2021屆新高考物理二輪復(fù)習(xí) 8 振動(dòng)和波動(dòng)　光 作業(yè)

第一部分專題八

_____________________________________________ZHUANTlYANLIANSUTlSHENG

專題演練?速提fT

1.(2020?四川綿陽四模)(1)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，在玻璃

磚底面上的入射角為。經(jīng)折射后射出外方兩束光線，貝IJ(ACE)

A.在真空中，。光的波長小于方光的波長

B.在玻璃中，a光的波長大于6光的波長

C.在玻璃中，”光的傳播速度小于6光的傳播速度

D.若改變光束的入射方向使。角逐漸減小，則折射光線6首先消失

E.若改變光束的入射方向使9角逐漸變大，則折射光線。首先消失

(2)同一種均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡諧橫波上有兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)M和M其平衡位置分

別是加=10cm和加=22cm.h=14s時(shí)刻，M離開平衡位置的位移是2cm,N在波峰；介=

16s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M第一次回到平衡位置；f3=20s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)N第一次回到平衡位置.求：

①簡諧橫波的波長：

②質(zhì)點(diǎn)M離開平衡位置的位移y與時(shí)刻t的關(guān)系式.

【答案】⑵①72cm②y=4sinG^L%)cm(f24s)

【解析】(1)光線”的偏折程度大，則。光的折射率大，說明。光的頻率高，根據(jù)c=人,

“光在真空中的波長較短，故A正確；由。="可知，由于。光的折射率大，則在玻璃中，a

光的傳播速度小于6光的傳播速度，由。=%可知，由于在玻璃中，a光的傳播速度小于/，光

的傳播速度且a光的頻率高，則在玻璃中，a光的波長小于。光的波長，故B錯(cuò)誤，C正確；

若改變光束的入射方向使，角逐漸減小，則兩光都不能發(fā)生全反射即都不會(huì)消失，故D錯(cuò)誤；

由公式sinC=：可知，由于。光的折射率大，則。光的臨界角小，所以改變光束的入射方向使

。角逐漸變大，則折射光線a首先消失，故E正確.故選ACE.

(2)①質(zhì)點(diǎn)N,A=14s時(shí)刻在波峰，/=2()s時(shí)刻第一次回到平衡位置，經(jīng)過了四分之一

個(gè)周期，設(shè)簡諧波的周期為T,則h

解得7=24s

72=16s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M第一次回到平衡位置，,3=20s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N第一次回到平衡位置，

即波從M到N經(jīng)過的時(shí)間為h~t2,設(shè)波速為V,則0="

行一，2

解得0=3cm/s

設(shè)簡諧橫波的波長為九則人解得九=72cm

(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)M振幅為A,初相位為八則質(zhì)點(diǎn)M離開平衡位置的位移x與時(shí)刻，的關(guān)系式

是

y=Asin("^v+0)

將質(zhì)點(diǎn)M在力=14s時(shí)刻位移2cm,f2=16s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M第一次回到平衡位置，代入有2

=Asin借X14+，

O=Asin(|^X16+°)

7T

解得A=4cm,p=-1

則)，=0(00W4s)

所以y=4sin倍f—1n:)cm(f》4s)

2.(2020?安徽馬鞍山質(zhì)監(jiān))

(1)如圖所示，在某均勻介質(zhì)中的一條直線上有兩個(gè)振源A、B,相距6m,C點(diǎn)在A、B

的中間位置.，=0時(shí)，A、B以相同的頻率開始振動(dòng)，且都只振動(dòng)一個(gè)周期，振幅也相同，圖

甲為A的振動(dòng)圖像，乙為B的振動(dòng)圖像.h=0.3s時(shí)，A產(chǎn)生的向右傳播的波與B產(chǎn)生的向左

傳播的波在C點(diǎn)相遇，則下列說法正確的是(BDE)

A.兩列波的頻率都是0.2Hz

B.兩列波在A、8間的傳播速度大小為10m/s

C.兩列波的波長都是4m

D.在兩列波相遇過程中，中點(diǎn)C為振動(dòng)減弱點(diǎn)

E.f2=0.7s時(shí)，8經(jīng)過平衡位置且振動(dòng)方向向下

（2）如圖所示，甲、乙兩塊透明介質(zhì)，折射率不同，截面為9圓周，半徑均為R,對(duì)接成半

圓.一光束從A點(diǎn)垂直射入甲中，0A瀉R,在8點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，從乙介質(zhì)。點(diǎn)（圖中未

畫出）射出時(shí)，出射光線與8。連線間夾角為15。.己知光在真空中的速度為c,求：

①乙介質(zhì)的折射率;

②光由B到。傳播的時(shí)間.

