1(8分)如圖所示，彈簧振子在M、N之間做簡諧運動以平衡位置O為原點，建立Ox軸，向右為x軸正方向若振子位于N點時開始計時，則其振動圖象為()解析：本題考查簡諧振動的圖象，意在考查學生的理解能力由題意，向右為x軸的正方向，振子位于N點時開始計時，因此t0時，振子的位移為正的最大值，振動圖象為余弦函數(shù)，A項正確答案：A2(8分)右圖是a、b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則()A在同種均勻介質中，a光的傳播速度比b光的大B從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大C照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時，a光的飽和電流大D若兩光均由氫原子能級躍遷產生，產生a光的能級能量差大解析：本題綜合考查光的干涉圖樣、光電效應、全反射、能級躍遷及其相關的知識點，意在考查學生從光的干涉圖樣中獲取信息的能力和靈活運用相關知識分析解決問題的能力根據題圖給出的經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光的波長大于a光的波長由波長與頻率、光速關系式c/f可知，b光的頻率小于a光的頻率同種均勻介質對b光的折射率小于對a光的折射率，根據nc/v可知，在同種均勻介質中，a光的傳播速度比b光的傳播速度小，選項A錯誤由全反射臨界角公式sinC1/n，可知從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角小，選項B錯誤飽和光電流與照射光的頻率無直接關系，因此選項C錯誤若兩光均由氫原子能級躍遷產生，根據玻爾理論，產生a光的能級能量差較大，選項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量沿光傳播方向運動激光照射到物體上，在發(fā)生反射、折射和吸收現(xiàn)象的同時，也會對物體產生作用光鑷效應就是一個實例，激光束可以像鑷子一樣抓住細胞等微小顆粒一束激光經S點后被分成若干細光束，若不考慮光的反射和吸收，其中光束和穿過介質小球的光路如圖所示圖中O點是介質小球的球心，入射時光束和與SO的夾角均為，出射時光束均與SO平行請在下面兩種情況下，分析說明兩光束因折射對小球產生的合力的方向a光束和強度相同；b光束比的強度大解析：本題主要考查動量定理的矢量應用，意在考查學生的理解和應用能力a僅考慮光的折射，設t時間內每束光穿過小球的粒子數(shù)為n，每個粒子動量的大小為p.這些粒子進入小球前的總動量為p12npcos從小球出射時的總動量為p22npp1、p2的方向均沿SO向右根據動量定理得Ftp2p12np(1cos)0可知，小球對這些粒子的作用力F的方向沿SO向右；根據牛頓第三定律，兩光束對小球的合力的方向沿SO向左b建立如圖所示的Oxy直角坐標系x方向：根據a同理可知，兩光束對小球的作用力沿x軸負方向y方向：設t時間內，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，n1n2.這些粒子進入小球前的總動量為p1y(n1n2)psin從小球出射時的總動量為p2y0根據動量定理得Fytp2yp1y(n1n2)psin可知，小球對這些粒子的作用力Fy的方向沿y軸負方向，根據牛頓第三定律，兩光束對小球的作用力沿y軸正方向所以兩光束對小球的合力的方向指向左上方4(8分)在均勻介質中坐標原點O處有一波源做簡諧運動，其表達式為y5sint(m)，它在介質中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到x12 m處，波形圖象如圖所示，則()A此后再經6 s該波傳播到x24 m處BM點在此后第3 s末的振動方向沿y軸正方向C波源開始振動時的運動方向沿y軸負方向D此后M點第一次到達y3 m處所需時間是2 s解析：本題考查波的傳播、簡諧運動表達式的理解、波的圖象的理解、波速的計算及其相關的知識點，意在考查學生靈活運用相關知識分析解決問題的能力由題中波的圖象可知，該波的波長8 m，由波源簡諧運動的表達式y(tǒng)5sint(m)可知， rad/s，周期T4 s，波速v2 m/s.此后再經6 s，該波再向前傳播的距離svt26 m12 m，即再經6 s，該波傳播到x12 m12 m24 m處，選項A正確題中波的圖象上此時M點向下振動，在此后的第3 s末(即經過)的振動方向沿y軸正方向，選項B正確由題圖為某時刻波剛好傳播到x12 m時的波的圖象可知，波源開始振動時的方向沿y軸正方向，選項C錯誤題圖中M點振動方向向下，此后M點第一次到達y3 m處所需的時間小于半個周期，即小于2 s，選項D錯誤答案：AB5(20分)(1)關于光在科學技術、生產和生活中的應用，下列說法正確的是()A用透明的標準平面樣板檢查光學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在光導纖維束內傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象D光學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處放置一點光源，不考慮三棱柱內的反射光，玻璃的折射率為，求三個側面的發(fā)光的總面積解析：(1)選項A是利用光的干涉現(xiàn)象，選項B是利用光的色散現(xiàn)象，選項C是利用光的全反射現(xiàn)象，選項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，可知光源到三個側面的距離相等，根據幾何知識可知光源到三個側面的距離為a.根據折射定律，sinC，求得臨界角C45.根據幾何知識可求每個側面的發(fā)光的面積為半徑為a圓面積的一半三個側面的發(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 Hz B波長是3 mC波速是1 m/s D周期是0.1 s(2)圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質點的橫坐標分別為xa2 m和xb6m，圖乙為質點b從該時刻開始計時的振動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質點a經過4 s振動的路程為4 mC此時刻質點a的速度沿y方向D質點a在t2 s時速度為零解析：(1)由于小木塊每分鐘振動30次，因此周期為T s，頻率為：f0.5 Hz，故A、D錯；又因為甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰，所以sAB，解得波長2 m波速v1 m/s，B錯、C對 .(2)由題圖甲可知，該波的波長為8 m，由題圖乙可知，波振動的周期為8 s，并且質點b在開始計時時刻沿y軸方向運動，則該波沿x方向傳播，且波速v m/s1 m/s，故選項A錯誤；質點a經4 s振動半個周期，振動的路程為兩個振幅，即振動的路程為2A20.5 m1 m，故選項B錯誤；該波沿x方向傳播，則開始計時時刻質點a的速度沿y軸方向運動，故選項C錯誤；質點a在t2 s時，處于波谷，其速度為零，故選項D正確答案：(1)C(2)D7(24分)(1)如圖所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，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)某同學沒計了一個測定激光波長的實驗裝置，如圖甲所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝雙縫、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，圖乙中的黑點代表亮點的中心位置通過量出相鄰光點的距離可算出激光的波長據資料介紹：若雙縫間距為a，雙縫到感光片的距離為L，感光片相鄰兩點間的距離為b，則光的波長.該同學測得L1.0000 m，雙縫間距a0.220 mm，用十分度游標卡尺測感光片上的點間距離時，尺與點的中心位置如圖乙所示圖乙中第1個光點到第4個光點的距離是_mm.實驗中激光的波長_m(保留兩位有效數(shù)字)如果實驗時將紅激光換成藍激光，屏上相鄰兩光點間的距離將_解析：(1)在雙縫干涉實驗中，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，或者換用波長更長的光做實驗由此可知，選項C正確，A、B、D錯誤(2)由題圖乙可知第1個光點到第4個光點間的距離b8.6 mm，b2.9 mm.則b2.9103 m6.4107 m.如果實驗時將紅激光換成藍激光，變小了，由b可得，屏上相鄰兩光點的間距將變小答案：(1)C(2)8.66.4107變小