專題檢測卷專題八振動和波動 光及光的本性

1、溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看 比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。專題檢測卷（十六）振動和波動光及光的本性（45分鐘100分）（17分）（2013 西城區(qū)二模）鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一 定的間隙,勻速運行列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一 根鋼軌長度相等,所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振 動。普通鋼軌長為12.6m，列車固有振動周期為0.315 s。下列說法正確的是（）列車的危險速率為40 m/s列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等

2、的增加鋼軌的長度有利于列車高速運行（2）如圖所示，由某種透明物質(zhì)制成的百角三棱鏡ABC，折射率為n, ZA=30O 一 細束光線在紙面內(nèi)從O點射入棱鏡,光線與AB面間法線的夾角為a ,通過觀察此 時無光線從AC面射出，有光線垂直于BC從棱鏡射出。稍減小a角，則可以觀察 到有光線從AC面射出。求：該透明物質(zhì)的折射率n;光線與AB面垂線間的夾角a的正弦值。（17分）（2013 寶雞二模）（1）如圖所示是一列簡諧波在t=0時的波形圖像，波 速為v=10m/s,此時波恰傳到I點,下列說法中正確的是（）此列波的周期為T=0.4s質(zhì)點B、F在振動過程中位移總是相等質(zhì)點I的起振方向沿y軸負方向當(dāng)t=5.1s

3、時,x=10m的質(zhì)點處于平衡位置處質(zhì)點A、C、E、G、I在振動過程中位移總是相同（2）（2013 新課標(biāo)全國卷11）如圖,三棱鏡的橫截面為百角三角形ABC, ZA=30，/B=60。一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點射入三棱鏡，在AC邊發(fā) 生反射后從BC邊的M點射出，若光線在P點的入射角和在M點的折射角相等。求三棱鏡的折射率;在三棱鏡的AC邊是否有光線透出?寫出分析過程。（不考慮多次反射）（17 分）（2013 唐山二模）有一列簡諧橫波在彈性介質(zhì)中 略六 沿x軸正方向以速率v=10m/s傳播,某時刻的波形如圖所示，把一o：土杯3此時刻作為零時刻，質(zhì)點A的振動方程為y=m。（2） 一列沿x軸負

4、方向傳播的橫波在t=0時的波形如圖所示，已知t=0.7s時,P點第二次出現(xiàn)波峰。試計算：y/m這列波的傳播速度多大？從t=0時刻起，經(jīng)多長時間Q點第一次出現(xiàn)波峰？當(dāng)Q點第一次出現(xiàn)波峰時,P點通過的路程為多少？（24 分）（2013 -濰坊二模）如圖所示，一個半徑為R的透明球體放置在水平面上，一束藍光從A點沿水平方向射入球體后經(jīng)B點射出，最后射到水平面上的C點。已知OA蛀,該球體對藍光的折射率為5。則它從球面射出時的出射角。=;若換用一束紫光同樣從A點射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點與C點相比，位置（選填“偏左”“偏右”或“不變”）。（2）如圖所示是一列簡諧橫波上A、B兩質(zhì)點的

5、振動圖像，兩質(zhì)點平衡位置間的距離乙x=4.0m,波長大于3.0 m,求這列波的傳播速度。5.（25分）（1）如圖所示，一列簡諧波在均勻介質(zhì)中傳播，圖甲表示t=0時刻的波形 圖，圖乙表示圖甲中P質(zhì)點從t=0時刻開始的振動圖像，則這列波（）從左向右傳播波的頻率為2 Hz波速為4 m/sP質(zhì)點和D質(zhì)點在振動過程中同一時刻位移總相同(2) 一列簡諧波在x軸上傳播，其波形圖如圖所示，其中實線、虛線分別表示 t=0,t0.05s時的波形，求：這列波的波速。若波速為280m/s,其傳播方向如何?此時質(zhì)點P從圖中位置運動至波谷位置的最短時間是多少？答案解析【解析】選A、。火車在行駛過程中與鐵軌間隙的碰撞，給火

