2025版高考物理二輪復(fù)習(xí)第1部分專題突破方略專題8振動與波光學(xué)試題

第一部分專題八振動與波光學(xué)1.(2024·廣西南寧二模)(1)一同學(xué)在探究單擺的運動規(guī)律時，測得單擺20次全振動所用的時間為60s．已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮＝9.80m/s2，則ACD.A．該單擺做簡諧運動時，在速度增大的過程中回復(fù)力肯定減小B．該單擺做簡諧運動的周期為1.5sC．該單擺的擺長約為2.25m(π2≈9.8)D．若把該單擺放在月球上，則其搖擺周期變大E．若把該單擺的擺長減小為原來的一半，則其振動的周期為3eq\r(2)s(2)如圖所示，半徑R＝10cm的四分之一圓弧形玻璃磚平放在水平木板上，一細(xì)束單色光從A點平行于木板射入玻璃磚，經(jīng)玻璃磚折射后射到水平木板上的F點，測得A點到圓弧圓心O點的距離為6cm，F(xiàn)點到圓弧的左端點B的距離為6cm.①求玻璃磚的折射率；②若將入射光線平行木板上下移動，當(dāng)射入玻璃磚的入射點移動到D點(圖中未畫出)時，圓弧面上恰好沒有光線射出，求A、D兩點的距離．【解析】(1)本題考查單擺的運動規(guī)律，目的是考查學(xué)生的理解實力．單擺的速度越大，距平衡位置越近，回復(fù)力越?。晒絋＝eq\f(t,n)，解得T＝3s，由公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，解得l＝2.25m．由于月球上的重力加速度較小，所以周期變大．把擺長減小為原來的一半，則T′＝2πeq\r(\f(l,2g))，解得T′＝eq\f(3\r(2),2)s.(2)本題考查光的折射定律和全反射，目的是考查學(xué)生的分析綜合實力．①光路如圖所示設(shè)光線從E點折射出來時的入射角為θ，則有sinθ＝eq\f(6,10)＝0.6由幾何關(guān)系可知，AE＝8cm，OF＝16cm則三角形OFE為等腰三角形，當(dāng)線從E點折射出去的折射角等于入射角的2倍，則有n＝eq\f(sin2θ,sinθ)解得n＝1.6.②光線從D點射入，射到圓弧面上的入射角的正弦值sinC＝eq\f(1,n)時恰好發(fā)生全反射，從圓弧面上看不到光線射出，則有sinC＝eq\f(OD,R)＝eq\f(1,n)解得OD＝6.25cm則圓弧面上恰好沒有光線射出時，A，D兩點的距離AD＝0.25cm.2．(2024·安徽宣城二模)(1)下列說法正確的是(ADE)A．物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關(guān)B．簡諧運動的圖像描述的是振動質(zhì)點的軌跡C．兩列波在介質(zhì)中疊加，肯定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C，則該介質(zhì)的折射率等于eq\f(1,sinC)E．遙感技術(shù)中利用了紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線來探測被測物體的特征(2)振源處于x軸原點處，分別向x軸正方向和負(fù)方向形成兩列簡諧橫波，在x軸上有兩點P和Q，P點在x軸的負(fù)半軸，坐標(biāo)為－4m，Q點在x軸的正半軸，坐標(biāo)為＋6m，它們的振動圖像分別是圖甲和圖乙．①寫出這列波波長的表達(dá)式．②求出這列波傳播的最大速度．【解析】(1)物體做受迫振動時，其振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，與固有頻率無關(guān)，故A正確；簡諧運動的圖像描述的是質(zhì)點的位移隨時間改變的規(guī)律，不是振動質(zhì)點的軌跡，故B錯誤；兩列波在介質(zhì)中疊加，只有頻率相同，相位差恒定才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故C錯誤；依據(jù)公式n＝eq\f(1,sinC)可知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C，則該介質(zhì)的折射率等于eq\f(1,sinC)，故D正確；任何物體都能放射紅外線，且放射紅外線的強度與溫度有關(guān)，遙感技術(shù)中就是利用了紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線來探測被測物體的特征，故E正確．故選ADE.(2)①從圖像可知振源的周期為T＝0.4s，P和Q的相位始終相反，P點和它的對稱點P′振動相同，Δx＝OQ－OP′＝2mΔx＝kλ＋eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)得λ＝eq\f(4,2k＋1)(k＝0,1,2,3，…)②當(dāng)波長最大時：k＝0，λm＝4m由v＝eq\f(λ,T)得：vm＝10m/s3．(2024·貴州盤州二模)(1)如圖，實線為一列簡諧橫波在t1＝0.2s時刻的波形圖，虛線為t2＝1.1s時刻的波形圖．①若波速為100m/s，則平衡位置位于x＝20m處的質(zhì)點t1時刻的運動方向為沿y軸負(fù)方向(填“y軸正方向”或“y軸負(fù)方向”)；②若t1～t2時間內(nèi)，平衡位置位于x＝20m處的質(zhì)點通過的路程為0.7m，則波的傳播方向為沿x軸正方向(填“x軸正方向”或“x軸負(fù)方向”)，波速為77.8m/s(保留1位小數(shù))．(2)半徑為R的半球形透亮體截面如圖，AB為直徑，O為圓心，其折射率為eq\f(\r(6),2).