（課標(biāo)版）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)訓(xùn)練16 振動(dòng)和波 光學(xué)（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

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1、專題限時(shí)訓(xùn)練16　振動(dòng)和波　光學(xué) 時(shí)間：45分鐘 1．(2019·全國(guó)卷Ⅰ)(1)(多選)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝時(shí)刻，該波的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．圖(b)表示介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象．下列說(shuō)法正確的是__CDE__. A．質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象與圖(b)相同 B．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的大 C．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度的大小比質(zhì)點(diǎn)Q的大 D．平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖(b)所示 E．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P與其平衡位置的距離比質(zhì)點(diǎn)Q的大 解析：t＝時(shí)刻，題圖(b)表示介質(zhì)中的某質(zhì)點(diǎn)從平衡位置向下振動(dòng)，而題圖(a)中質(zhì)點(diǎn)Q

2、在t＝時(shí)刻從平衡位置向上振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置向下振動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象與題圖(b)不同，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如題圖(b)所示，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P處在波谷位置，速率為零，與其平衡位置的距離最大，加速度最大，而質(zhì)點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)到平衡位置，速率最大，加速度為零，即在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的小，質(zhì)點(diǎn)P的加速度比質(zhì)點(diǎn)Q的大，質(zhì)點(diǎn)P與其平衡位置的距離比質(zhì)點(diǎn)Q的大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，CE正確． (2)如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m．距水面4 m的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向

3、的夾角為53°(取sin53°＝0.8)．已知水的折射率為. (ⅰ)求桅桿到P點(diǎn)的水平距離； (ⅱ)船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點(diǎn)發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時(shí)，從水面射出后仍照射在桅桿頂端，求船行駛的距離． 答案：(ⅰ)7 m　(ⅱ)5.5 m 解析：(ⅰ)設(shè)光束從水面射出的點(diǎn)到桅桿的水平距離為x1，到P點(diǎn)的水平距離為x2；桅桿高度為h1，P點(diǎn)處水深為h2；激光束在水中與豎直方向的夾角為θ.由幾何關(guān)系有 ＝tan53°?、? ＝tanθ?、? 由折射定律有 sin53°＝nsinθ　③ 設(shè)桅桿到P點(diǎn)的水平距離為x，則 x＝x1＋x2?、? 聯(lián)立①②③

4、④式并代入題給數(shù)據(jù)得 x＝7 m　⑤ (ⅱ)設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時(shí)，從水面出射的方向與豎直方向夾角為i′，由折射定律有 sini′＝nsin45°?、? 設(shè)船向左行駛的距離為x′，此時(shí)光束從水面射出的點(diǎn)到桅桿的水平距離為x1′，到P點(diǎn)的水平距離為x2′，則 x1′＋x2′＝x′＋x?、? ＝tani′　⑧ ＝tan45°?、? 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入題給數(shù)據(jù)得 x′＝(6－3) m≈5.5 m?、? 2．(1)(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　BCE　) 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

5、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 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)誤；肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋屬于薄膜干涉，所以B正確；在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化，只是振幅最大，所以C正確；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)度的方向均垂直，所以D錯(cuò)誤；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

6、紋的間距，所以E正確． (2)如圖所示，直角邊AC長(zhǎng)度為d的直角棱鏡ABC置于桌面上，D為斜邊BC的中點(diǎn)，桌面上的S點(diǎn)發(fā)射一條光線經(jīng)D點(diǎn)折射后，垂直于AB邊射出．已知SC＝CD，光線通過(guò)棱鏡的時(shí)間t＝，c為真空中光速，不考慮反射光線．求： ①棱鏡的折射率n； ②入射光線與界面BC間的夾角． 答案：①?、?0° 解析： ①光路圖如圖所示，E是光線在AB邊的射出點(diǎn)，設(shè)光線通過(guò)棱鏡的速度為v，則DE＝d，vt＝d，n＝ 解得n＝ ②光線射到界面BC，設(shè)入射角為i，折射角為r，則i＝－θ，r＝－2θ n＝　解得θ＝30° 3．(1)(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　ADE　)

7、 A．遙控器發(fā)出的紅外線脈沖信號(hào)可以用來(lái)遙控電視機(jī)、錄像機(jī)和空調(diào)機(jī) B．觀察者靠近振動(dòng)頻率一定的聲源時(shí)，接收到聲波的頻率小于聲源頻率 C．狹義相對(duì)論認(rèn)為真空中光源的運(yùn)動(dòng)會(huì)影響光的傳播速度 D．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波 E．兩列頻率相同的機(jī)械波相遇時(shí)，在相遇區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定干涉現(xiàn)象 解析：遙控器是利用其所發(fā)出的紅外線脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī)、錄像機(jī)和空調(diào)機(jī)的，A正確；聲源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到聲波的頻率大于聲源頻率，B錯(cuò)誤；狹義相對(duì)論的基本假設(shè)是：在不同的慣性參考系中，真空中的光速是不變的；在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，C錯(cuò)誤；偏振是橫波的特有現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)

