1、1专题七 第 18 讲 振动和波 光学限时：40 分钟一、选择题(本题共 8 小题，其中 14 题为单选，58 题为多选)1(2018北京市门头沟区高三下学期模拟)一束可见光从空气进入某介质后，变为a、 b 两束单色光。如果光束 b 是蓝光，则光束 a 可能是( A )A紫光 B黄光C绿光 D红光解析 由图可知， a 的折射率大于 b，则 a 的频率大于 b，若 b 是蓝光，则 a 一定是紫光，故选 A。2(2018四川省广安市高三二模)如图所示，一束由 a、 b 两种单色光组成的复色光射向半圆形玻璃砖的圆心 O，在 O 点分为两束光 1 和 2，其中光束 1 为 a 光，下列判断正确的是(
2、D )A光束 2 只有 b 光，且 b 光折射率比 a 光的大B a 光的频率大于 b 光的频率C在此玻璃中 a 光的全反射临界角小于 b 光的全反射临界角D用同一双缝干涉装置进行实验可看到 a 光的干涉条纹间距比 b 光的宽解析 光束 2 既有 b 光，也有 a 光。由题可知， b 光发生全反射， a 光没有发生全反射， b 光的临界角小于 a 光的临界角。根据临界角公式 sinC1/ n，知 b 光折射率比 a 光的大，故 AC 错误。 a 光的折射率小于 b 光的折射率，则 a 光的频率小于 b 光的频率，故 B 错误。 a 光的频率小于 b 光的频率，则 a 光的波长大于 b 光的波长
3、，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以用同一双缝干涉装置进行实验，可看到 a 光的干涉条纹间距比 b 光的宽，故 D 正确。故选 D。3(2018北京市丰台区高三下学期模拟)如图所示，用一束太阳光照射横截面为三角形的玻璃砖，在光屏上能观察到一条彩色光带。下列说法正确的是( B )2A在各种色光中，玻璃对红光的折射率最大B在各种色光中，紫光光子比绿光光子的能量大C此现象是因为光在玻璃砖中发生全反射形成的D减小太阳光的入射角度，各种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是红光解析 白光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由下至上依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，紫光的折射角最大，其折射率最大，红光通过棱镜
4、的偏转角最小，其折射率最小，故 A 错误；紫光比绿光的频率更大，根据 E h ，可知紫光光子比绿光光子的能量大，故 B 正确；此现象是因为光在玻璃砖中发生折射形成的，故 C 错误；因为紫光的折射率最大，根据 sinC ，可知紫光的全反射临界角最小，故减小太阳光的入射角度，各种1n色光会在光屏上依次消失，最先消失的是紫光，故 D 错误；故选 B。4(2018北京市丰台区高三下学期模拟)如图甲所示为一列简谐横波在 t2s 时的波形图，图乙为这列波上 P 点的振动图象，下列说法正确的是( A )A该横波向右传播，波速为 0.4m/sB t2s 时， Q 点的振动方向为 y 轴负方向C从 t2s 到
5、t7s 内， P 质点沿 x 轴向右平移 2.0mD从 t2s 到 t7s 内， Q 质点通过的路程为 30cm解析 由甲图知波长为 1.6m，由乙图知周期 T4.0s，则波速为v m/s0.4m/s，故 A 正确；质点 Q 与质点 P 相差半个波长，故振动方向相反，由 T 1.64.0乙图可知在 t2.0 时质点 P 沿 y 轴负方向运动，则质点 Q 沿 y 轴正方向运动，故 B 错误；质点不会随波向前运动，只在平衡位置上下振动，故 C 错误；由甲图可知振幅 A5cm，从t2s 到 t7s 内，经历的时间为 5s T ，故 Q 质点通过的路程为 S5 A25cm，故 DT4错误。故选 A。5
6、(2018山西省晋城市高三下学期模拟)2018 年 1 月 31 日，天空中上演了一场万众瞩目、被称为“超级满月、蓝月亮、红月亮”的月全食大戏，这次月全食历时近 5 小3时最精彩之处是在发生月全食阶段月亮呈现红色，下列有关月食的说法，其中正确的是( ADE )A当地球处于太阳和月亮中间时才会出现月食现象B当月亮处于太阳和地球中间时才会出现月食现象C月食可能是太阳光经月亮反射到地球大气层时发生全反射形成的D出现月食现象，是因为月亮处于地球的“影子”中E “红月亮”是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球时形成的解析 当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光
7、被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，月亮处于地球的“影子”中，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食。看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球；选项 ADE 正确，BC 错误；故选 ADE。6(2018广西陆川县高三下学期二模)如图所示，一简谐横波在某区域沿 x 轴传播，实线 a 为 t0 时刻的波形图线，虚线 b 为 t t 时刻的波形图线，已知该简谐横波波源振动的频率为 f2.5Hz，虚线 b 与 x 轴交点 P 的坐标 xp1m。下列说法中正确的是( ADE )A这列波的传播速度大小一定为 20m/sB这列波一定沿 x 轴负向传播C可能有 t 1.45gD可