一細(xì)束光從圓周上某點射入透亮體，經(jīng)兩次折射后沿平行于BA方向從圓周上的P點射出．已知∠AOP＝60°，真空中的光速為c，求①出射光線與入射光線延長線間的夾角；②光通過透亮體所用的時間．【解析】(1)在t1～t2時間內(nèi)，波傳播的距離Δx＝vΔt，eq\f(Δx,λ)＝2eq\f(1,4)，所以波沿x軸負(fù)方向傳播，平衡位置位于x＝20m處的質(zhì)點t1時刻的運動方向沿y軸負(fù)方向；eq\f(S,A)＝7，故Δt＝1eq\f(3,4)T，t1時刻平衡位置位于x＝20m處的質(zhì)點沿y軸正方向運動，即波沿x軸正方向傳播．波速v＝eq\f(λ,T)＝77.8m/s.(2)①設(shè)光在射出圓面時折射角為i，入射角為α，光路如圖i＝60°①由折射定律n＝eq\f(sini,sinα)②設(shè)從圓面射入時的入射角為γ，折射角為ββ＝α＝45°③射入圓面時，由折射定律得n＝eq\f(sinγ,sinβ)④γ＝60°⑤由幾何關(guān)系得δ＝30°⑥②設(shè)光在透亮體中通過的距離為l，由幾何關(guān)系得l＝eq\r(2)R⑦光透亮中的速率為v，v＝eq\f(c,n)⑧設(shè)光在透亮體內(nèi)經(jīng)驗的時間為t，則t＝eq\f(l,v)⑨代入數(shù)據(jù)得t＝eq\f(\r(3)R,c)4．(2024·江西吉安五校二模)(1)下列說法正確的是BCDA．由v＝λf可知機械波的傳播速率由波長和頻率共同確定B．機械波在經(jīng)過不同介質(zhì)的界面時會發(fā)生反射和折射C．“彩超”利用多普勒效應(yīng)比較反射波相對入射波頻率的改變可測出人體血液流淌的速度D．在雙縫干涉試驗中，雙縫間距和雙縫到光屏距離肯定時，干涉條紋間距與波長成正比E．太陽光下的油膜呈彩色是太陽白光經(jīng)油膜發(fā)生的色散(2)用某種材料制作的橫截面為正三角形的三棱鏡，截面邊長和棱鏡長均為l.在三棱鏡內(nèi)部的正中位置有一個點光源S，若在三角形端面貼上黑色圓紙片，讓點光源發(fā)出的光僅經(jīng)一次折射不能從三角形端面射出，滿意要求的最小圓紙片恰好與三角形的三邊相切．①求材料的折射率n；②若在5個面上都貼上黑色圓紙片而讓光源發(fā)出的光僅經(jīng)一次折射都不能從三棱鏡表面射出，求三棱鏡的三角形端面和正方形側(cè)面所用最小紙片總面積之比k.【解析】(1)機械波的傳播速率由介質(zhì)性質(zhì)確定，與波的波長和頻率無關(guān)，選項A錯誤；機械波和光波一樣，在界面處會發(fā)生反射和折射，選項B正確；“彩超”原理是利用多普勒效應(yīng)比較反射波相對入射波頻率的改變來檢查身體狀況和測定血液流速的，選項C正確；由雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f(L,d)λ可知選項D正確；太陽光下的油膜呈彩色是薄膜干涉產(chǎn)生的，選項E錯誤．(2)①光源到端面的距離為eq\f(1,2)l，端面圓紙片的半徑為r＝eq\f(1,2)ltan30°①點光源發(fā)出的光恰好在紙片邊緣發(fā)生全反射，因此有n＝eq\f(sin90°,sinC)②sinC＝eq\f(r,\r(r2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)l))2))③解得n＝2④②由③式知臨界角C＝30°，光源到三個側(cè)面的距離d＝r⑤設(shè)側(cè)面上紙片半徑為r′，則tan30°＝eq\f(r′,r)⑥k＝eq\f(2r2,3r′2)⑦解得k＝25.(2024·安徽黃山一模)(1)如圖所示，一橫截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡，兩種顏色不同的可見光細(xì)光束a、b，垂直于斜邊從空氣射向玻璃，光路如圖所示，則下列說法正確的是(CDE)A．玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率B．a(chǎn)光和b光由空氣進入玻璃棱鏡后頻率都變小C．a(chǎn)光和b光在玻璃中傳播時a光的波長小于b光的波長D．在相同條件下進行雙縫干涉試驗，a光的條紋間距比b光小E．a(chǎn)光和b光以相同的入射角由玻璃射向空氣，若漸漸增大入射角，則a光先發(fā)生全反射(2)如圖所示，一列簡諧橫波在沿x軸方向傳播的過程中，波形由實線變?yōu)樘摼€經(jīng)驗的時間Δt＝1.0s.①若該列波沿x軸正方向傳播，且在Δt時間內(nèi)傳播的距離小于波長，求傳播速度；②若該列波沿x軸負(fù)方向傳播，求傳播速度的可能值．【解析】(1)由圖可知，經(jīng)過玻璃棱鏡后a光的偏折程度比b光大，所以玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率，即na>nb，選項A錯誤；光的頻率由光源確定，與介質(zhì)無關(guān)，所以a光和b光由空氣進入玻璃棱鏡后頻率都不變，選項B錯誤；傳播速度由介質(zhì)確定，所以a光和b光在玻璃中傳播時傳播速度相同，因為na>nb，所以fa>fb，依據(jù)v＝eq\f(λ,T)＝λf可知在玻璃中傳播時a光的波長小于b光的波長，選項C正確；雙縫干涉的條紋間距與波長成正比，所以在相同條件下進行雙縫干涉試驗，a光的條紋間距比b光小，選項D正確；依據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，na>nb可知a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空氣，若漸漸增大入射角，則a光先發(fā)生全反射，選項E正確，故選CDE.(2)