《2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)16 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性(含解析)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)16 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性(含解析)(7頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題限時(shí)集訓(xùn)(十六)
(建議用時(shí):40分鐘)
1.(2019·煙臺(tái)模擬)(1)如圖所示,P、Q、M是均勻媒介中x軸上的三個(gè)質(zhì)點(diǎn),PQ、QM的距離分別為3 m、2 m,一列簡諧橫波沿x軸向右傳播。在t=0時(shí)刻,波傳播到質(zhì)點(diǎn)P處并且P開始向下振動(dòng),經(jīng)t=3 s,波剛好傳到質(zhì)點(diǎn)Q,而此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P恰好第一次到達(dá)最高點(diǎn)且離平衡位置10 cm處。下列說法正確的是( )
A.該簡諧波的波速為1 m/s
B.該簡諧波的波長為12 m
C.當(dāng)波傳播到質(zhì)點(diǎn)M時(shí),質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為50 cm
D.當(dāng)t=5 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的加速度方向豎直向下
E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q恰好處于最低點(diǎn)
(2
2、)如圖所示是一透明物體的橫截面,橫截面為等腰直角三角形ABC,AB邊長為a,底面AC鍍有反射膜。今有一條光線垂直AB邊從中點(diǎn)入射,進(jìn)入透明物體后直接射到底面AC上,并恰好發(fā)生全反射,(已知光在真空中的傳播速度為c)求:
(ⅰ)透明物體的折射率和光在透明物體內(nèi)的傳播時(shí)間;
(ⅱ)若光線從AB邊中點(diǎn)沿平行于底面的方向射向透明物體,求光線最終離開透明物體時(shí)的出射角。
[解析] (1)在t=0時(shí)刻,波傳播到質(zhì)點(diǎn)P,經(jīng)t=3 s,波剛好傳到質(zhì)點(diǎn)Q,則v== m/s=1 m/s,故A正確;在t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P開始向下振動(dòng),經(jīng)t=3 s,質(zhì)點(diǎn)P恰好第一次到達(dá)最高點(diǎn),則T=3 s,T=4 s,根據(jù)v
3、=,可得λ=vT=4 m,故B錯(cuò)誤;當(dāng)波傳播到質(zhì)點(diǎn)M時(shí),用時(shí)t′==5 s,即T,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為5A=50 cm,故C正確;當(dāng)t=5 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q已經(jīng)振動(dòng)了2 s,運(yùn)動(dòng)到了平衡位置,加速度為零,故D錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)M比質(zhì)點(diǎn)Q晚運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q恰好處于最低點(diǎn),故E正確。
(2)(ⅰ)根據(jù)題意,光線射到AC面上時(shí)入射角度恰好為臨界角C,
由幾何關(guān)系可知C=45°,根據(jù)sin C=可得n==
由幾何關(guān)系可知光在透明物體中的傳播路徑長為a,設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速度為v,
有v=,t=
可得t=。
(ⅱ)設(shè)此時(shí)光在AB面的入射角為i,折射角為r,由題意可知,i=
4、45°
根據(jù)公式n=
可得r=30°
由幾何關(guān)系可知β=60°>C=45°,光線在BC面發(fā)生全反射。設(shè)光線在AC面的入射角為i′,折射角為r′,
根據(jù)幾何關(guān)系,i′=15°
根據(jù)公式n=,解得r′=arcsin 。
[答案] (1)ACE (2)(ⅰ) (ⅱ)arcsin
2.(2019屆高三·西安八校聯(lián)考)(1)一列沿x軸正方向傳播的簡諧波,在t=0時(shí)刻的波形圖如圖所示,已知這列波在P出現(xiàn)兩次波峰的最短時(shí)間是0.4 s,根據(jù)以上可知:
這列波的波速是________m/s;再經(jīng)過________s質(zhì)點(diǎn)R才能第一次到達(dá)波峰;這段時(shí)間里R通過的路程為________c
5、m。
(2)如圖所示,一透明球體置于空氣中,球半徑R=10 cm,折射率n=,MN是一條通過球心的直線,單色細(xì)光束AB平行于MN射向球體,B為入射點(diǎn),AB與MN間距為5 cm,CD為出射光線。
(ⅰ)補(bǔ)全光路并求出光從B點(diǎn)傳到C點(diǎn)的時(shí)間;
(ⅱ)求CD與MN所成的角α。
[解析] (1)依題,P點(diǎn)兩次出現(xiàn)波峰的最短時(shí)間是0.4 s,所以這列波的周期T=0.4 s。由波速公式得
v== m/s=10 m/s
