江蘇省高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前搶分必做終極猜想27 對振動和波及光學(xué)問題的考查

PAGEPAGE4終極猜想二十七(八十二)對振動和波及光學(xué)問題的考查(本卷共4小題，滿分60分．建議時間：30分鐘)命題專家寄語本部分為選考內(nèi)容，考試中一般通過一道題考查多個概念、規(guī)律，經(jīng)常將機械振動與機械波整合考查，重點是波的圖象、振動圖象相結(jié)合進(jìn)行命題；在光學(xué)的考查中，多以折射率、全反射為考查重點，正確做出光路圖是考查的重要技能之一.1．(1)香港中文大學(xué)第三任校長高錕榮獲了2009年諾貝爾物理學(xué)獎．諾貝爾獎委員會高度評價了高錕的貢獻(xiàn)，評委會指出：高錕1966年發(fā)現(xiàn)如何通過光學(xué)玻璃纖維遠(yuǎn)距離傳輸光信號的工作，成為今日電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)運行的基石．下列關(guān)于“光纖”及原理的說法中，正確的是 ()．A．光纖通信具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強等優(yōu)點B．光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理C．實用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射D．當(dāng)今，在信號的傳輸領(lǐng)域中，光纖電纜(“光纜”)已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)的銅質(zhì)“電纜”，成為傳播信息的主要工具，是互聯(lián)網(wǎng)的骨架，并已聯(lián)接到普通社區(qū)(2)如圖1所示，一彈簧振子在MN間沿光滑水平桿做簡諧運動，坐標(biāo)原點O為平衡位置，MN＝8cm.從小球經(jīng)過圖中N點時開始計時，到第一次經(jīng)過O點的時間為0.2s，則小球的振動周期為________s，振動方程的表達(dá)式為x＝________cm.圖12．(1)下列說法中正確的是 ()．A．同種介質(zhì)中，光的波長越短，傳播速度越快B．泊松亮斑有力地支持了光的微粒說，楊氏干涉實驗有力地支持了光的波動說C．某同學(xué)在測單擺的周期時將全振動的次數(shù)多記了一次，則測出的周期偏小D．靜止在地面上的人觀察一條沿自身長度方向高速運動的桿，觀察到的長度比桿靜止時的短(2)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，在t＝0時刻波剛好傳播到x＝6m處的質(zhì)點A，如圖2所示，已知波的傳播速度為48m/s.請回答下列問題：圖2①從圖示時刻起再經(jīng)過________s，質(zhì)點B第一次處于波峰；②寫出從圖示時刻起質(zhì)點A的振動方程為________cm.(3)如圖3為一塊直角三棱鏡，頂角A為30°.一束激光沿平行于BC邊的方向射向直角邊AB，并從AC邊射出，出射光線與AC邊夾角也為30°.則該激光在棱鏡中的傳播速度為多少？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖33．(1)下列說法中正確的是 ()．A．光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波B．全息照相利用了激光相干性好的特性C．光導(dǎo)纖維傳播光信號利用了光的全反射原理D．光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變大(2)如圖4所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，波的傳播速度v＝2m/s，試回答下列問題：圖4①x＝4m處質(zhì)點的振動函數(shù)表達(dá)式y(tǒng)＝________cm；②x＝5m處質(zhì)點在0～4.5s內(nèi)通過的路程s＝________cm.(3)如圖5所示，直角三角形ABC為一三棱鏡的橫截面，∠A＝30°.一束單色光從空氣射向BC上的E點，并偏折到AB上的F點，光線EF平行于底邊AC.已知入射方向與BC的夾角為θ＝30°.試通過計算判斷光在F點能否發(fā)生全反射．圖54．(1)下列說法中正確的是 ()．A．當(dāng)觀察者朝著靜止的聲源運動時，接收到的聲音頻率低于聲源發(fā)出的頻率B．在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，測周期時應(yīng)從擺球運動到最低點開始計時C．全息照片往往用激光來拍攝，主要是利用激光的平行度好的特點D．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的(2)有一列簡諧橫波在彈性介質(zhì)中沿x軸正方向以速率v＝10m/s傳播，某時刻的波形如圖6所示，則該波的周期T＝________s；質(zhì)點A在1s內(nèi)通過的路程為________m；若將圖示時刻作為t＝0時刻，質(zhì)點A的振動方程為y＝________m.圖6(3)如圖7所示，某種透明液體的折射率為n，在液面下深為h處有一點光源S，現(xiàn)用一不透光的圓形薄板置于液面，其圓心O在S的正上方．要使觀察者從液面上任一位置都不能看到點光源S，則該圓形薄板的半徑R至少為多大？圖7參考答案1．(1)AD(2)0.84coseq\f(5π,2)t2．解析(3)由幾何關(guān)系得：β＝∠A＝30°，α＝90°－30°＝60°，折射率n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3).激光在棱鏡中傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3×108,\r(3))m/s＝1.7×108m/s.答案(1)CD(2)①0.5②y＝－2sin12πt(3)1.7×1083．解析(1)考查波的基本知識，光是橫波，光的雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，紫光比紅光波長短，則Δx變小，所以A、D錯．(2)從波形圖來看，振幅A＝5cm,4m處質(zhì)點此時向y軸負(fù)方向振動，此外振動周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(4,2)s＝2s，所以ω＝πrad/s，則振動方程為y＝－5sin(πt)cm.(3)光線在BC界面的入射角θ1＝60°、折射角θ2＝30°，根據(jù)折射定律得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).由幾何關(guān)系知，光線在AB界面的入射角為θ3＝60°.而棱鏡對空氣的臨界角C的正弦值sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，則在AB界面的入射角θ3>C，所以光線在F點將發(fā)生全反射．答案(1)BC(2)①－5sinπt②45(3)光線在F點將發(fā)生全反射．4．解析(1)根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源與觀察者相對靠近時，f收>f發(fā)，得A錯；全息照片主要利用的是激光的相干性好的特點，C錯．(2)據(jù)圖象信息可知λ＝1m，據(jù)v＝eq\f(λ,T)，得T＝0.1s．質(zhì)點不隨波遷移，在平衡位置附近來回振動．路程d＝4Aeq\f(t,T)＝20m．將圖象作為0時刻，A點的振動從平衡位置開始為正弦，即y＝Asinωt得y＝－0.5sin20πt(m