6、車施加了一 個周期性的驅(qū)動力，要使火車不發(fā)生危險，應(yīng)使驅(qū)動力的周期遠離火車的固有周 期，因固有周期T=0.315s,所以驅(qū)動力周期T=T=0.315s時使火車發(fā)生共振，振幅最大，最為危險，則由T=二得危險速度v=m= - ：=40m/s,所以A項正確。列車過橋 vT 0.315 s時應(yīng)防止橋梁發(fā)生共振導(dǎo)致橋梁坍塌，而不是防止列車發(fā)生共振,基本的做法是 減小火車速度,所以B項錯誤。物體受迫振動時的振動頻率總等于驅(qū)動力的頻率, 與物體的固有頻率無關(guān)，所以C項錯誤。增加鐵軌的長度，使驅(qū)動力頻率遠離火 車的固有頻率,是提高火車車速的一種措施，所以D項正確。由題意知光線恰好在AC面發(fā)生全反射,反射光線垂

7、直于BC面從棱鏡射出， 光路如圖所示。設(shè)全反射臨界角為C,由幾何關(guān)系有：。=。=。2=60 ,又因sinC=_,解得n=-in3由幾何關(guān)系有Y =30 ,由折射定律知n=!_1siny解得：sina=答案：(1)A、D (2)三己33【解析】選A、B、C。從圖像中可以看出，波長為入=4m，周期T=0.4s,A 對;質(zhì)點B、F是同處在波峰的兩個點，它們的振動步調(diào)完全相同，在振動過程中 位移總是相等,B對;各點的起振方向都一樣，此時I點剛起振且起振方向沿y軸 負方向，C對；當(dāng)t=5.1s時,x=10m的質(zhì)點處于負的最大位移處,D錯;從圖像中可 以看出質(zhì)點A、C、E、G、I在該時刻的位移都是零，由于

8、波的傳播方向是向右的, 容易判斷出質(zhì)點A、E、I的速度方向是向下的,而質(zhì)點C、G的速度方向是向上 的,因而這五個點的位移不總是相同,E錯。(2)光路如圖所示，設(shè)光線在P點的入射角為i,折射角為r,因光線平行AC射 入，所以i=60,由折射定律得，對于P處折射有sini二nsinr，對于M處折射有 nsinr=sini,所以 r=r,又 OO/AC,匕MNC=r,匕ANP=匕MNC=r,根據(jù)三角形 的外角等于不相鄰的兩內(nèi)角之和，得r=30 ,所以n二二孔邑sinrA N C發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC=W,由圖可知，在N處反射的入射角i 二 60,即sini 二所以入射角i C,符合發(fā)生全反

9、射的條件，在AC邊沒有光線 透出。答案：(1)A、B、C (2)，乙 見解析【解析】由題圖讀出波長和振幅，由波速公式v=Af求出頻率，由=2nf 得出角速度，由于質(zhì)點A開始時刻向下振動，故將相關(guān)數(shù)據(jù)代入y=-AsinE可得 答案。A=0.5m,二三二20 n ,所以 y=-0.5sin20 n tm(2)由圖示：這列波的波長久二4m又：八 t二-T=0.7 s4得 T=0.4s由波速公式：v二二二三二10m/sT 0.4 s第一個波峰到Q點的距離為x=11m,振動傳到Q點需2.5個周期，因質(zhì)點起振方 向向上，第一次到達波峰再需-周期，故t=2.5T+-T=1.1s44振動傳到P點需一個周期，所

10、以當(dāng)Q點第一次出現(xiàn)波峰時,P點已振動了 2個周 24期，則P點通過的路程為s=2- x 4A=9A=0.9m。4答案：（1）-0.5sin20n t 10m/s 1.1 s 0.9 m 【方法技巧】橫波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向判斷“三法”“上、下坡”法：沿著波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時 質(zhì)點向上振動。fy/cm同側(cè)法：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在波的圖像的同一側(cè)。I。土一的傳播方向質(zhì)點振動方向微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D像進行一微小平移，再由x軸上某一位 置的兩波形曲線上的點來判斷。,y/cmV么5平移后的波形/時刻波形【解析】根據(jù)OA三可知入射角為30 ,由折射定