由t=0時(shí)刻到R第一次出現(xiàn)波峰,波移動(dòng)的距離
s=7 m
則t== s=0.7 s
在上述時(shí)間內(nèi),R實(shí)際振動(dòng)時(shí)間t1=0.3 s
因此R通過的路程為s=3A=6 cm
6、。
(2)(ⅰ)連接BC,光路圖如圖所示;在B點(diǎn)光線的入射角、折射角分別標(biāo)為i、r,sin i==,所以i=45°
由折射定律,在B點(diǎn)有n=
可得sin r=
故r=30°
又=2Rcos r,v=
所以t===×10-9 s。
(ⅱ)由幾何關(guān)系可知∠COP=15°,∠OCP=135°,所以α=30°。
[答案] (1)10 0.7 6
(2)(ⅰ)光路圖見解析 ×10-9 s (ⅱ)30°
3.(2019·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)(1)下列有關(guān)敘述正確的是________。
A.第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)采用1 880~2 690 MHz間的四個(gè)頻段,該電磁波信號(hào)的磁感應(yīng)
7、強(qiáng)度隨時(shí)間是非均勻變化的
B.狹義相對(duì)論的時(shí)間效應(yīng),可通過衛(wèi)星上的時(shí)鐘與地面上的時(shí)鐘對(duì)比進(jìn)行驗(yàn)證,高速運(yùn)行的衛(wèi)星上的人會(huì)認(rèn)為地球上時(shí)鐘變快
C.單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng),其振動(dòng)周期與單擺的擺長無關(guān)
D.向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接受,測出反射波的頻率變化就能知道血流的速度,這種方法應(yīng)用的是共振原理
E.泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)有力地支持了光的波動(dòng)學(xué)說,玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象
(2)如圖所示,一束截面為圓形(半徑R=1 cm)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的面。經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū)。已知玻璃半球的半徑也為R。屏幕S至球心
8、的距離為d=4 cm。不考慮光的干涉和衍射,試問:
(ⅰ)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色?
(ⅱ)若玻璃半球?qū)A形亮區(qū)最外側(cè)單色光的折射率為n=,求屏幕S上圓形亮區(qū)的最大半徑。(結(jié)果可保留根號(hào))
[解析] (1)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)采用1 880~2 690 MHz間的四個(gè)頻段,該電磁波信號(hào)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間是周期性變化的,是非均勻變化的,故A正確;狹義相對(duì)論中有運(yùn)動(dòng)延遲效應(yīng),即“動(dòng)鐘變慢”,高速運(yùn)行的衛(wèi)星上的人會(huì)認(rèn)為地面上的時(shí)鐘變慢,故B錯(cuò)誤;單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng),其振動(dòng)周期由驅(qū)動(dòng)力的周期決定,與單擺的固有周期無關(guān),故與擺長無關(guān),故C正確;向人體發(fā)射頻
9、率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收,測出反射波的頻率變化就能知道血流的速度,這種方法應(yīng)用的是多普勒效應(yīng)原理,故D錯(cuò)誤;泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)有力地支持了光的波動(dòng)學(xué)說,玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象,故E正確。
(2)(ⅰ)復(fù)色光與半球形玻璃面的下表面相垂直,方向不變,但是在上面的圓弧面會(huì)發(fā)生偏折,紫光的折射率最大,臨界角最小,偏折能力最強(qiáng),所以紫光偏折的最多,因此最外側(cè)是紫色。
(ⅱ)如圖所示,紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的點(diǎn)D到亮區(qū)中心E的距離r就是所求最大半徑。
設(shè)紫光臨界角為C,由全反射的知識(shí):sin C=
所以cos C=
tan C=
=
10、=
r==d-nR
代入數(shù)據(jù)得:r=(4-)cm。
[答案] (1)ACE (2)(ⅰ)紫色 (ⅱ)(4-)cm
4.(1)如圖為俯視圖,光屏MN水平放置,半圓柱形玻璃磚放在水平面上,其平面部分ab與屏平行。由光源S發(fā)出的一束白光沿半徑方向射入玻璃磚,通過圓心O再射到屏上。在水平面內(nèi)繞過O點(diǎn)的豎直軸沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚,在光屏上出現(xiàn)了彩色光帶。當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于某一值時(shí),屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失。下列說法正確的是________。
