振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的本性

1、 中國(guó)權(quán)威高考信息資源門(mén)戶 整合測(cè)試-振動(dòng)和波動(dòng)光及光的本性本卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第卷(選擇題共20分)一、選擇題(共5小題，每小題4分，共20分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1(2013四川理綜)光射到兩種不同介質(zhì)的分界面，分析其后的傳播情形可知()A折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說(shuō)明光是縱波B光總會(huì)分為反射光和折射光C折射光與入射光的傳播方向總是不同的D發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同答案D解析光波是橫波，A錯(cuò)；當(dāng)發(fā)生全反

2、射時(shí)，只有反射光線，沒(méi)有折射光線，B錯(cuò)；若入射光線垂直于分界面，則折射光和入射光的方向相同，C錯(cuò)；發(fā)生折射的原因是光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，即不同介質(zhì)的折射率不同，D正確。2(2013遼寧大連雙基測(cè)試)下列說(shuō)法正確的是()A“聞其聲而不見(jiàn)其人”現(xiàn)象說(shuō)明遇到同樣障礙物時(shí)聲波比光波易發(fā)生衍射B做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體所受回復(fù)力一定是物體所受的合外力C用超聲波被血流反射回來(lái)其頻率發(fā)生變化可測(cè)血流速度，這是利用多普勒效應(yīng)現(xiàn)象D做受迫振動(dòng)的物體，其穩(wěn)定時(shí)的振動(dòng)頻率不一定等于驅(qū)動(dòng)力的頻率E用標(biāo)準(zhǔn)平面來(lái)檢查光學(xué)面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象答案AC解析“聞其聲而不見(jiàn)其人”現(xiàn)象說(shuō)明聲波的波長(zhǎng)大于光波的波長(zhǎng)，聲波比

3、光波易發(fā)生衍射，A正確；單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力不等于物體受的合外力，B錯(cuò)誤；超聲波被血流反射回來(lái)其頻率發(fā)生變化，這是多普勒效應(yīng)，利用多普勒效應(yīng)可測(cè)血流速度，C正確；做受迫振動(dòng)的物體，其穩(wěn)定時(shí)的振動(dòng)頻率一定等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，D錯(cuò)誤；用標(biāo)準(zhǔn)平面來(lái)檢查光學(xué)面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，E錯(cuò)誤。3(2013山東棗莊一模)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法正確的是()A由圖甲中兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象可知，它們的相位差為或者B在圖乙中，當(dāng)球與橫梁之間存在摩擦?xí)r，球的振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)C由圖丙可知，頻率相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱D如圖丁所示，當(dāng)簡(jiǎn)諧波向右傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A此時(shí)的速度沿y軸正方向答案

4、BC解析由圖甲中兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象可知，它們的最小相位差為或，A錯(cuò)誤；根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義可知。圖乙中，當(dāng)球與橫梁之間存在摩擦?xí)r，球的振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，B正確；頻率相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，形成穩(wěn)定的干涉圖樣，C正確；圖丁中，當(dāng)簡(jiǎn)諧波向右傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A此時(shí)的速度沿y軸負(fù)方向，D錯(cuò)誤。4(2013天津理綜)固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖，O點(diǎn)為圓心，OO為直徑MN的垂線，足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN。由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn)，入射光線在OO夾角較小時(shí)，光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，逐漸增大角，當(dāng)時(shí)，光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)

5、增大角，當(dāng)時(shí)，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，則()A玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大BA光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑D時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑答案AD解析根據(jù)題意可知，A光先發(fā)生全反射，所以玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率大，選項(xiàng)A正確；A光的頻率也大于B光的頻率，由v可知，A光在玻璃磚中的傳播速度比B光的小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)時(shí)，B光折射后在N點(diǎn)下方形成一個(gè)亮斑，A光發(fā)生全反射，與B光的一部分反射光射出玻璃磚后在N點(diǎn)上方形成一個(gè)亮斑，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)時(shí)、A、B兩束光發(fā)生全反射，射出玻璃磚后在N點(diǎn)上方形成一個(gè)亮斑，選項(xiàng)D正確。5(2013山東煙臺(tái)一模)一列簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻

