2019版高考物理二轮复习专题七选考模块专题突破练17振动和波光学.doc

1、1专题突破练 17 振动和波 光学(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(共 8小题,每小题 5分,共 40分。填正确答案标号。每个题选对 1个得 2分,选对 2个得 4分,选对 3个得 5分。每选错 1个扣 3分,最低得 0分)1.(2018四川雅安三诊)如图甲所示,沿波的传播方向上有六个质点 a、 b、 c、 d、 e、 f,相邻两质点之间的距离均为 2 m,各质点均静止在各自的平衡位置。 t=0时刻振源 a开始做简谐运动,取竖直向上为振动位移的正方向,其振动图象如图乙所示,形成的简谐横波以 2 m/s的速度水平向右传播。则下列说法正确的是 。 A.波传播到质点 c时,质点 c开

2、始振动的方向沿 y轴正方向B.04 s内质点 b运动的路程为 12 cmC.45 s内质点 d的加速度正在逐渐减小D.6 s时质点 e第一次回到平衡位置E.各质点都振动起来后, a与 c的振动方向始终相同2.(2018辽宁丹东一模)一列简谐波在某均匀介质中沿 x轴传播,从 x=3 m处的质点 a开始振动时计时,图甲为 t0时刻的波形图且质点 a正沿 y轴正方向运动,图乙为质点 a的振动图象,则下列说法正确的是 。 A.该波的频率为 2.5 HzB.该波的传播速率为 200 m/sC.该波是沿 x轴负方向传播的D.从 t0时刻起, a、 b、 c三质点中 b最先回到平衡位置E.从 t0时刻起,经

3、 0.015 s质点 a回到平衡位置3.(2018安徽安庆二模)下列说法中正确的是 。 A.机械波在某种介质中传播,若波源的频率增大,其传播速度就一定增大2B.肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由光的干涉现象形成的C.在波的干涉中,振动加强点的位移不一定始终最大D.电磁波在真空中传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均相同E.在双缝干涉实验中,其他条件不变,仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距4.(2018重庆期末)下列说法正确的是 。 A.在双缝干涉实验中,保持入射光的频率不变,增大双缝间的距离,干涉条纹间距也增大B.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上滤光片,可以使景

4、像更清晰,这是利用了光的偏振原理C.以接近光速在竖直方向上做高速运动的球体,在水平方向上长度变短了D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,这是利用紫外线的荧光效应E.太阳光经过三棱镜的两次折射,会发散成彩色光带5.(2018陕西宝鸡二质检)如图所示, OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面, a、 b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN(两束光关于 OO对称),在棱镜侧面 OM、 ON上反射和折射的情况如图所示,下列说法正确的是 。 A.若光束从玻璃棱镜中射向空气,则光束 b容易发生全反射B.在玻璃棱镜中, a光的传播速度小于 b光的传播速度C.若保持 b光入射点位置不同,将

5、光束 b顺时针旋转,则 NO面可能有光线射出D.用 a、 b光在同样的装置做“双缝干涉”实验, a光的条纹间距大E.用 a、 b照射同一狭缝, b光衍射现象更明显6.(2018山西长治、运城、大同、朔州、阳泉五地联考)下列说法正确的是 。 A.日光灯是紫外线的荧光效应的应用B.单摆在做受迫振动时,它的周期等于单摆的固有周期C.机械波从一种介质进入另一种介质后,它的频率保持不变D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在E.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变7.(2018福建泉州三模)下列说法正确的是 。 A.波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移B.当波源与观察者

6、相互远离时,观察到的波频率变小C.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的D.狭义相对论认为,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的E.a、 b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到 a光的相邻亮条纹间距比 b光的小,则水对 a光的折射率比 b光的大8.(2018山西晋中调研)以下物理学知识的相关叙述中,正确的是 。 A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.狭义相对论认为,在惯性参照系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关E.在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量 n次全振动的总时

7、间时,计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜二、计算题(本题共 4个小题,共 60分)9.(15分)(2018 山东淄博模拟)简谐横波沿 x轴传播, M是 x轴上一质点,如图甲是质点 M的振动图象。图乙中实线是 t=3 s时刻的波形图象,质点 M位于 x=4 m处,虚线是再过 t时间后的波形图象。图乙中两波峰间距离 x=7.0 m。求:3(1)波速大小和方向;(2)时间 t。10.(15分)(2018 华南师大附中三模)一列简谐横波在介质中沿 x轴正向传播,波长 80 cm。 O和 A是介质中平衡位置分别位于 x=0和 x=40 cm处的两个质点。 t=0时开始观测,此时质点 O的位移 y