8、象說(shuō)明光是一種橫波，D正確；只有頻率相同的兩列機(jī)械波相遇，才能出現(xiàn)穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，E正確． (2)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻的波形圖如圖所示，從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)． ①若質(zhì)點(diǎn)P(坐標(biāo)為x＝3.2 m)經(jīng)0.4 s第一次回到平衡位置，求該機(jī)械波的波速和周期； ②若質(zhì)點(diǎn)Q(坐標(biāo)為x＝5 m)在0.5 s內(nèi)通過(guò)的路程為(10＋5) cm，求該機(jī)械波的波速和周期． 答案：①8 m/s　1 s　②12 m/s　 s 解析：①由于波沿x軸正方向傳播，當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)0.4 s第一次回到平衡位置，一定是x＝0 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)傳播到P點(diǎn)，則該機(jī)械波波速為v＝＝ m/s＝8 m/s 由波形圖可知

9、，波長(zhǎng)λ＝8 m 則T＝＝ s＝1 s. ②由波動(dòng)圖象可知，此時(shí)Q點(diǎn)的縱坐標(biāo)為y＝－ cm，當(dāng)其通過(guò)的路程為(10＋5) cm時(shí)，一定是x＝－1 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)傳播到Q點(diǎn)，則該機(jī)械波波速為 v′＝＝ m/s＝12 m/s 則T′＝＝ s＝ s. 4．(1)(多選)波源O、A在t＝0時(shí)刻同時(shí)起振，形成的兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正、負(fù)方向傳播，t＝0.1 s時(shí)刻的波形圖如圖所示．下列判斷正確的是(　ADE　) A．兩列波的周期均為0.1 s B．t＝0.1 s時(shí)，x＝2 m處質(zhì)點(diǎn)在向y軸負(fù)方向振動(dòng) C．O、A兩波源的起振方向相同 D．t＝0.15 s時(shí)刻，x＝6 m處的質(zhì)點(diǎn)

10、振動(dòng)位移為0 E．t＝0.15 s后，x＝6 m處的質(zhì)點(diǎn)振幅為15 cm (2)如圖所示，置于空氣中的一不透明容器中盛滿某種透明液體，容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0 cm長(zhǎng)的線光源．靠近線光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)觀察線光源，開(kāi)始時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分．將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)水平移至某處時(shí)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端，再將線光源沿同一方向移動(dòng)8.0 cm，剛好可以看到其頂端．求此液體的折射率n. 答案：1.25 解析：如圖所示，當(dāng)線光源上某一點(diǎn)發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時(shí)，射到遮光板邊緣O

11、的那條光線的入射角最?。? 若線光源底端在A點(diǎn)時(shí)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到此光源底端，設(shè)過(guò)O點(diǎn)液面的法線為OO1，則∠AOO1＝α 其中α為線光源發(fā)出的光從此液體射向空氣的全反射臨界角，有sinα＝ 同理，若線光源頂端在B1點(diǎn)時(shí)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到此光源頂端，則∠B1OO1＝α 設(shè)此時(shí)線光源底端位于B點(diǎn)，由圖中幾何關(guān)系可得sinα＝ 聯(lián)立得n＝ 由題給條件可知，＝8.0 cm，＝6.0 cm 代入得n＝1.25. 5．(2019·全國(guó)卷Ⅲ)(1)(多選)水槽中，與水面接觸的兩根相同細(xì)桿固定在同一個(gè)振動(dòng)片上．振動(dòng)片做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，兩根細(xì)桿周期性觸動(dòng)水面形成兩個(gè)波源．兩波源發(fā)出的

12、波在水面上相遇，在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣．關(guān)于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是__BDE__. A．不同質(zhì)點(diǎn)的振幅都相同 B．不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率都相同 C．不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的相位都相同 D．不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期都與振動(dòng)片的周期相同 E．同一質(zhì)點(diǎn)處，兩列波的相位差不隨時(shí)間變化 解析：在波的干涉實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)的振幅是兩列波振幅之和，質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)減弱區(qū)的振幅是兩列波振幅之差，A項(xiàng)錯(cuò)誤；沿波的傳播方向上，波不停地向外傳播，故各質(zhì)點(diǎn)的相位不都相同，C項(xiàng)錯(cuò)誤．兩波源振動(dòng)頻率相同，其他各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)，故頻率均與振源頻率相同，周期均與振動(dòng)片的周期相同，B、D項(xiàng)正確

13、；同一質(zhì)點(diǎn)到兩波源的距離確定，故波程差恒定，即相位差保持不變，E正確． (2)如圖，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡，然后垂直于AC邊射出． (ⅰ)求棱鏡的折射率； (ⅱ)保持AB邊上的入射點(diǎn)不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出．求此時(shí)AB邊上入射角的正弦． 答案：(ⅰ)　(ⅱ) 解析：(ⅰ) 光路圖及相關(guān)量如圖所示 光束在AB邊上折射，由折射定律得 ＝n　① 式中n是棱鏡的折射率．由幾何關(guān)系可知 α＋β＝60°?、? 由幾何關(guān)系和反射定律得 β＝β′＝∠B　③ 聯(lián)立①②③式，并代入i＝60°得 n＝?、? (ⅱ)設(shè)改變后的入射角為i′，折射角為α′，由折射定律得 ＝n?、? 依題意，光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角θc，且 sinθc＝?、? 由幾何關(guān)系得 θc＝α′＋30°　⑦ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為 sini′＝?、?