11、律可得它從球面射出時的 出射角0=60。若換用一束紫光同樣從A點射向該球體，由于紫光的折射率大 于藍光的折射率，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點與C點相比，位置 偏左。由振動圖像可知,質(zhì)點振動周期T=0.4s若該波從質(zhì)點A傳到質(zhì)點B,取t=0時刻分析，質(zhì)點A經(jīng)平衡位置向上振動，質(zhì)點B處于波谷,則x=n入+一入（n=0、1、2、3.） 4所以該波波長為入=一 m（n=0、1、2、3.） 4n+ 1 4n+ 1因為有入3.0m的條件，所以取n=0、1 當(dāng) n=0 時，入 i=16m,波速 V=?=40m/s 當(dāng) n=時，入 2=3.2m，波速 v2=8-0m/s 若該波從質(zhì)點B傳到質(zhì)點A,取

12、t=0時刻分析，質(zhì)點A經(jīng)平衡位置向上振動，質(zhì) 點B處于波谷，Ax=n入+上入（n=0、1、2、3.）4所以該波波長為入=二=一 m（n=0、1、2、3.） 4n+3 4n4-3因為有入3.0m的條件，所以取n=0 當(dāng)n=0時，入專m, 波速v?=坦m/s 答案：（1）60 偏左（2）見解析 【變式備選】（2013 長春二模）關(guān)于振動和波動，下列說法正確的是（）單擺做簡諧運動的周期與擺球的質(zhì)量有關(guān)部隊過橋不能齊步走而要便步走，是為了避免橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象在波的干涉中，振動加強的點位移不一定始終最大各種波均會發(fā)生偏振現(xiàn)象只有橫波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象 （2）如圖所示,OBCD為半圓柱

13、體玻璃的橫截面，OD為直徑,一 束由紅光和紫光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空斜射入玻璃次、C點為兩單色光的射出點（設(shè)光線在B、C處未發(fā)生全反射）。已知從B點 射出的單色光由O到B的傳播時間為t。若OB、OC兩束單色光在真空中的波長分別為入b、入c，試比較入b、入c的大?。ú?必說明理由）；求從C點射出的單色光由O到C的傳播時間tc?！窘馕觥窟xB、C。由T=2 n，-知,A錯誤;為防止橋的固有頻率與人齊步走的 頻率接近，發(fā)生共振,故要求便步走,B正確；振動加強點的振幅加大，但仍處于振 動之中，位移在不停變化,C正確；偏振是橫波特有的現(xiàn)象,D錯誤;橫波和縱波都 可以發(fā)生干涉現(xiàn)象，故E錯誤。由于OB偏

14、折比OC偏折更多，所以入B入c。如圖，作界面OD的法線MN,設(shè)圓柱體直徑為由入射角為。，折射角分別為Ob、 0C,連接 DB、DC, 由折射定律得 n=C 日in :-%=氣=二sin0E=sinOc所以tC=t答案：(1)B、C (2)入/入。t【解析】選A、B。由振動圖像可判斷t=0時刻P質(zhì)點是向下振動的，即在 簡諧波圖像上的P質(zhì)點的振動方向是向下的，由此判定波是從左向右傳播的,A正 確;質(zhì)點P振動一個周期，波在介質(zhì)中要傳播一個波長，由振動圖像看出，質(zhì)點P 振動周期T=0.5s，則振動頻率即波的頻率f=2Hz,B正確；由波的圖像可知，波長 入=6m，則波速為：vf f=12m/s,C錯誤；

15、由于P、D兩質(zhì)點相距半個波長,在振動 過程中它們的振動步調(diào)總相反，位移和速度總是等大反向，故D錯誤。題目沒有指明波的傳播方向，因此有左、右傳播方向兩種可能性。若波向右傳播，則在t=0.05s內(nèi)傳播的距離 x =(n+-)入，n=0、1、2、.4此時波速的通式為 v=(n+-) x_=(160n+40)m/s,t 40.05n=0、1、2、.若波向左傳播，則在t=0.05s內(nèi)傳播的距離 x=(n+二)入，n=0、1、2、.4此時波速的通式為：v=(160n+120)m/s,n=0、1、2、.若波速v=280m/s ,在七=0.05s內(nèi)傳播的距離為 x=v t=280 x 0.05=14(m)=即傳播方向向左。4由波形知，波再向左傳 x=7m，可使P點第一次