A.通過實(shí)驗(yàn)說明,同種材料中各種色光的折射率不同,紅光折射率較大
B.由n=可知,玻璃磚中紅光傳播速度較大
C.由n=可知,
11、紅光在ab界面發(fā)生全反射的臨界角較大
D.轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚的過程中最先消失的是紅光
E.在光屏上從左到右光帶顏色的分布是從紅到紫
(2)如圖所示,繩沿x軸放置,左端位于坐標(biāo)原點(diǎn),用手握住繩的左端,在t=0時(shí)使其開始沿y軸負(fù)方向做振幅為8 cm的簡諧運(yùn)動(dòng),在t=0.5 s時(shí),繩上形成的波剛好傳到質(zhì)點(diǎn)M處,求:
①該波的波速大??;
②從t=0開始經(jīng)過多長時(shí)間,位于x2=45 cm處的質(zhì)點(diǎn)N恰好第一次沿y軸正方向通過平衡位置。
[解析] (1)實(shí)驗(yàn)中紅光折射的程度最小,說明紅光的折射率小,選項(xiàng)A錯(cuò)。由介質(zhì)中光速v=知紅光在玻璃中的傳播速度較大,選項(xiàng)B對(duì)。由sin C=知紅光發(fā)生全反射的臨界
12、角較大,紫光的臨界角最小,由發(fā)生全反射的條件知,最先消失的是紫光,選項(xiàng)C對(duì)、D錯(cuò)。光屏上最左邊的應(yīng)是紅光選項(xiàng)E對(duì)。
(2)①從題圖上可以看出,0.5 s波傳播了Δx==5 cm,波長為λ=0.2 m
傳播時(shí)間為,質(zhì)點(diǎn)起振方向?yàn)檠貀軸負(fù)方向,所以周期T=2 s
波速v== m/s=0.1 m/s
②經(jīng)過t==4.5 s質(zhì)點(diǎn)N將開始沿y軸負(fù)方向振動(dòng),再經(jīng)過=1 s質(zhì)點(diǎn)N第一次沿y軸正方向向上經(jīng)過平衡位置,故Δt=5.5 s。
[答案] (1)BCE (2)①0.1 m/s?、?.5 s
5.(2019·山東青島模擬)(1)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用,下列說法正確的有( )
A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)
13、平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象
B.光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)是利用光的干涉現(xiàn)象
C.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬
D.玻璃內(nèi)氣泡看起來特別明亮,是因?yàn)楣饩€從氣泡中射出的原因
E.在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)的景物,可使景象更清晰
(2)一列簡諧橫波,某時(shí)刻的波形圖象如圖甲所示,從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),波上A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示,則:
①從該時(shí)刻起,再經(jīng)過Δt=0.4 s,P質(zhì)點(diǎn)的位移、通過的路程和波傳播的距離分別為多少?
②若t=0時(shí)振動(dòng)剛剛傳到A點(diǎn),從該時(shí)刻起再經(jīng)多長時(shí)間坐標(biāo)為45 m的質(zhì)點(diǎn)(未畫出)第二次位于波峰
14、?
[解析] (1)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干涉,選項(xiàng)A正確;光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)是利用光的全反射現(xiàn)象,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)Δx=λ知,同一裝置,波長越長條紋間距越寬,選項(xiàng)C正確;玻璃中的氣泡看起來特別明亮是因?yàn)楣鈴牟A湎驓馀輹r(shí),一部分光在界面上發(fā)生了全反射,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)的景物,可減弱反射光,從而使景象更清晰,選項(xiàng)E正確。
(2)①由振動(dòng)圖象可以看出,此波的周期為0.8 s,所以頻率為1.25 Hz。因?yàn)棣=0.4 s=,故經(jīng)0.4 s P質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置,位移為0
質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為2A=4 cm
在時(shí)間內(nèi)波傳播的距離為=10 m。
②由A點(diǎn)在t=0時(shí)刻向上振動(dòng)知,波沿x軸正方向傳播,波速
v== m/s=25 m/s
x=45 m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰的時(shí)間
t1== s=1 s
此質(zhì)點(diǎn)第二次位于波峰的時(shí)間t=t1+T=1.8 s。
[答案] (1)ACE (2)①0 4 cm 10 m?、?.8 s
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