交（2+小火

【解析】（1）由圖可知，兩列波的周期均為T=0.2s,則頻率都是尸4=5Hz,選項(xiàng)A

r3

錯(cuò)誤；在0.3s的時(shí)間內(nèi)兩列波各傳播3m,則波速為o=；=m/s=10m/s,選項(xiàng)B正確；

兩列波的波長都是2=07=10X0.2m=2m,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因兩列波起振的方向相反，可知在

兩列波相遇過程中，中點(diǎn)C為振動(dòng)減弱點(diǎn)，選項(xiàng)D正確：,2=0.7s時(shí)，向左傳播的波在B點(diǎn)

已經(jīng)不會(huì)引起振動(dòng)；向右傳播的波傳到x=7m的位置且該處質(zhì)點(diǎn)由平衡位置向上振動(dòng)，此時(shí)

8也經(jīng)過平衡位置且振動(dòng)方向向下，選項(xiàng)E正確；故選BDE.

（2）①如圖，由幾何關(guān)系知，甲介質(zhì)中，臨界角為C,=45。

甲介質(zhì)折射率〃產(chǎn)釬

解得甲=，5

乙介質(zhì)中，光束在。點(diǎn)發(fā)生折射，入射角i=45。，折射角r=60。

得乙介質(zhì)折射率n匕=器=坐

(2)光在甲介質(zhì)中傳播速度為vr=~=^c

光在甲介質(zhì)中傳播距離為x甲

光在甲介質(zhì)中的傳播時(shí)間為/甲=-

R

解得t甲=不

光在乙介質(zhì)中傳播速度為。°=工=幸C

光在乙介質(zhì)中傳播距離為X匕

光在乙介質(zhì)中傳播時(shí)間為t乙=一

（2+?。㏑

因此光由A到D傳播的總時(shí)間為t—t甲+f匕=---4一

3.(2020?福建南平質(zhì)檢)

(1)一列簡諧橫波沿x軸傳播，波長為1.2m,周期為T,振幅為A.1=0時(shí)刻，該波波形

如圖中實(shí)線所示，此時(shí)x=0處的質(zhì)元沿y軸負(fù)向振動(dòng)，則(ACD)

A.此列波沿x軸正向傳播

B.經(jīng)過x=0.2m處的質(zhì)元傳播到x=0.8m處

C.1與時(shí)刻波形如圖中虛線所示

D.x=0處的質(zhì)元向y軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，x=0.6m處質(zhì)元向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)

E.x=0處質(zhì)元的位移為-4時(shí)，x=0.4m處質(zhì)元的位移為A

(2)如圖，一長方體透明玻璃磚在底部挖去半徑為R的半圓柱，玻璃磚長為L一束單色光

垂直于玻璃磚上表面射入玻璃磚，且覆蓋玻璃磚整個(gè)上表面，已知該單色光在玻璃磚中的折

射率為〃=啦，真空的光速c=3.0X108m/s,求：

①單色光在玻璃磚中的傳播速度；

②半圓柱面上有光線射出的表面積.

【答案】（2）@2.12X108m/s@^RL

【解析】（1"=0時(shí)刻，x=0處的質(zhì)元沿y軸負(fù)向振動(dòng)，則此列波沿x軸正向傳播，選

項(xiàng)A正確；機(jī)械波傳播的過程中，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)?=|7=237；則該時(shí)

刻波形與時(shí)刻相同，如圖中虛線所示，選項(xiàng)C正確；因?yàn)椴ㄩL為2=1.2m,則0.6m=T

A,則x=0處的質(zhì)元向y軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，x=0.6m處質(zhì)元向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確；

x=0處質(zhì)元與x=0.4m處質(zhì)元平衡位置相差0.4m不等于半個(gè)波長，則當(dāng)x=0處質(zhì)元的位移

為時(shí)，x=0.4m處質(zhì)元的位移不是A,選項(xiàng)E錯(cuò)誤；故選ACD.

（2）①由〃=溫得r=^=2.12X108m/s（結(jié)果中保留根號(hào)也給分）；

②光線經(jīng)過玻璃磚上表面到達(dá)下方的半圓柱面出射時(shí)可能發(fā)生全反射，如圖，

設(shè)恰好發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為C,由折射定律〃=總7

得C=：

則有光線射出的部分圓柱面的面積為S=2CRL

TT

得S=&RL.

4.（2020?安徽宣城調(diào)研）

（1）由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播.波源振動(dòng)的頻率為10Hz,波速

為12m/s.已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S的兩側(cè)，如圖所示，且尸、Q和S的平衡位置在

一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為12.3m、10.5m,P、。開始

振動(dòng)后，下列判斷正確的是（BDE）

sQ

A.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相同

B.P、。兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反

C.當(dāng)S恰好通過平衡位置時(shí)，P、。兩點(diǎn)也正好通過平衡位置

D.當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，尸在波谷

E.當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，。在波峰

（2）如圖所示，一玻璃柱形元件的橫截面是半徑為R的四分之一圓，圓心為。點(diǎn)，將該元

件靜置于水平桌面上.一束激光平行于桌面射入該元件，入射點(diǎn)距離水平桌面的高度為乩該

激光在此玻璃元件中的折射率〃=土.求：

①激光束在圓弧面上恰好發(fā)生全反射時(shí)d的取值；

②當(dāng)4=羋/?時(shí)，該激光束在玻璃元件內(nèi)傳播的時(shí)間.（己知光在真空中的傳播速度為c）

【答案】（2）d=，R（2）r=臂

o12

【解析】（1）波源振動(dòng)的頻率為10Hz,波速為12m/s,由波長公式m=1.2m;