6、的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻沿y方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.2s第一次回到平衡位置，則()A該波沿x方向傳播B波的周期為0.2sC波的傳播速度為15m/sD質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方程為y5cos5t(cm)答案ACD解析根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向的關(guān)系，可知該波沿x方向傳播，A正確；質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)0.2s第一次回到平衡位置，所用的時(shí)間為T(mén)，即0.2sT，所以T0.4s，B錯(cuò)誤；由題圖知波長(zhǎng)6m，根據(jù)v得，vm/s15m/s，C正確；根據(jù)yAsin(t)得質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方程為y5sin(t)(cm)，即y5sin(5t)(cm)5cos5t(cm)，D正確。第卷(非選擇題共80分)二、非選擇題(共10小題，每小題8

7、分，共80分)6(2013臨沂模擬)(1)以下說(shuō)法中正確的是_。A水面上的油膜在陽(yáng)光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色，這是光的干涉現(xiàn)象B麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)C兩列波在同一空間相遇，相互疊加一定會(huì)形成穩(wěn)定的干涉圖樣D運(yùn)動(dòng)物體速度可以大于真空中的光速(2)如圖所示，是一列橫波在某一時(shí)刻的波形圖象。已知這列波的頻率為5Hz，此時(shí)，x1.5m的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向振動(dòng)，可以推知：這列波正在沿x軸_(填“正”或“負(fù)”)方向傳播，波速大小為_(kāi)m/s。答案(1)A(2)負(fù)10解析水面上的油膜在陽(yáng)光照射下，膜的前后兩個(gè)界面反射的光相互疊加后形成穩(wěn)定的干涉圖樣，選項(xiàng)A正確；麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存

8、在，而赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩列波在同一空間相遇，會(huì)出現(xiàn)相互疊加，只有當(dāng)兩列波的頻率相同時(shí)，才會(huì)形成穩(wěn)定的干涉圖樣，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)相對(duì)論的知識(shí)我們知道真空中的光速是宇宙中的最快速度，運(yùn)動(dòng)物體速度不能大于真空中的光速，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)沿波的傳播方向走，下坡向上振動(dòng)，上坡向下振動(dòng)，而x1.5m處的質(zhì)點(diǎn)正向y軸正方向振動(dòng)，所以波沿x軸負(fù)方向傳播；由波的圖象可知波長(zhǎng)2m，所以vf10m/s7(1)如圖所示，普通的DVD采用紅色激光器作為讀寫(xiě)光源，而藍(lán)光光盤(pán)(BDROM)則采用藍(lán)色激光器，由于讀取激光的波長(zhǎng)越短，則盤(pán)的記錄層記錄的最小凹坑長(zhǎng)度越小，所以藍(lán)光光盤(pán)單面最高容量比普通

9、DVD存儲(chǔ)量大得多，下列說(shuō)法中正確的是_。A紅光頻率高，藍(lán)光頻率低B在光盤(pán)的透明光學(xué)傳輸介質(zhì)層中，紅光束比藍(lán)光束傳播速度更快C若紅藍(lán)光束先后通過(guò)同一單縫衍射裝置，紅藍(lán)光束的中央亮紋一樣寬D藍(lán)光和紅光的復(fù)合光經(jīng)過(guò)三棱鏡折射后，紅光偏折程度較大(2)如圖所示，實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)的波形圖，經(jīng)過(guò)t0.5s的波形圖如圖中虛線所示，已知0tT，T為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期，t0時(shí)，x2m處的質(zhì)點(diǎn)A正向y軸正方向振動(dòng)，這列波沿x軸_方向傳播，從t0.5s時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，x1m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為_(kāi)。答案(1)B(2)正y5sint(cm)解析(1)紅光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng)，根據(jù)f知紅光頻率低，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在傳輸介質(zhì)中頻

