2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 選考部分 第14講 機械振動和機械波 光提升訓(xùn)練

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 選考部分 第14講 機械振動和機械波 光提升訓(xùn)練 1.(xx·揚州市高三調(diào)研)(1)關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識的論述中,正確的是________。 圖1 A.甲圖中,沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的衍射現(xiàn)象引起的 B.乙圖中,演示簡諧運動的圖象實驗中,若勻速拉動木板的速度較大,則由圖象測得簡諧運動的周期較大 C.丙圖中,可利用薄膜干涉檢查樣品的平整度 D.丁圖中,由圖可知當驅(qū)動力的頻率f跟固有頻率f0相差越小,振幅越大 (2)如圖2所示,S1、S2是兩個相干波源,它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示某一時刻兩列波的波峰和波谷。a、b、c、d

2、四點中振動減弱的點為________,經(jīng)四分之一周期,不在平衡位置的點為________。 圖2 (3)如圖圖3所示,一透明介質(zhì)制成的直角三棱鏡,頂角∠A=30°,一束光由真空垂直射向AC面,經(jīng)AB面射出后的光線偏離原來方向15°。已知光在真空中的傳播速度為c。求: 圖3 ①該介質(zhì)對光的折射率; ②光在介質(zhì)中的傳播速度。 解析 (1)沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的折射現(xiàn)象引起的,A錯誤;沙擺做簡諧運動的周期與拉板的快慢無關(guān),B錯誤;可利用薄膜干涉形成的干涉條紋疏密是否均勻檢查樣品的平整度,C正確;驅(qū)動力的頻率f跟固有頻率f0越接近,振幅越大,D錯誤。 (2)a質(zhì)點處是兩列波波

3、峰與波谷疊加的地方,振動始終是最弱的,圖示時刻在平衡位置,以后將處于平衡位置不動;b質(zhì)點處是兩列波波峰與波峰疊加的地方,但隨著時間推移,可以是波谷與波谷疊加的地方,但振動始終是最強的;c質(zhì)點處是兩列波波谷與波谷疊加的地方,但隨著時間推移,可以是波峰與波峰疊加的地方,但振動始終是最強的;d處是平衡相遇點,由于振動方向相同,因此是振動加強點,所以振動減弱的點只有a;圖示時刻a、d在平衡位置,b在波峰,c在波谷,再過后的時刻a、b、c三個質(zhì)點都將處于各自的平衡位置,但d不在平衡位置。 (3)①光在AB面發(fā)生折射時的光路圖如圖,由幾何知識知:i=45°,r=30°。 根據(jù)折射定律得n=== ②v

4、=== c 答案 (1)CD (2)a d (3)①?、赾 2.(xx·鹽城市高三質(zhì)量檢測)(1)觀看xx年底熱門3D立體電影《少年派的奇幻漂流》時所帶的特制眼鏡實際上是一對偏振片。立體電影技術(shù)的理論基礎(chǔ)是________。 A.光的傳播不需要介質(zhì) B.光是橫波 C.光能發(fā)生衍射 D.光有多普勒效應(yīng) (2)一個等腰直角三棱鏡的截面ABC如圖4甲所示,一細束綠光從AB面的P點沿平行底面BC方向射入棱鏡后,經(jīng)BC面反射,再從AC面的Q點射出,且有PQ∥BC(圖中未畫光在棱鏡內(nèi)的光路)。若棱鏡對綠光的折射率是,則綠光在棱鏡中的傳播速度是________m/s;如果將一束藍光沿同樣的路徑

5、從P點射人三棱鏡,也有光線從AC射出,請在圖乙中定性作出出射光線(虛線表示綠光的出射光線)。 圖4 (3)一列簡諧波沿x軸傳播,t=0時刻的波形如圖5,此時質(zhì)點P振動方向為+y,6 s后P第一次處于波谷,求簡諧波傳播的速度大小和方向。 圖5 解析 (1)偏振片式立體電影技術(shù)的原理是光的偏振,利用的是橫波的特點,B正確。 (2)在介質(zhì)中光的傳播速度為v==m/s=m/s,因藍光的折射率大于綠光的折射率,所以其偏折程度更大,光路圖如圖所示。 (3)由P點的振動方向可以判斷波沿-x方向傳播 由題圖知,P點由平衡位置向上運動,第一次到達波谷用時為T=6 s,得周期T=8 s 波

