2022年高考物理 振動和波、光學(xué)沖關(guān)訓(xùn)練1（含解析）

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1、2022年高考物理 振動和波、光學(xué)沖關(guān)訓(xùn)練1（含解析） 一、選擇題 1．(xx·福建卷)一束由紅、紫兩色光組成的復(fù)色光，從空氣斜射向玻璃三棱鏡．下面四幅圖中能正確表示該復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射分離成兩束單色光的是(　　) 　　　　 A　　　　　　　　　　B 　　　　 C　　　　　　　　　　D 圖7－20 解析：因?yàn)棣妥?ν紅，故n紫>n紅，故B正確． 答案：B 2．一束單色光經(jīng)由空氣射入玻璃，這束光的(　　) A．速度變慢，波長變短　　B．速度不變，波長變短 C．頻率增高，波長變長 D．頻率不變，波長變長 解析：光從空氣射入玻璃中，其頻率f不變；又由n＝c/v，推出速度v

2、變??；再由v＝λf，推出λ變?。蔬x項(xiàng)A正確． 圖7－21 答案：A 3．a(chǎn)、b兩種單色光組成的光束從介質(zhì)進(jìn)入空氣時，其折射光束如圖7－21所示．用a、b兩束光(　　) A．先后照射雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，在縫后屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，由此確定光是橫波 B．先后照射某金屬，a光照射時恰能逸出光電子，b光照射時也能逸出光電子 C．從同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，若b光不能進(jìn)入空氣，則a光也不能進(jìn)入空氣 D．從同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，a光的反射角比b光的反射角大 解析：根據(jù)圖可知，此介質(zhì)對a光的折射率大于對b光的折射率，即na＞nb.橫波和縱波在一定的條件

3、下都能發(fā)生雙縫干涉現(xiàn)象，故A選項(xiàng)錯誤；根據(jù)na＞nb可得νa＞νb，由于a光剛好能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，即a光的頻率等于該金屬的極限頻率，又νa＞νb，則b光不能使該種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故B選項(xiàng)錯誤；根據(jù)發(fā)生全反射的臨界角與頻率的關(guān)系sinC＝可得Ca＜Cb，當(dāng)a、b光從同一介質(zhì)以相同的方向(入射角相同)射入空氣，其界面為平面，若b光發(fā)生全反射，說明入射角大于或等于b光發(fā)生全反射的臨界角，則入射角一定大于a光發(fā)生全反射的臨界角，即a光也不能進(jìn)入空氣，故C選項(xiàng)正確；根據(jù)光的反射定律可知：反射角一定等于入射角，則a、b光從同一介質(zhì)以相同的方向(入射角相同)射入空氣，其界面為平面，a光的反射角等于

4、b光的反射角，故D選項(xiàng)錯誤． 答案：C 4．一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時刻的波形如圖7－22甲所示，此時質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，其振動圖象如圖7－22乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是(　　) 　　　　甲　　　　　　　　　　乙 圖7－22 A．沿x軸負(fù)方向，60 m/s B．沿x軸正方向，60 m/s C．沿x軸負(fù)方向，30 m/s D．沿x軸正方向，30 m/s 解析：由題意和波的圖象可知，波沿x軸負(fù)方向傳播，波長λ＝24 m，由圖乙可知周期T＝0.4 s，所以波速為v＝＝60 m/s，故選項(xiàng)A正確． 答案：A 5．(xx·成都檢測) 圖7－23 如圖7

5、－23所示，真空中有一均勻玻璃球，虛線CD過球心O.兩束單色光Ⅰ、Ⅱ分別由玻璃球表面上的A、B兩點(diǎn)折射進(jìn)入玻璃球，Ⅰ從D點(diǎn)射出，Ⅱ從E點(diǎn)射出(圖中未畫出離開玻璃球后的出射光線)，Ⅰ、Ⅱ平行于CD且三線共面，∠AOC＝∠BOC＝60°.則(　　) A．玻璃球?qū)Β蚬獾恼凵渎市∮? B．在玻璃球中，Ⅰ光傳播的速度大于Ⅱ光傳播的速度 C．無論怎樣改變?nèi)肷浣堑拇笮?，進(jìn)入玻璃球的Ⅱ光總能射出玻璃球 D．用Ⅰ光與Ⅱ光照射同一雙縫干涉裝置，光屏上Ⅰ光比Ⅱ光的明條紋間距大 解析：由光路圖可知，光線射入玻璃球時，光線Ⅰ的折射角為30°，由n＝可知光線Ⅰ的折射率為n1＝＝，從光路圖中可以看出光線Ⅱ的折射角較

