高考物理大二輪優(yōu)選新題：專題八　選修34 專題能力訓(xùn)練17 Word版含答案

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1、 專題能力訓(xùn)練17　機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波　光學(xué) (時(shí)間:45分鐘　滿分:90分) 1.(1) (多選)(5分)一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度為v,經(jīng)過0.2 s后它的速度大小、方向第一次與v相同,再經(jīng)過1.0 s它的速度大小、方向第二次與v相同,則下列判斷正確的是　　　　。? A.波沿x軸正方向傳播,且波速為10 m/s B.波沿x軸負(fù)方向傳播,且波速為10 m/s C.質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反 D.若某時(shí)刻N(yùn)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷處,則Q質(zhì)點(diǎn)一定到達(dá)波峰處 E.從圖示位置開始計(jì)時(shí),在3 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M偏離平衡位置的位移y=-10 cm

2、(2) (10分)如圖所示,某種透明材料制成的直角三棱鏡ABC,折射率n=,∠A=,在與BC邊相距為d的位置,放置一平行于BC邊的豎直光屏;現(xiàn)有一細(xì)光束射到棱鏡AB面上的P點(diǎn),入射光線與AB面垂線CP的夾角為i,PB的長度也為d。 ①當(dāng)i=且光束從BC面射出時(shí),求光屏上的亮斑與P點(diǎn)間的豎直距離; ②當(dāng)光束不從BC面射出時(shí),求i的正弦值應(yīng)滿足的條件。 2.(1)(多選)(5分)如圖所示,有一列傳播的簡諧橫波,x=0與x=1 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象分別如圖中實(shí)線與虛線所示。則這列波的　　　　。? A.波長一定是4 cm　　　B.周期

3、一定是4 s C.振幅一定是2 cm D.傳播速度一定是1 cm/s (2)(10分) 如圖所示,AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面,其頂角θ=75°,今有一束單色光在橫截面內(nèi)從OA的中點(diǎn)E沿垂直O(jiān)A的方向射入玻璃磚,一部分光經(jīng)AB面反射后恰好未從OB面射出,不考慮多次反射作用。試求玻璃磚的折射率n。 3.(2018·全國卷Ⅲ)(1)(多選)(5分)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期T>0.

4、20 s。下列說法正確的是　　　。? A.波速為0.40 m/s B.波長為0.08 m C.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時(shí)位于波谷 D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時(shí)位于波谷 E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m (2)(10分)如圖所示,某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個(gè)小標(biāo)記“·”(圖中O點(diǎn)),然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上,小標(biāo)記位于AC邊上。D位于AB邊上,過D點(diǎn)作AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰好可以看到小標(biāo)記的像;過O點(diǎn)作AB邊

5、的垂線交直線DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射) 4. (1)(多選)(5分)右圖是一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的圖象,經(jīng)過 Δt=1.2 s時(shí),恰好第三次重復(fù)出現(xiàn)圖示的波形。根據(jù)以上信息,下面各項(xiàng)能確定的是　　　　。? A.波的傳播速度的大小 B.經(jīng)過Δt=0.3 s時(shí)間,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程 C.t=0.6 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度方向 D.t=0.9 s時(shí)刻的波形 (2) (10分)右圖為某種透明介質(zhì)的截面圖,△AOC為等腰直角三角形,BC為半徑R=10 cm 的圓弧,AB與水平屏幕MN垂直并

6、接觸于A點(diǎn),由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O,在AB分界面上的入射角i=45°,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑。已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1=,n2=。 ①在水平屏幕MN上出現(xiàn)的亮斑是什么顏色? ②求兩個(gè)亮斑間的距離。 5. (1)(多選)(5分)一列橫波沿 x軸傳播,傳播方向未知,t時(shí)刻與t+0.4 s時(shí)刻波形相同,兩時(shí)刻在x軸上-3~3 m 的區(qū)間內(nèi)的波形如圖所示。下列說法正確的是　　　　。? A.該波最大速度為10 m/s

7、B.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最小頻率為2.5 Hz C.在t+0.2 s時(shí)刻,x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)正在經(jīng)過x軸 D.若波沿x軸正方向傳播,處在坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)會(huì)隨波沿x軸正方向運(yùn)動(dòng) (2)(10分)如圖所示,橫截面為圓周的柱狀玻璃棱鏡AOB,有一束單色光垂直于OA面C點(diǎn)經(jīng)玻璃磚AB面折射后與OB延長線相交于P點(diǎn),已知玻璃磚半徑R=5 cm,CO之間的距離 d1=3 cm,P到O的距離d2=14.5 cm。取tan 74°=3.5,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求: ①該玻璃磚的折射率; ②該單色光向A平移距離OB至少多遠(yuǎn)時(shí),它將不能從AB面直接折射出來。

8、 6.(2017·全國卷Ⅱ)(1)(多選)(5分)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是　　　　。? A.改用紅色激光　　　　 B.改用藍(lán)色激光 C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) (2) (10分)一直桶狀容器的高為2l,底面是邊長為l的正方形;容器內(nèi)裝滿某種透明液體,過容器中心軸DD'、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光

9、材料,其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點(diǎn)光源,已知由液體上表面的D點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率。 答案： 1.答案 (1)ADE　(2)①Δy=d ②0

