2020版高考物理二轮复习 专题七 选考模块 专题突破练17 振动和波 光学

2020版高考物理二轮复习 专题七 选考模块 专题突破练17 振动和波 光学

专题突破练17　振动和波　光学 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ 一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分。填正确答案标号。每个题选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得0分)‎ ‎1.‎ ‎(2018四川雅安三诊)如图甲所示,沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f,相邻两质点之间的距离均为‎2 m,各质点均静止在各自的平衡位置。t=0时刻振源a开始做简谐运动,取竖直向上为振动位移的正方向,其振动图象如图乙所示,形成的简谐横波以‎2 m/s的速度水平向右传播。则下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.波传播到质点c时,质点c开始振动的方向沿y轴正方向 B.0~4 s内质点b运动的路程为‎12 cm C.4~5 s内质点d的加速度正在逐渐减小 D.6 s时质点e第一次回到平衡位置 E.各质点都振动起来后,a与c的振动方向始终相同 ‎2.(2018辽宁丹东一模)一列简谐波在某均匀介质中沿x轴传播,从x=‎3 m处的质点a开始振动时计时,图甲为t0时刻的波形图且质点a正沿y轴正方向运动,图乙为质点a的振动图象,则下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.该波的频率为2.5 Hz B.该波的传播速率为‎200 m/s C.该波是沿x轴负方向传播的 D.从t0时刻起,a、b、c三质点中b最先回到平衡位置 E.从t0时刻起,经0.015 s质点a回到平衡位置 ‎3.(2018安徽安庆二模)下列说法中正确的是　　　　。 ‎ A.机械波在某种介质中传播,若波源的频率增大,其传播速度就一定增大 7‎ B.肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由光的干涉现象形成的 C.在波的干涉中,振动加强点的位移不一定始终最大 D.电磁波在真空中传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均相同 E.在双缝干涉实验中,其他条件不变,仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距 ‎4.(2018重庆期末)下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.在双缝干涉实验中,保持入射光的频率不变,增大双缝间的距离,干涉条纹间距也增大 B.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上滤光片,可以使景像更清晰,这是利用了光的偏振原理 C.以接近光速在竖直方向上做高速运动的球体,在水平方向上长度变短了 D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,这是利用紫外线的荧光效应 E.太阳光经过三棱镜的两次折射,会发散成彩色光带 ‎5.‎ ‎(2018陕西宝鸡二质检)如图所示,△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面,a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN(两束光关于OO'对称),在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示,下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.若光束从玻璃棱镜中射向空气,则光束b容易发生全反射 B.在玻璃棱镜中,a光的传播速度小于b光的传播速度 C.若保持b光入射点位置不同,将光束b顺时针旋转,则NO面可能有光线射出 D.用a、b光在同样的装置做“双缝干涉”实验,a光的条纹间距大 E.用a、b照射同一狭缝,b光衍射现象更明显 ‎6.(2018山西长治、运城、大同、朔州、阳泉五地联考)下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.日光灯是紫外线的荧光效应的应用 B.单摆在做受迫振动时,它的周期等于单摆的固有周期 C.机械波从一种介质进入另一种介质后,它的频率保持不变 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 E.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变 ‎7.(2018福建泉州三模)下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移 B.当波源与观察者相互远离时,观察到的波频率变小 C.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的 D.狭义相对论认为,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的 E.a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到a光的相邻亮条纹间距比b光的小,则水对a光的折射率比b光的大 ‎8.