6、大，則折射率越小，選項(xiàng)A正確；由公式n＝可知光線Ⅰ在玻璃中的速度較小，選項(xiàng)B錯誤；無論怎樣改變?nèi)肷浣堑拇笮?，在玻璃與空氣的交界面處總不會發(fā)生全反射，因此Ⅱ光總能射出玻璃球，選項(xiàng)C正確；由公式c＝λf可知光線Ⅱ的折射率較小，頻率較小，波長較大，由雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中相鄰兩條明條紋間距公式Δx＝λ可知，光屏上Ⅱ光比Ⅰ光的明條紋間距大，選項(xiàng)D錯誤． 答案：AC 圖7－24 6. (xx·杭州質(zhì)檢)彩虹是懸浮于空氣中的大量小水珠對陽光的色散造成的，如圖7－24所示為太陽光照射到空氣中的一個小水珠發(fā)生折射和反射時產(chǎn)生色散的光路示意圖，其中a、b為太陽光中兩束頻率不同的單色光．以下說法正確的是(　　)

7、 A．色光a如果是黃光，色光b可能是紫光 B．如果太陽光在小水珠中的照射方向合適，可能會有某一種或幾種顏色的光發(fā)生全反射 C．在同一裝置用這兩種色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，看到的a光的干涉條紋間距比b光的干涉條紋間距大 D．在同一介質(zhì)中b光的波長小于a光的波長 解析：根據(jù)光路圖可知，在入射角相同的情況下，a光的折射角大于b光的折射角，所以a光的折射率小于b光的折射率，折射率越小，光的頻率越小，黃光的頻率小于紫光頻率，選項(xiàng)A正確；根據(jù)光路圖分析可知，不可能發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯誤；a光折射率小，波長較長，結(jié)合雙縫干涉的條紋間距公式Δx＝λ可得，選項(xiàng)C正確；在同一種介質(zhì)中，頻率越大的光的波長越短，

8、選項(xiàng)D正確． 答案：ACD 二、非選擇題 7．(1)一簡諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時刻的波形如圖7－25(a)所示，x＝0.30 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動圖線如圖7－25(b)所示，該質(zhì)點(diǎn)在t＝0時刻的運(yùn)動方向沿y軸__________(填“正向”或“負(fù)向”)．已知該波的波長大于0.30 m，則該波的波長為__________ m. (a)　　　　　　　　　(b) 圖7－25 (2)一玻璃立方體中心有一點(diǎn)狀光源．今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜．以致從光源發(fā)出的光線只經(jīng)過一次折射不能透出立方體．已知該玻璃的折射率為，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值． 解析：(1)由圖(b)

9、可知，t＝0時刻題給質(zhì)點(diǎn)正在向上振動，故其振動方向沿著y軸正向，且正好在八分之一周期的位置．考慮到波長大于0.3 m，因此在圖(a)中處于八分之三波長處，0.3 m＝λ，解得λ＝0.8 m. (2) 圖7－26 如圖，考慮從玻璃立方體中心O點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射．根據(jù)折射定律有nsinθ＝sinα?、? 式中，n是玻璃的折射率，入射角等于θ，α是折射角． 現(xiàn)假設(shè)A點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)，由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故 αA＝?、? 設(shè)線段OA在立方體上表面的投影長為RA，由幾何關(guān)系有sinθA＝?、? 式中a為玻璃立方體的邊長．由

10、①②③式得 RA＝?、? 由題給數(shù)據(jù)得RA＝?、? 由題意，上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應(yīng)是半徑為RA的圓，所求的鍍膜面積S′與玻璃立方體的表面積S之比為＝?、? 由⑤⑥式得＝. 答案：(1)正向　0.8　(2) 圖7－27 8．(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形如圖7－27所示，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P、Q分別位于x＝2 m、x＝4 m處．從t＝0時刻開始計(jì)時，當(dāng)t＝15 s時質(zhì)點(diǎn)Q剛好第4次到達(dá)波峰． ①求波速． ②寫出質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式(不要求推導(dǎo)過程)． 圖7－28 (2)如圖7－28所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑．來自B點(diǎn)的光

11、線BM在M點(diǎn)射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射．已知∠ABM＝30°，求： ①玻璃的折射率． ②球心O到BN的距離． 解析：(1)①設(shè)簡諧橫波的波速為v，波長為λ，周期為T，由圖象知，λ＝4 m．由題意知 t＝3T＋T?、? v＝　② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得 v＝1 m/s?、? ②質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為 y＝0.2sin(0.5πt)m　④ (2)①設(shè)光線BM在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，由幾何知識可知，i＝30°，r＝60°，根據(jù)折射定律得 n＝?、? 代入數(shù)據(jù)得 n＝?、? ②光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射，則∠BNO為臨界角C sinC