10、達(dá)波峰處,故選項(xiàng)D正確;波的周期T=1.2 s,從圖示位置開始計(jì)時(shí),n==2.5,在3 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M偏離平衡位置的位移y=-10 cm,故選項(xiàng)E正確。 (2)①光路圖如圖。 由n=解得α=。由幾何知識(shí)可知,α+β=i=,則光線射到BC面上的入射角為30°,而n=,故i'=。由幾何知識(shí)可知,光屏MN上的亮斑與P點(diǎn)間的豎直距離Δy=dtan i'+dsin 30°,代入數(shù)據(jù)可得Δy=d。 ②要使光線不從BC邊射出,則需滿足β≥C 由于sin C= 而n=且α+β= 得 即sin i=sinsin 化簡可得0

11、振動(dòng)圖象和波的關(guān)系以及波的周期、頻率、波長之間的關(guān)系,意在考查考生對(duì)這些知識(shí)的識(shí)記、理解和應(yīng)用。讀圖可知,波的振幅、周期和質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期相同,因此選項(xiàng)B、C正確;再根據(jù)x=0與x=1 cm 處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象可知兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間相差T+nT,距離相差λ+nλ,因此波長是一系列解,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)v=可得,波速也應(yīng)該是一系列解,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (2) 因E點(diǎn)為OA的中點(diǎn),所以入射角 α=30° β=θ=75° 臨界角 C=180°-2α-β =45° OB面恰好發(fā)生全反射,則sin C= 解得n=。 3.答案 (1)ACE　(2) 解析 (1)根據(jù)題意,從圖中可以看

12、出該波波長等于0.16 m,由于周期T>0.20 s,因此在0.20 s時(shí)間內(nèi)波向x軸正方向傳播只能是0.5λ,所以周期為0.40 s,波速為v==0.40 m/s,A對(duì)、B錯(cuò);0.7 s=1.75T,0.12 s=0.3T,t=0時(shí)刻位于0.08 m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng),t=0.70 s時(shí)處于波谷位置,t=0.12 s時(shí)介于平衡位置和波峰之間,C對(duì)、D錯(cuò);波傳播到另一介質(zhì)中后周期不變,波長變?yōu)棣?=v'T=0.32 m,E選項(xiàng)正確。 (2) 過D點(diǎn)作AB邊的法線NN',連接OD,則∠ODN=α為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角;設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為β,如圖所示。根據(jù)折射定律有 nsin

13、 α=sin β ① 式中n為三棱鏡的折射率。 由幾何關(guān)系可知 β=60°② ∠EOF=30°③ 在△OEF中有EF=OEsin∠EOF ④ 由③④式和題給條件得OE=2 cm⑤ 根據(jù)題給條件可知,△OED為等腰三角形,有α=30°⑥ 由①②⑥式得n=。 ⑦ 4.答案 (1)ABD　(2)①在AM處出現(xiàn)的亮斑是紅色,在AN處出現(xiàn)的亮斑是紅色與紫色的混合色?、?5+10) cm 解析 (1)經(jīng)過Δt=1.2 s時(shí)恰好第三次重復(fù)出現(xiàn)題圖所示的波形,則該波的周期為0.6 s,由題圖可知波長為 8 m,可求得波速為 m/s,選項(xiàng)A正確;經(jīng)過0.3 s,即半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為

14、振幅的2倍,為20 cm,選項(xiàng)B正確;由于波的傳播方向未知,故無法確定0.6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;經(jīng)過0.9 s,即一個(gè)半周期,波形與半個(gè)周期后的波形相同,與題圖所示波形相反,選項(xiàng)D正確。 (2)①設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2。由 sin C1=,得C1=60°;同理,C2=45°,且i=45°=C2

15、可知tan r= 解得AP1=5 cm 由幾何關(guān)系可得△OAP2為等腰直角三角形,得AP2=10 cm 所以P1P2=(5+10) cm。 5.答案 (1)BC　(2)①1.33　②3.75 cm 解析 (1)由題意知,波長為4 m,而最大周期為0.4 s,因此最小速度為10 m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;最小頻率為2.5 Hz,選項(xiàng)B正確;通過平衡位置的質(zhì)點(diǎn),經(jīng)半個(gè)周期一定又通過平衡位置,而最大周期為0.4 s,因此t+0.2 s一定是半周期的整數(shù)倍,因此選項(xiàng)C正確;無論波向哪個(gè)方向傳播,坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移,只能在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (2)①由光路圖可知 s

16、in r==0.6,r=37° ∠ODE=53° =d2-Rsin∠ODE=10.5 cm tan∠EDP==3.5 故∠EDP=74° i=180°-∠ODE-∠EDP=53° n==1.33 ②設(shè)單色光入射點(diǎn)到OB距離為d d=Rsin C sin C= 解得d=3.75 cm。 6.答案 (1)ACD　(2)1.55 解析 (1)設(shè)雙縫間的距離為d,屏幕離雙縫間的距離為L,兩相鄰亮條紋的間距為Δx,照射光的波長為λ,由Δx=可知,要增大兩相鄰條紋的間距,可以改用紅光或減小雙縫間距或?qū)⑵聊幌蜻h(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng),故選項(xiàng)A、C、D正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng),屏幕和雙縫間的距離保持不變,所以兩相鄰亮條紋的間距不變,故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 (2)設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點(diǎn)的光線的入射角為i1,折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對(duì)于反光壁的鏡像對(duì)稱點(diǎn)C,連接C、D,交反光壁于E點(diǎn),由光源射向E點(diǎn)的光線,反射后沿ED射向D點(diǎn),光線在D點(diǎn)的入射角為i2,折射角為r2,如圖所示。 設(shè)液體的折射率為n,由折射定律有 nsin i1=sin r1 ① nsin i2=sin r2 ② 由題意知r1+r2=90°③ 聯(lián)立①②③式得 n2=④ 由幾何關(guān)系可知 sin i1= ⑤ sin i2= ⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式得n=1.55。 ⑦