(2018山西晋中调研)以下物理学知识的相关叙述中,正确的是　　　　。 ‎ A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应 C.变化的电场周围一定产生变化的磁场 D.狭义相对论认为,在惯性参照系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关 E.在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量n次全振动的总时间时,计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜 二、计算题(本题共4个小题,共60分)‎ ‎9.(15分)(2018山东淄博模拟)简谐横波沿x轴传播,M是x轴上一质点,如图甲是质点M的振动图象。图乙中实线是t=3 s时刻的波形图象,质点M位于x=‎4 m处,虚线是再过Δt时间后的波形图象。图乙中两波峰间距离Δx=‎7.0 m。求:‎ 7‎ ‎(1)波速大小和方向;‎ ‎(2)时间Δt。‎ ‎10.(15分)(2018华南师大附中三模)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长λ≥‎80 cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=‎40 cm处的两个质点。t=0时开始观测,此时质点O的位移y=‎-8 cm,质点A处于y=‎-16 cm的波谷位置;t=0.5 s时,质点O第一次回到平衡位置,而t=1.5 s时,质点A第一次回到平衡位置。求:‎ ‎(1)这列简谐横波的周期T、波速v和波长λ;‎ ‎(2)质点A振动的位移y随时间t变化的关系式。‎ ‎11.‎ ‎(15分)(2018湖南株洲二质检)如图,三角形ABC为一直角三棱镜的横截面,有一细光束从BC边的中点射入三棱镜,且入射方向垂直于BC,该光束从AB边射出时传播方向与AC边平行。已知BC边长度为d,光在真空中传播速度为c,若不考虑AB边的反射,求光在棱镜中传播的速率及此光束从AB边射出时与AC边的距离。‎ ‎12.‎ ‎(15分)(2018河南濮阳三模)直角三角形玻璃砖ABC放置于真空中,∠B=30°,CA的延长线上S点有一点光源,发出的一条光线由D点射入玻璃砖,如图所示。光线经玻璃砖折射后垂直BC 7‎ 边射出,且此光束经过SD用时和在玻璃砖内的传播时间相等。已知光在真空中的传播速度为c,BD=d,∠ASD=15°。求:‎ ‎(1)玻璃砖的折射率;‎ ‎(2)SD两点间的距离。‎ 7‎ 专题突破练17　振动和波　光学 一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分。填正确答案标号。每个题选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得0分)‎ ‎1.ABE　解析 由振动图形可知,振动周期为2 s,波长为λ=vT=‎4 m;质点a开始起振的方向为y轴正方向,故波传播到质点c时,质点c开始振动的方向也沿y轴正方向,选项A正确;振动传到b点需要的时间为1 s,故在剩下的3 s内,质点b通过的路程为‎6 A=‎12 cm,选项B正确;第4 s时刻d点在平衡位置向下振动,故4~5 s内质点d的加速度先增大后减小,选项C错误;振动传到e点需时间4 s,故6 s时质点正好振动一个周期第二次回到平衡位置,选项D错误;因ac之间正好相差一个波长的距离,故各质点都振动起来后,a与c的振动方向始终相同,选项E正确;故选ABE。‎ ‎2.BDE　解析 由题图可知波长λ=‎8 m,周期T=4×10-2 s,则频率f==25 Hz,波速为v==‎200 m/s,故A错误,B正确;由乙图可知,t=0时刻,质点a的起振方向是向沿y轴负方向的,而甲图中质点a正沿y轴正方向运动,故该波是沿x轴正方向传播的,故C错误;在t0时刻,质点a向波峰运动,质点b向平衡位置运动,质点c向波谷运动,故从t0时刻起,a、b、c三质点中b最先回到平衡位置,故D正确;根据波形平移法得知:质点a回到平衡位置,则波传播的距离为x=‎3 m,所用时间为t==0.015 s,故从t0时刻起,经0.015 s质点a回到平衡位置,故E正确;故选BDE。‎ ‎3.BCE　解析 机械波的传播速度只与介质有关,与频率无关,所以A错。肥皂泡呈现彩色条纹属于薄膜干涉,所以B对。在波的干涉中,振动加强的点位移随时间变化,只是振幅最大,所以C对。电磁波是横波,电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,所以D错。因为红光波长比黄光长,干涉条纹的间距与波长成正比,在双缝干涉实验中,用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距,所以E对;故选BCE。‎ ‎4.BDE　解析 根据条纹间距的公式Δx=λ可知,增大双缝间的距离d,干涉条纹间距减小,故A错误;日落时分拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰,这是利用光的偏振现象,故B正确;竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变,沿运动方向上的长度会变短,选项C错误;用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,利用紫外线的荧光效应,故D正确。