8、=-8 cm,质点 A处于 y=-16 cm的波谷位置; t=0.5 s时,质点 O第一次回到平衡位置,而 t=1.5 s时,质点 A第一次回到平衡位置。求:(1)这列简谐横波的周期 T、波速 v和波长 ;(2)质点 A振动的位移 y随时间 t变化的关系式。11.(15分)(2018 湖南株洲二质检)如图,三角形 ABC为一直角三棱镜的横截面,有一细光束从 BC边的中点射入三棱镜,且入射方向垂直于 BC,该光束从 AB边射出时传播方向与 AC边平行。已知 BC边长度为 d,光在真空中传播速度为 c,若不考虑 AB边的反射,求光在棱镜中传播的速率及此光束从 AB边射出时与 AC边的距离。12.(

9、15分)(2018 河南濮阳三模)直角三角形玻璃砖 ABC放置于真空中, B=30,CA的延长线上 S点有一点光源,发出的一条光线由 D点射入玻璃砖,如图所示。光线经玻璃砖折射后垂直 BC边射出,且4此光束经过 SD用时和在玻璃砖内的传播时间相等。已知光在真空中的传播速度为c,BD= d, ASD=15。求:2(1)玻璃砖的折射率;(2)SD两点间的距离。5专题突破练 17 振动和波 光学一、选择题(共 8小题,每小题 5分,共 40分。填正确答案标号。每个题选对 1个得 2分,选对 2个得 4分,选对 3个得 5分。每选错 1个扣 3分,最低得 0分)1.ABE 解析 由振动图形可知,振动周

10、期为 2 s,波长为 =vT= 4 m;质点 a开始起振的方向为 y轴正方向,故波传播到质点 c时,质点 c开始振动的方向也沿 y轴正方向,选项 A正确;振动传到 b点需要的时间为 1 s,故在剩下的 3 s内,质点 b通过的路程为 6 A=12 cm,选项 B正确;第 4 s时刻 d点在平衡位置向下振动,故 45 s内质点 d的加速度先增大后减小,选项 C错误;振动传到 e点需时间 4 s,故 6 s时质点正好振动一个周期第二次回到平衡位置,选项 D错误;因 ac之间正好相差一个波长的距离,故各质点都振动起来后, a与 c的振动方向始终相同,选项 E正确;故选 ABE。2.BDE 解析 由题

11、图可知波长 = 8 m,周期 T=410-2 s,则频率 f= =25 Hz,波速为1= 1410-2v= =200 m/s,故 A错误,B 正确;由乙图可知 ,t=0时刻,质点 a的起振方向是向沿 y轴= 8410-2负方向的,而甲图中质点 a正沿 y轴正方向运动,故该波是沿 x轴正方向传播的,故 C错误;在 t0时刻,质点 a向波峰运动,质点 b向平衡位置运动,质点 c向波谷运动,故从 t0时刻起, a、 b、 c三质点中 b最先回到平衡位置,故 D正确;根据波形平移法得知:质点 a回到平衡位置,则波传播的距离为x=3 m,所用时间为 t= =0.015 s,故从 t0时刻起,经 0.01

12、5 s质点 a回到平衡位置,故 E正确;故选BDE。3.BCE 解析 机械波的传播速度只与介质有关,与频率无关,所以 A错。肥皂泡呈现彩色条纹属于薄膜干涉,所以 B对。在波的干涉中,振动加强的点位移随时间变化,只是振幅最大,所以 C对。电磁波是横波,电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,所以 D错。因为红光波长比黄光长,干涉条纹的间距与波长成正比,在双缝干涉实验中,用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距,所以 E对;故选 BCE。4.BDE 解析 根据条纹间距的公式 x= 可知,增大双缝间的距离 d,干涉条纹间距减小,故 A错误;日落时分拍摄水面下的景物,在照

13、相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰,这是利用光的偏振现象,故 B正确;竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变,沿运动方向上的长度会变短,选项 C错误;用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,利用紫外线的荧光效应,故 D正确。太阳光经过三棱镜的两次折射,由于各种色光的折射率不同,所以折射角也就不同,那么经过两次折射就会发散成彩色光带,故 E正确;综上所述本题答案是 BDE。5.ACD 解析 由光路图看出, b光束在 NO面上发生了全反射,而 a光束在 MO面上没有发生全反射,而入射角相同,说明 b光的临界角小于 a光的临界角,由 sin C= 分析得知,玻璃对 a光束的