10、率低的光折射率小，根據(jù)v可知紅光的速度大，B項(xiàng)正確；在光的單縫衍射現(xiàn)象中，中央亮紋寬度與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋越寬，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于藍(lán)光折射率越大，所以經(jīng)過(guò)三棱鏡后，藍(lán)光光路改變較大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)A點(diǎn)向y軸正向振動(dòng)，波沿x軸正向傳播，t0.5s時(shí)刻，x1m處質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，正向y軸負(fù)方向振動(dòng)，因此其振動(dòng)方程為y5sint(cm)。8(2013甘肅一模)(1)下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是()A雨后天空出現(xiàn)彩虹是光的干涉現(xiàn)象B刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象C水的視深比實(shí)際深度淺些是光的全反射現(xiàn)象D在太陽(yáng)光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的干涉現(xiàn)象E光導(dǎo)纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比

11、外套材料的折射率大(2)如圖所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90、半徑為R的扇形OAB。一束平行光平行于橫截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光。若只考慮首次入射到圓弧AB上的光，則AB上有光透出部分的弧長(zhǎng)為多長(zhǎng)？答案(1)BDE(2)R解析(1)雨后天空出現(xiàn)彩虹是光的折射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；水的視深比實(shí)際深度淺些是光的折射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；正確的選項(xiàng)是B、D、E。(2)由sinC，可知光在玻璃柱中發(fā)生全反射的臨界角C45由折射定律得：解得r30，即所有光線從AO進(jìn)入玻璃柱后的折射角均為30。從O點(diǎn)入射后的折射光線將沿半徑從C點(diǎn)射出。假設(shè)從E點(diǎn)入射的光線經(jīng)折射后到達(dá)D點(diǎn)時(shí)剛好發(fā)

12、生全反射，則ODE45。如圖所示，由幾何關(guān)系可知45光線從弧DC之間透出，故弧長(zhǎng)sR9.(2013山東日照一模)如圖所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個(gè)直角三棱鏡組成。一束頻率為5.31014Hz的單色細(xì)光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角60。已知光在真空中的速度c3108m/s，玻璃的折射率，n1.5，求：(1)這束入射光線的入射角多大？(2)光在棱鏡中的波長(zhǎng)是多大？答案(1)arcsin(2)3.77107m解析(1)設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為1、2，230根據(jù)n得sin1nsin21.5sin30，1arcsin(2)根

13、據(jù)n，得vm/s2108m/s根據(jù)v，得m3.77107m10(2013山東理綜)如圖甲所示，在某一均勻介質(zhì)中，A、B是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)波源，其簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式均為x0.1sin(20t)m，介質(zhì)中P點(diǎn)與A、B兩波源間的距離分別為4m和5m，兩波源形成的簡(jiǎn)諧橫波分別沿AP、BP方向傳播，波速都是10m/s。(1)求簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)。(2)P點(diǎn)的振動(dòng)_(填“加強(qiáng)”或“減弱”)。答案(1)1m(2)加強(qiáng)解析(1)設(shè)簡(jiǎn)諧波的波速為v，波長(zhǎng)為，周期為T(mén)，由題意知T0.1s由波速公式v代入數(shù)據(jù)得1m(2)BPAP1m，故P點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)11.(2013.湖北八市調(diào)考)某同學(xué)欲測(cè)直角棱鏡ABC的折射率。他讓

14、一束平行光以一定入射角從空氣投射到三棱鏡的側(cè)面AB上(不考慮BC面上的光束反射)，經(jīng)棱鏡兩次折射后，又從另一側(cè)面AC出射。逐漸調(diào)整在AB面上的入射角，當(dāng)側(cè)面AC上恰無(wú)出射光時(shí)，測(cè)出此時(shí)光在AB面上的入射角為。(1)在右面圖上畫(huà)出光路圖。(2)若測(cè)得60，寫(xiě)出折射率n計(jì)算公式，并求出n值。答案(1)見(jiàn)解析圖(2)解析(1)光路如圖所示(2)在AC面上光發(fā)生全反射，則sincossin所以sin在AB面上光發(fā)生折射，則nsinnsin所以n12.(2013陜西寶雞一模)S1、S2是同一種介質(zhì)中相距4m的兩個(gè)波源，其在垂直紙面方向振動(dòng)的周期分別為T(mén)10.8s和T20.4s，振幅分別為A12cm和A2

