高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)14 振動(dòng)和波動(dòng) 光及光的波動(dòng)性-人教版高三物理試題

專題限時(shí)集訓(xùn)(十四)振動(dòng)和波動(dòng)光及光的波動(dòng)性(建議用時(shí)：40分鐘)1．(12分)(2016·南通模擬)(1)下列四幅圖分別對應(yīng)四種說法，其中正確的是__________．A．圖A中，若勻速拉動(dòng)木板的速度較大，則由圖象測得簡諧運(yùn)動(dòng)的周期較大B．由圖B可知，系統(tǒng)的固有頻率為f0C．頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，這種現(xiàn)象叫做波的干涉D．泊松亮斑是小孔衍射形成的圖樣(2)某橫波在介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，t＝0時(shí)刻時(shí)波源O開始振動(dòng)，振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，圖示9為t＝0.7s時(shí)的波形圖，已知圖中b點(diǎn)第二次出現(xiàn)在波谷，則該橫波的傳播速度v＝__________m/s；從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，圖中c質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為__________m.圖9(3)一半徑為R的eq\f(1,4)球體放置在水平面上，球體由折射率為eq\r(3)的透明材料制成．現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖10所示．已知入射光線與桌面的距離為eq\f(\r(3)R,2).求出射角．圖10【解析】(1)演示簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象實(shí)驗(yàn)中，若勻速拉動(dòng)木板的速度較大，會(huì)導(dǎo)致圖象的橫標(biāo)變大，但對應(yīng)的時(shí)間仍不變，簡諧運(yùn)動(dòng)的周期與單擺的固有周期相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率f跟固有頻率f0相同時(shí)，才出現(xiàn)共振現(xiàn)象，振幅才最大，跟固有頻率f0相差越大，振幅越小，B項(xiàng)正確；頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，C項(xiàng)正確；泊松亮斑是光繞過圓形擋板后衍射形成的圖樣，D項(xiàng)錯(cuò)誤．(2)由題意知：eq\f(T,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,4)＋T))＝0.7s，得該波的周期為T＝0.4s由圖知波長為λ＝4m，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝10m/s橫波在介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，圖示時(shí)刻c質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，則c質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為y＝－Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t))＝－0.03sineq\f(2π,0.4)t＝－0.03sin5πt(m)．(3)設(shè)入射光線與eq\f(1,4)球體的交點(diǎn)為C，連接OC，OC即為入射點(diǎn)的法線．因此，圖中的角α為入射角．過C點(diǎn)作球體水平表面的垂線，垂足為B.依題意，有：∠COB＝α又由幾何關(guān)系得sinα＝eq\f(\r(3),2) ①設(shè)光線在C點(diǎn)的折射角為β，由折射定律得：eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3) ②由①②式得：β＝30° ③由幾何關(guān)系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ(見圖)為30°.由折射定律得：eq\f(sinθ,sinγ)＝eq\r(3) ④因此sinθ＝eq\f(\r(3),2)，解得θ＝60°【答案】(1)BC(2)10y＝－0.03sin5πt(3)60°2．(12分)(2014·江蘇高考T12(B))(1)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到圖11甲所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖乙所示．他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是________．圖11A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源(2)在“探究單擺的周期與擺長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材后，把單擺從平衡位置拉開一個(gè)很小的角度后釋放，同時(shí)按下秒表開始計(jì)時(shí)，當(dāng)單擺再次回到釋放位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，將記錄的這段時(shí)間作為單擺的周期．以上操作中有不妥之處，請對其中兩處加以改正．(3)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉．電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖12所示．一束光以入射角i從a點(diǎn)入射，經(jīng)過折射和反射后從b點(diǎn)出射．設(shè)鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h.取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時(shí)間t.