14、折射率1小于 b光束的折射率,由 v= 得知,在玻璃砖中 a光的传播速度比 b光大,故 A正确,B 错误;玻璃对a光束的折射率小于 b光束的折射率,则 a光的频率小于 b光的频率,由 c=f 知, a光波长大于 b光的波长,则用同样的装置做“双缝干涉”实验时,根据 x= 知, a光的条纹间距大,故 D正确;保持 b光入射点位置不变,将光束 b顺时针旋转,则入射角减小,故 NO面可能有 b光线射出,故 C正确;因 a光波长大于 b光的波长,故两光照射同一狭缝, a光衍射现象更明显,故 E错误;故选 ACD。6.ACE 解析 日光灯是紫外线的荧光效应的应用,故 A正确;单摆在做受迫振动时,它的周期

15、等于驱动力的周期,故 B错误;机械波的频率由波源决定,和介质无关,故 C正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故 D错误;弹簧振子运动过程中只有重力和系统内弹力做功,所以机械能守恒,所以弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变,故 E正确;综上所述本题答案是 ACE。7.BDE 解析 波的图象表示介质中“无数个质点”在“某个时刻”的位移,选项 A错误;根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互远离时,观察到的波频率变小,选项 B正确;肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的,选项 C错误;狭义相对论认为,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是6相同的,选

16、项 D正确; a、 b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到 a光的相邻亮条纹间距比 b光的小,根据 x= ,则 a的波长较小,频率较大,则水对 a光的折射率比 b光的大,选项 E正确;故选BDE。8.BDE 解析 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉,选项 A错误;交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应,选项 B正确;变化的电场周围一定产生磁场,均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,选项 C错误;狭义相对论认为,在惯性参照系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关,选项 D正确;在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量 n次全振动的总时间时,计时的起始位置应选在小球运动到

17、最低点时为宜,选项 E正确;故选 BDE。二、计算题(本题共 4个小题,共 60分)9.答案 (1) m/s,沿 x轴负向 (2) t= 6n+ s(n=1,2,3,)43 214解析 从题图中可得周期和波长,根据 v= ,可得波速;根据时间与周期的关系即可解得 t。(1)由题意知 T=6 s,= 8 m则波速大小为: v= m/s=43t=3 s时,质点 M向下振动,所以波沿 x轴负向传播。(2)由题意知, t=nT+ (n=1,2,3,)代入数据得 t= 6n+ s(n=1,2,3,)21410.答案 (1) T=6.0 s v=0.4 m/s x=2.4 m(2)y=0.16sin t+

18、 m3 32解析 (1)设振动周期为 T,由于质点 A在 0到 1.5 s内由负最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是四分之一周期,故振动周期为: T=6.0 s;由于质点 OA距离 d=0.40 m小于半个波长,且波沿 x轴正向传播, O在 t=0.5 s 时回到平衡位置,而 t=1.5 s时 A紧接着回到平衡位置,可知波从 O传到 A的时间为: t=1.0 s故此简谐波的传播速度:v= =0.40 m/s据波长、波速和周期的关系,可得该波的波长: =vT= 2.4 m(2)设质点 A的位移随时间变化的关系式为:y=Asin t+ 0 =Asin t+ 02 3已知 t=0时, y=-0.1

19、6 m,有: y=Asin 0=-0.16 mt=1.5 s时, y=0,有:y=Asin + 0 =02联立解得: 0= rad, A=0.16 m32因此质点 A的位移随时间变化的关系为: y=0.16sin t+ m3 3211.答案 c d33 36解析 不考虑 AB边的反射,细光束通过棱镜的光路如图所示。7光在 AB边折射时,入射角 i2=30折射角 r2=60根据折射定律有 n= 2 2又光速与折射率的关系为 n=故光在棱镜中的传播速率为 v= c33图中 AO1=d在等腰三角形 O2AO1中, O2到 AC的距离为s= tan 30= d2 3612.答案 (1) (2)d2解析 (1)由几何关系可知入射角 i=45,折射角 r=30n=可得 n= 2(2)在玻璃砖中光速 v=光束经过 SD和玻璃砖内的传播时间相等,有=30可得 SD=d。