8、能有 t 0.85sE若该列波遇到宽度为 6m 的障碍物能发生明显的衍射现象解析 波的周期为 T s0.4s，由图读出波长 8m，则波速1f 12.5v m/s20m/s，选项 A 正确；根据题中条件不能确定传播的方向，故选项 B 错误； T 80.4若波向右传播，则 t nT T0.4 n0.05(s)( n0,1,2,3，)，当 n2 时，18t 0.85s，选项 D 正确；若波向左传播，则 t nT T0.4 n0.35(s)78(n0,1,2,3)当 t 1.45s， n 不能取整数，故选项 C 错误；因波长为 8m，则若该列波遇到宽度为 6m 的障碍物能发生明显的衍射现象，选项 E
9、正确；故选 ADE。7(2018江苏省盐城中学高三 4 月模拟)下列说法中正确的是( BD )A光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象B用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象4C当观察者和波源间存在相对运动时一定能观察到多普勒效应现象D在高速运行的航天器上看地球上的时间进程变慢解析 表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的薄膜干涉现象，A 错误；标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，B 正确；当观察者和波源间存在相对运动时不一定能观察到多普勒效应现象，如观测者绕波源做匀速圆周运动，C 错误；根据相对论的两个基本假设，在速度 v 高速运行的航天器上看地球上的时间进程变
10、慢，D正确。8(2018山东、湖北部分重点中学冲刺模拟卷四)如图所示，某均匀介质中有两列简谐横波 A 和 B 同时沿 x 轴正方向传播足够长的时间，在 t0 时刻两列波的波峰正好在x0 处重合，则下列说法中正确的是( BCE )A t0 时刻 x0 处质点的振动位移为 20cmB两列波的频率之比为 fA fB53C t0 时刻一定存在振动位移为30cm 的质点D t0 时刻 x 轴正半轴上到原点最近的另一波峰重合处的横坐标为 x7.5mE t0 时刻 x 轴正半轴上到原点最近的波谷重合处的横坐标为 x7.5m解析 两列波叠加， t0 时刻 x0 处质点的振动位移为两列波振幅之和，为40cm，A
11、 错误；根据波形图， A 波的波长为 3m， B 波的波长为 5m，两列波在同一介质中传播，波速相同，由 可知，两列波的频率之比为 fA fB B A53，B 正确；由vf于质点的振动位移等于同一时刻同一质点分别在两列波中振动位移的和，所以 t0 时刻一定存在振动位移为30cm 的质点，C 正确；两列波波长最简整数比为 35,3 和 5 的最小公倍数是 15，所以 t0 时刻 x 轴正半轴到原点最近的另一波峰重合处的横坐标为x5 A15m，D 错误； t0 时刻 x 轴正半轴到原点最近的波谷重合处的横坐标为x7.5m，E 正确。二、计算题(本题共 3 小题，需写出完整的解题步骤)9(2018山
12、东省潍坊市高三下学期三模)如图所示，半球形玻璃砖半径为 R， AB 为其直径， O 为球心。一束单色光垂直于 AB 入射球面，入射角 60，已知这束光在玻璃砖中的折射率为 ，光在真空中的传播速度为 c，求：3(1)出射光线的方向；5(2)光在玻璃中的传播时间。解析 (1)作出折射光光路如图：由折射定律： nsinsin解得： 30由几何关系可知 OCD 为等边三角形光线在 AB 面上的入射角 30由 nsinsin解得 60，即出射光线与 AB 夹角为 30由几何关系可知： CD OD12Rcos光在玻璃中的传播速度 vcn光在玻璃中的传播时间 tCDv解得： tRc10(2018海南省高三下
13、学期高考压轴卷)机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿x 轴正方向传播，质点 P 的坐标 x0.32m。从此时刻开始计时。(1)若每间隔最小时间 0.4s 重复出现波形图，求波速；(2)若 P 点经 0.4s 第一次达到正向最大位移，求波速；(3)若 P 点经 0.4s 到达平衡位置，求波速。解析 (1)依题意，周期 T0.4s，波速 v m/s2m/s。 T 0.80.4(2)波沿 x 轴正方向传播，当 x0.32m 的振动传到 P 点， P 点恰好第一次达到正向最大位移。波传播的距离 x 0.32m0.2m0.12m6波速 v m/s0.3m/s。 x t 0.120.4(3)波沿 x 轴正
14、方向传播，若 p 点恰好第一次到达平衡位置则 x 0.32m，由周期性，可知波传播的可能距离 x(0.32 n)m(n0,1,2,3，) 2可能波速 v m/s(0.8 n)m/s(n0,1,2,3，)。 x t 0.32 0.8n20.411(2018山东省青岛市高三下学期模拟)如图，一细光束以 30入射角从空气中射入到等腰直角棱镜侧面的中点 P，光线射入棱镜后直接射向 AC 边上的 Q 点(未画出)，恰好不从 AC 边射出。已知， AB 边长为 L，光在真空中的传播速度为 c，求：(1)该棱镜的折射率；(2)光线由 P 到 Q 所用的时间。解析 (1)光线在 AB 面的入射角为 a 时恰在 AC 面全反射，折射光线沿 AC 面传播，光路如图有 sin 1n由几何关系有 2光在 AB 面的折射有 nsinsin解得棱镜折射率为： n 1 sin252(2)由 n 得 sin sinsin 55由几何知识求得 xPQsin L12解得 xPQ L52t xPQv nxPQc 5L4c