3

P、。兩質(zhì)點(diǎn)距離波源的距離之差為：Ax=12.3m—10.5m=1.8m=",為半個(gè)波長的奇數(shù)倍，

所以尸、。兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相反，尸、。兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反，故A錯(cuò)誤，B正確；因

為SP=12.3m=（10+。，SQ=10.5m=（8+）所以當(dāng)S恰好通過平衡位置時(shí)，P、。兩點(diǎn)

都不在平衡位置；當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P在波谷，。在波峰位置，故C錯(cuò)誤，

DE正確；故選BDE.

（2）①如圖所示，

當(dāng)光射到圓弧面上的入射角等于臨界角時(shí)，剛好發(fā)生全反射sin

由幾何關(guān)系可得sin

A

4

解得d=-^R

②如圖所示，當(dāng)光射到圓弧面上的入射角設(shè)為月

則￡=60°

由幾何關(guān)系可得，光在介質(zhì)傳播的路程

s=^+R

s15R

t=v=~^

5.(2020?江西吉安一模)

(1)一列簡諧波在均勻介質(zhì)中傳播.甲圖表示f=0時(shí)刻的波形圖，乙圖表示甲圖中b質(zhì)點(diǎn)

從f=0開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像，則(ACE)

A.該波沿x軸正方向傳播

B.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率是4Hz

C.該波傳播的速度是8m/s

D.a質(zhì)點(diǎn)和c質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過程中任意時(shí)刻的位移都相同

E.“質(zhì)點(diǎn)和c質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過程中任意時(shí)刻的相位差不變

(2)有一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)叫“消失的硬幣”，如圖，把一枚硬幣放在裝滿水的不透明圓柱形

杯子底部中央，眼睛在杯子左上邊緣恰好可以看到整個(gè)硬幣，若把杯子里的水全部用吸管吸

走，則硬幣在視線中消失了，且眼睛恰好看到杯子的右下端，已知硬幣的直徑為乩杯子底部

的直徑為3d,杯子的高度為/?：

①求水的折射率小

②當(dāng)硬幣剛好從視線中完全消失時(shí)，液面下降的高度H.

.小+〃2h

【合案】Q)①〃②”=，

【解析】(1)由乙圖知，f=0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)6向上運(yùn)動(dòng)，在甲圖上，由波形的平移可知，

該波沿x軸正方向傳播.故A正確；由乙圖知，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為T=0.5s,則頻率為/=*=

2Hz,故B錯(cuò)誤；由甲圖知，波長2=4m,則波速為。=4=&m/s=8m/s,故C正確；a

質(zhì)點(diǎn)和c質(zhì)點(diǎn)的平衡位置相距半個(gè)波長，振動(dòng)情況總是相反，所以在振動(dòng)過程中任意時(shí)刻的位

移都相反，即相位差不變，故D錯(cuò)誤，E正確；故選ACE.

(1)①由題意可知，硬幣左端力的光線經(jīng)水面折射，從杯子左邊緣A點(diǎn)射出后恰好進(jìn)入眼

睛，折射光線的反向延長線經(jīng)過杯子右下端C點(diǎn)，如圖

設(shè)入射角為a,折射角為夕，由折射定律得

sin/?=?"sina

在RtAABC.RtAABD中，由幾何關(guān)系可得

?3d

sm外行而

2得^

3Md2+人2

解得n—

■\]9d2+lr

②如圖，設(shè)當(dāng)液面下降至MN時(shí)硬幣剛好從視線中完全消失，硬幣右端E的光線經(jīng)MN

面折射，從杯子左邊緣A點(diǎn)射出后恰好進(jìn)入眼睛，折射光線的反向延長線經(jīng)過杯子右下端C

點(diǎn)，由l\AGFs和△AMGs/\AB?？傻?/p>

p\

M

H=d_

~h=2d

解得H=E

6.（2020?東北三省四市模擬）（1）一列簡諧橫波在一均勻介質(zhì)中傳播，圖甲是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)尸

的振動(dòng)圖像.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P開始振動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)開始，f=0.15s的波形如圖乙所示，Q為介質(zhì)中的另

一質(zhì)點(diǎn).則該波的波速為0.4m/s：質(zhì)點(diǎn)P、。平衡位置之間的距離為

（2）如圖，截面為:圓環(huán)的透明材料,

。為該圓環(huán)的圓心，A8、CC是該圓環(huán)的兩端，寬度

均為d.單色光線。垂直AB從3點(diǎn)射入,光線恰好不從AO射出，而是從C點(diǎn)垂直射出.

①求該透