15、1cm，在介質(zhì)中形成的機(jī)械波的波速為v5m/s。S是介質(zhì)中一質(zhì)點(diǎn)，它到S1的距離為3m，且SS1S1S2，在t0時(shí)刻，S1、S2同時(shí)開(kāi)始垂直紙面向外振動(dòng)，試求：(1)S1、S2在t0時(shí)的振動(dòng)傳到S質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間差；(2)t10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S離開(kāi)平衡位置的位移大小。答案(1)0.4s(2)2cm解析(1)t10.6s，t21s，所以S1、S2在t0時(shí)的振動(dòng)傳到S的時(shí)間差tt2t10.4s(2)t10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S按S1的振動(dòng)規(guī)律已經(jīng)振動(dòng)了t1tt19.4s(11)T1即t10s時(shí)S1的振動(dòng)引起質(zhì)點(diǎn)S的位移大小為：x1A12cmt10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S按S2的振動(dòng)規(guī)律已經(jīng)振動(dòng)了t2tt29s(22)T2即t10s 時(shí)

16、S2引起質(zhì)點(diǎn)S的位移為x20t10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S離開(kāi)平衡位置的位移為S1和S2引起質(zhì)點(diǎn)S振動(dòng)的位移矢量和，所以可得：x2cm。13.(2013湖北武漢調(diào)研)如圖所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圓錐，頂角AOB120，頂點(diǎn)O與桌面的距離為4a，圓錐的底面半徑Ra，圓錐軸線與桌面垂直。有一半徑為R的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率n，求光束在桌面上形成的光斑的面積。答案4a2解析如圖所示，射到OA界面的入射角30，則sin，故入射光能從圓錐側(cè)面射出。設(shè)折射角為，無(wú)限接近A點(diǎn)的折射光線為AC，根據(jù)折射定律sinnsin解得60過(guò)O點(diǎn)作ODAC，則O2OD3

17、0在RtO1AO中O1ORtan30aa在RtACE中，ECAEtan30故O2CECR在RtOO2D中，O2D4atan30光束在桌面上形成光環(huán)的面積SO2D2O2C24a214一列橫波自坐標(biāo)原點(diǎn)O起振，0.4s后剛好傳播到A點(diǎn)，其波形如圖所示，P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離是70cm。則：(1)P點(diǎn)振動(dòng)時(shí)起振方向如何？(2)該波從原點(diǎn)向右傳播開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰？答案(1)向下(2)1.7s解析(1)P點(diǎn)的起振方向與20cm處的A點(diǎn)起振方向相同，該點(diǎn)起振方向向下，波傳播到P點(diǎn)，P點(diǎn)的起振方向也一定向下。(2)由題意知，波的傳播速度為v50cm/s波從波源傳播到70cm處的傳播時(shí)間為t1s/vs1.4s 此時(shí)，P點(diǎn)振動(dòng)方向向下，P點(diǎn)從平衡位置處到第一次形成波峰的時(shí)間t2T0.3s所以該波從原點(diǎn)向右傳播開(kāi)始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰的時(shí)間為tt1t21.4s0.3s1.7s15(2013山東理綜)如圖所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點(diǎn)垂直AD邊射入。已知棱鏡的折射率n，ABBC8cm，OA2cm，OAB60。(1)求光線第一次射出棱鏡時(shí)，出射光線的方向。(2)第一次出射點(diǎn)距C_cm。答案(1)見(jiàn)解析(2)cm解析 (1)設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C，由折射定律得sinC代入數(shù)據(jù)得C45光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知光線在A