12、＝　⑦ 設(shè)球心到BN的距離為d，由幾何知識可知 d＝RsinC?、? 聯(lián)立⑥⑦⑧式得 d＝R. 答案：(1)①1 m/s　②y＝0.2sin(0.5πt)m (2)①?、赗 9．(xx·南昌模擬) 圖7－29 (1)如圖7－29所示，AOB是由某種透明物質(zhì)制成的圓柱體橫截面(O為圓心)，透明物質(zhì)折射率為.今有一束平行光以45°的入射角射向柱體的OA平面，這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出，設(shè)凡射到OB面的光線全部被吸收，也不考慮OA面的反射，則進(jìn)入圓柱的折射光線與OA間的夾角為________，圓柱AB面上能射出光線的部分占AB表面的________(填幾分之幾)．

13、 (2)一列簡諧橫波沿直線傳播，在波的傳播方向上有P、Q兩個質(zhì)點(diǎn)，它們相距0.8 m，當(dāng)t＝0時，P、Q兩點(diǎn)位移恰好都是正的最大值，且P、Q間只有一個波谷．當(dāng)t＝0.6 s時，P、Q兩點(diǎn)正好都處于平衡位置，且P、Q兩點(diǎn)間第一次出現(xiàn)一個波峰和一個波谷，此時波峰與Q點(diǎn)平衡位置間的距離為0.2 m，試求： ①若波由P傳到Q，波的周期； ②若波由Q傳到P，波的速度； ③若波由Q傳到P，從t＝0時開始觀察，哪些時刻P、Q間(P、Q除外)只有一個質(zhì)點(diǎn)的位移大小等于振幅． 解析：(1)本題考查光的折射定律．難度較?。畬庠贠A面的折射，由折射定律有sin45°＝sinγ，解得γ＝30°，則進(jìn)入后的

14、光線與OA的夾角為(90°－30°)＝60°；從O點(diǎn)射入的光線將沿原方向穿過AB面，此光線與OA的夾角為45°，從A點(diǎn)進(jìn)入的光線恰在AB面發(fā)生全反射，從A以上進(jìn)入的光線全部從AB面射出，因此，AB面有光射出的部分占AB表面的＝. (2)由題意λ＝0.8 m ①若波由P傳至Q，則t＝0.6 s＝T 解得T＝0.8 s ②若波由P傳至Q，則t＝0.6 s＝T 解得T＝2.4 s 波速v＝＝ m/s ③若波由Q傳至P，則T＝2.4 s 從t＝0時刻開始，每經(jīng)過半個周期，P、Q間只有一個質(zhì)點(diǎn)的位移等于振幅，即 t＝n×＝1.2n s(n＝0,1,2，…)． 答案：(1)60°　　(

15、2)0.8 s?。?m/s　n×＝1.2n s(n＝0,1,2，…) 圖7－30 10．(xx·長沙模擬) (1)如圖7－30所示，S1、S2是一水平面上的兩個波源，它們的振動周期都為T，振幅都為A.某時刻S1發(fā)出的波恰好傳到C，S2發(fā)出的波恰好傳到A，圖中畫出的是該時刻兩列波在AC部分的疊加波形，S1A間、S2C間波形沒有畫出．若兩列波傳播速度相同，則(　　) A．兩波源的起振方向相同 B．A、B、C三點(diǎn)始終都是振動減弱點(diǎn)，振幅為0 C．A、B、C三點(diǎn)始終都是振動加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為2A D．再經(jīng)過，AC間的波形是一條直線 圖7－31 (2)圖7－31是一透明的圓柱體的橫

16、截面，其半徑R＝20 cm，折射率為，AB是一條直徑，今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體，試求： ①光在圓柱體中的傳播速度； ②距離直線AB多遠(yuǎn)的入射光線，折射后恰經(jīng)過B點(diǎn)． 圖7－32 解析：(1)本題考查了波的疊加．難度中等．S2的起振方向與A點(diǎn)振動方向相同，向上．S1的起振方向與C點(diǎn)振動方向相同，向下，A錯誤；A、B、C三點(diǎn)和兩個波源的距離差值都是半波長的整數(shù)倍，又因?yàn)閮蓚€振源起振方向相反，則A、B、C三點(diǎn)都是振動減弱點(diǎn)，振幅為0，B正確，C錯誤；經(jīng)過，疊加波形的波谷變成波峰，波峰變?yōu)椴ü?，如圖7－32所示，D錯誤． 圖7－33 (2)①光在圓柱體中的傳播速度v＝＝×108 m/s ②設(shè)光線PC經(jīng)折射后經(jīng)過B點(diǎn)，光路圖如圖7－33所示，則 由折射定律有n＝＝ 又由幾何關(guān)系有θ1＝2θ2 解得θ2＝30° 光線PC離直線AB的距離CD＝Rsinθ2＝10 cm 則距離直線AB距離為10 cm的入射光線經(jīng)折射后能到達(dá)B點(diǎn)． 答案：(1)B　(2)①×108 m/s?、?0 cm