圖12【解析】根據(jù)光的干涉規(guī)律、單擺的擺動(dòng)、光的折射定律和光的傳播規(guī)律解題．(1)在雙縫干涉中，相鄰明條紋間的距離Δx＝eq\f(l,d)λ，由題圖知干涉條紋間距變寬，故可增大l、λ或減小d.根據(jù)c＝λν知要增大λ，應(yīng)減小ν.選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．(2)①應(yīng)在擺球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)；②應(yīng)測量單擺多次全振動(dòng)的時(shí)間，再計(jì)算出周期的測量值．(或在單擺振動(dòng)穩(wěn)定后開始計(jì)時(shí))(3)設(shè)光在鱗片中的折射角為γ，折射定律sini＝nsinγ在鱗片中傳播的路程l1＝eq\f(2d,cosγ)，傳播速度v＝eq\f(c,n)，傳播時(shí)間t1＝eq\f(l1,v)解得t1＝eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))同理，在空氣中的傳播時(shí)間t2＝eq\f(2h,ccosi)則t＝t1＋t2＝eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))＋eq\f(2h,ccosi).【答案】(1)B(2)見解析(3)eq\f(2n2d,c\r(n2－sin2i))＋eq\f(2h,ccosi)3．(12分)(2016·江蘇徐州高三考前模擬)(1)下列說法正確的是__________．A．超聲波的頻率比普通聲波的頻率大，更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象B．市場上加工烤鴨的遠(yuǎn)紅外烤箱，其加熱作用主要是靠紫外線來實(shí)現(xiàn)的C．光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，折射角的大小只取決于兩種介質(zhì)的性質(zhì)D．根據(jù)狹義相對論，一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比靜止時(shí)要小一些(2)一列橫波沿x軸正方向傳播，在介質(zhì)中只存在eq\f(3,4)波長的波形．某時(shí)刻恰好到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)處，如圖13所示．此波傳到x＝20cm的P點(diǎn)時(shí)，處于原點(diǎn)O的質(zhì)點(diǎn)所通過的路程為__________cm，該時(shí)刻的位移是__________cm.圖13(3)如圖14所示，折射率n＝eq\r(3)的半圓形玻璃磚半徑R＝20cm，屏幕MN與玻璃磚的直徑AB垂直，A點(diǎn)剛好與屏幕接觸，激光束a以入射角i＝30°射向玻璃磚的圓心O點(diǎn)，在屏幕上形成兩個(gè)光斑，求這兩個(gè)光斑之間的距離．圖14【解析】(1)因普通聲波的波長比超聲波長，則普通聲波比超聲波更易發(fā)生衍射，A項(xiàng)錯(cuò)誤；紅外線有明顯的熱效應(yīng)，遠(yuǎn)紅外烤箱根據(jù)紅外線具有熱效應(yīng)特點(diǎn)制成的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；折射角與兩種介質(zhì)的性質(zhì)和光的頻率都有關(guān)系，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)知，一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿其長度總比桿靜止時(shí)的長度小，D項(xiàng)正確．(2)根據(jù)圖象可知，波長λ＝4cm，振幅A＝2cm，x＝20cm＝5λ，則此波傳到x＝20cm的P點(diǎn)時(shí)原點(diǎn)O點(diǎn)振動(dòng)了5個(gè)周期，O點(diǎn)靜止在平衡位置，位移為0，所通過的路程為：s＝5×4A＝40cm.(3)作出光路如圖所示，折射光線為OC，由折射定律有eq\f(sinα,sini)＝n解得折射角α＝60°兩個(gè)光斑CD間距離L＝R(tan60°＋tan30°)＝eq\f(4\r(3),15)m.【答案】(1)D(2)400(3)eq\f(4\r(3),15)m4．(12分)(2016·江蘇揚(yáng)州四模)(1)下列說法正確的是__________．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702069】A．聲波與無線電波都是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播B．水面上的油膜在陽光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色，這是由于光的衍射造成的C．狹義相對論認(rèn)為時(shí)間與空間、物體的運(yùn)動(dòng)無關(guān)D．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源和觀察者的運(yùn)動(dòng)無關(guān)(2)如圖15所示，一個(gè)eq\f(1,4)透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)．已知∠BOC＝30°，∠BCO＝30°，該球體對藍(lán)光的折射率為__________；若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)水平射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置__________(選填“偏左”“偏右”或“不變”)．圖15(3)如圖16所示，一列簡諧波在均勻介質(zhì)中傳播，圖甲表示t＝0時(shí)刻的波形圖，圖乙表示圖甲中質(zhì)點(diǎn)D從t＝0時(shí)刻開始的振動(dòng)圖象．試求：甲乙圖16①這列波傳播的速度和方向；②t＝2.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P偏離平衡位置的位移．