太阳光经过三棱镜的两次折射,由于各种色光的折射率不同,所以折射角也就不同,那么经过两次折射就会发散成彩色光带,故E正确;综上所述本题答案是BDE。‎ ‎5.ACD　解析 由光路图看出,b光束在NO面上发生了全反射,而a光束在MO面上没有发生全反射,而入射角相同,说明b光的临界角小于a光的临界角,由sin C=分析得知,玻璃对a光束的折射率小于b光束的折射率,由v=得知,在玻璃砖中a光的传播速度比b光大,故A正确,B错误;玻璃对a光束的折射率小于b光束的折射率,则a光的频率小于b光的频率,由c=λf知,a光波长大于b光的波长,则用同样的装置做“双缝干涉”实验时,根据Δx=λ知,a光的条纹间距大,故D正确;保持b光入射点位置不变,将光束b顺时针旋转,则入射角减小,故NO面可能有b光线射出,故C正确;因a光波长大于b光的波长,故两光照射同一狭缝,a光衍射现象更明显,故E错误;故选ACD。‎ ‎6.ACE　解析 日光灯是紫外线的荧光效应的应用,故A正确;单摆在做受迫振动时,它的周期等于驱动力的周期,故B错误;机械波的频率由波源决定,和介质无关,故C正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故D错误;弹簧振子运动过程中只有重力和系统内弹力做功,所以机械能守恒,所以弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变,故E正确;综上所述本题答案是ACE。‎ ‎7.BDE　解析 波的图象表示介质中“无数个质点”在“某个时刻”的位移,选项A错误;根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互远离时,观察到的波频率变小,选项B正确;肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的,选项C错误;狭义相对论认为,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,选项D正确;a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到a光的相邻亮条纹间距比b光的小,根据Δx=λ,则a的波长较小,频率较大,则水对a光的折射率比b光的大,选项E正确;故选BDE。‎ 7‎ ‎8.BDE　解析 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉,选项A错误;交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应,选项B正确;变化的电场周围一定产生磁场,均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,选项C错误;狭义相对论认为,在惯性参照系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关,选项D正确;在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量n次全振动的总时间时,计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜,选项E正确;故选BDE。‎ 二、计算题(本题共4个小题,共60分)‎ ‎9.答案 (1) m/s,沿x轴负向　(2)Δt=6n+ s(n=1,2,3,…)‎ 解析 从题图中可得周期和波长,根据v=,可得波速;根据时间与周期的关系即可解得Δt。‎ ‎(1)由题意知T=6 s,λ=‎‎8 m 则波速大小为:v= m/s t=3 s时,质点M向下振动,所以波沿x轴负向传播。‎ ‎(2)由题意知,‎ Δt=nT+‎(n=1,2,3,…)‎ 代入数据得Δt=6n+ s(n=1,2,3,…)‎ ‎10.答案 (1)T=6.0 s　v=‎0.4 m/s　x=‎‎2.4 m ‎(2)y=0.16sint+π m 解析 (1)设振动周期为T,由于质点A在0到1.5 s内由负最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是四分之一周期,故振动周期为:T=6.0 s;‎ 由于质点OA距离d=‎0.40 m小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=0.5 s 时回到平衡位置,而t=1.5 s时A紧接着回到平衡位置,可知波从O传到A的时间为:Δt=1.0 s 故此简谐波的传播速度:‎ v==‎0.40 m/s 据波长、波速和周期的关系,可得该波的波长:λ=vT=‎‎2.4 m ‎(2)设质点A的位移随时间变化的关系式为:‎ y=Asint+φ0=Asint+φ0‎ 已知t=0时,y=-‎0.16 m,有:y=Asin φ0=-‎‎0.16 m t=1.5 s时,y=0,有:‎ y=Asin+φ0=0‎ 联立解得:φ0=π rad,A=‎‎0.16 m 因此质点A的位移随时间变化的关系为:y=0.16sint+π m ‎11.答案 c　d 解析 不考虑AB边的反射,细光束通过棱镜的光路如图所示。‎ 光在AB边折射时,入射角i2=30°‎ 折射角r2=60°‎ 根据折射定律有n=‎ 又光速与折射率的关系为n=‎ 故光在棱镜中的传播速率为v=c 7‎ 图中AO1=d 在等腰三角形O2AO1中,O2到AC的距离为 s=tan 30°=d ‎12.答案 (1)　(2)d 解析 (1)由几何关系可知入射角i=45°,折射角r=30°‎ n=‎ 可得n=‎ ‎(2)在玻璃砖中光速v=‎ 光束经过SD和玻璃砖内的传播时间相等,有 可得SD=d。‎ 7‎