【解析】(1)聲波是機(jī)械波，無線電波是電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；水面上的油膜在陽光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色，這是由于光的干涉造成的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；狹義相對論認(rèn)為時(shí)間與空間、物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)狹義相對論的光速不變原理可知，選項(xiàng)D正確．(2)具體光路圖如下：根據(jù)幾何關(guān)系得，入射角α＝30°，β＝60°根據(jù)折射定律得，n＝eq\f(sinβ,sinα)＝eq\r(3)；紅光的折射率比藍(lán)光小，則光線射出后偏折程度減小，即β變小，所以從球體射出后落到水面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置偏右．(3)①由甲圖知波長λ＝6m，由乙圖知周期T＝4s所以波速v＝eq\f(λ,T)＝1.5m/s傳播方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向．②質(zhì)點(diǎn)P的簡諧運(yùn)動(dòng)方程為y＝10sineq\f(π,2)t(cm)所以t＝2.5s時(shí)，y＝－5eq\r(2)cm.【答案】(1)D(2)eq\r(3)偏右(3)①1.5m/s傳播方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向②－5eq\r(2)cm5．(12分)(2016·江蘇淮安高三檢測)(1)下列說法正確的是__________．A．電磁波是由均勻變化的電場或磁場產(chǎn)生的B．紫光在水中的傳播速度比紅光在水中的傳播速度小C．光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上會(huì)發(fā)生全反射D．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由綠光變?yōu)榧t光，則干涉條紋間距變寬(2)一列簡諧橫波由O點(diǎn)沿x軸正向傳播如圖17所示，經(jīng)時(shí)間t＝6.0×10－2s振動(dòng)從O點(diǎn)傳播到A點(diǎn)，OA兩點(diǎn)間的距離為3m．當(dāng)這列波進(jìn)入AB區(qū)域時(shí)，它的傳播速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則這列波在OA區(qū)域內(nèi)的頻率為__________Hz，在AB區(qū)域內(nèi)的波長為__________m.圖17(3)如圖18所示，△ABC為直角三棱鏡的橫截面，∠ABC＝30°.有一細(xì)光束MN射到AC面上，且MN與AC的夾角也為30°，該光束從N點(diǎn)進(jìn)入棱鏡后再經(jīng)BC面反射，最終從AB面上的O點(diǎn)射出，其出射光線OP與BC面平行．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702070】圖18①作出棱鏡內(nèi)部的光路圖(不必寫出作圖過程)②求出此棱鏡的折射率．【解析】(1)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波是由周期性變化的電場與周期性變化的磁場交替變化而產(chǎn)生的，均勻變化的電場或磁場不能產(chǎn)生電磁波，A項(xiàng)錯(cuò)誤；紫色光的頻率大于紅色光的頻率，所以紫色光的折射率大于紅色光的折射率，根據(jù)v＝eq\f(c,n)可知，折射率大的紫光在水中的傳播速度比紅光在水中的傳播速度小，B項(xiàng)正確；光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上會(huì)發(fā)生全反射，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由綠光變?yōu)榧t光，光的波長變大，根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可知，干涉條紋間距變寬，D項(xiàng)正確．(2)設(shè)OA段的波長為λ1，周期為T1，由圖看出，eq\f(3,2)λ1＝3m，解得：λ1＝2m.eq\f(3,2)T1＝6×10－2s，解得：T1＝4×10－2s，則頻率f1＝eq\f(1,T1)＝25Hz.OA段的波速為v1＝eq\f(λ1,T1)＝eq\f(2,0.04)m/s＝50m/s.AB段：波速為v2＝3v1＝150m/s，頻率不變，波長為：λ2＝eq\f(v2,f)＝eq\f(150,25)m＝6m.(3)①在AC面折射，在BC面全反射，最后在AB面折射，畫出光路圖，如圖所示：②由幾何關(guān)系，有：∠1＝60°∠5＝60°∠4＝60°－∠2根據(jù)折射定律，有：n＝eq\f(sin60°,sin∠2)n＝eq\f(sin60°,sin60°－∠2)故∠2＝60°－∠2∠2＝30°故n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).【答案】(1)BD(2)256(3)①作出棱鏡內(nèi)部的光路圖，如解析圖所示②eq\r(3)6．(12分)(2016·江蘇南京高三二模)(1)下列說法正確的是__________．A．用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度利用了光的干涉現(xiàn)象B．一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分解為各種單色光是光的衍射現(xiàn)象C．在高速運(yùn)動(dòng)飛船中的人看到地面任意兩點(diǎn)距離均變短D．紅光在水中傳播的速度大于紫光在水中傳播的速度(2)如圖19所示，一列沿＋x方向傳播的簡諧橫波在t＝0時(shí)刻剛好傳到x＝6m處，已知波速v＝10m/s，則圖中P點(diǎn)開始振動(dòng)的方向沿__________(選填“＋y”或“－y”)方向，在x＝21m的點(diǎn)在t＝__________s第二次出現(xiàn)波峰．圖19(3)如圖20所示，某復(fù)合光經(jīng)過半圓形玻璃磚后分成a、b兩束光，其中光束a與法線的夾角為60°，光束b與法線的夾角為45°，已知光在真空中的速度c＝3.0×108m/s.圖2