6、長4 m,則v==m/s=0.5 m/s。 答案 (1)B (2)×108 光路圖見解析 (3)0.5 m/s -x方向 3.(1)下列說法中正確的是________。 A.同種介質(zhì)中,光的波長越短,傳播速度越快 B.泊松亮斑有力地支持了光的微粒說,楊氏干涉實驗有力地支持了光的波動說 C.某同學(xué)在測單擺的周期時將全振動的次數(shù)多記了一次,則測出的周期偏小 D.靜止在地面上的人觀察一條沿自身長度方向高速運動的桿,觀察到的長度比桿靜止時的短 (2)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,在t=0時刻波剛好傳播到x=6 m處的質(zhì)點A,如圖6所示,已知波的傳播速度為48 m/s。請回答下列問題

7、: 圖6 ①從圖示時刻起再經(jīng)過________s,質(zhì)點B第一次處于波峰; ②寫出從圖示時刻起質(zhì)點A的振動方程為________cm。 (3)如圖7所示,某種透明液體的折射率為n,在液面下深為h處有一點光S,現(xiàn)用一不透光的圓形薄板置于液面,其圓心O在S的正上方。要使觀察者從液面上任一位置都不能看到點光S,則該圓形薄板的半徑R至少為多大? 圖7 解析 (1)光在真空中傳播速度相等,A項錯誤;泊松亮斑有力地支持了光的波動說,楊氏干涉實驗有力地支持了光的波動說,B項錯誤;某同學(xué)在測單擺的周期時將全振動的次數(shù)多記了一次,測出的周期T=偏小,C項正確;根據(jù)相對論知識判斷D項正確。 (

8、3)由圖中幾何關(guān)系得sin θ=sin C=,sin C=,解得R=。 答案 (1)CD (2)①0.5 ②y=-2sin 12πt (3) 4.(1)以下是有關(guān)波動和相對論內(nèi)容的若干敘述中正確的有________。 A.單擺的擺球振動到平衡位置時,所受的合外力為零 B.光速不變原理是:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 C.兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,則振動加強區(qū)域與減弱區(qū)域交替變化 D.彈簧振子的位移隨時間變化的表達式是x=sin 2πt,則在0.3 s~0.4 s的時間內(nèi),振子的速率在增大 (2)如圖8所示,一列簡諧橫波沿+x方向傳播。已知在t=0時,波傳播到x軸上

9、的B質(zhì)點,在它左邊的A質(zhì)點位于負最大位移處;在t=0.6 s時,質(zhì)點A第二次出現(xiàn)在正的最大位移處。 圖8 ①這列簡諧波的周期是________s,波速是________m/s。 ②t=0.6 s時,質(zhì)點D已運動的路程是________m。 (3)如圖9所示,由紅、紫兩種單色光組成的光束,由半圓形玻璃磚圓心O點射入。不斷調(diào)整入射角直至紫光剛好不從上表面出射,此時入射角為θ,紅光的折射角為i,已知半圓形玻璃磚半徑為R,真空中的光速為c。 圖9 ①畫出此時各色光的光路圖并標出名稱; ②求出紫光在玻璃磚中傳播的時間。 解析 (1)單擺的擺球振動到平衡位置時,繩子拉力大于擺球的重

10、力,所受的合外力不等于零,故A錯誤;光速不變原理是相對論的基本假設(shè)之一,即真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,注意是慣性系,故B正確;兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時,振動加強區(qū)域與減弱區(qū)域間隔出現(xiàn),這些區(qū)域位置不變,故C錯誤;在0.3~0.4 s時間內(nèi)振子向平衡位置運動速率增大,故D正確,故選BD。 (2)①由題,t=0.6 s時,質(zhì)點A第二次出現(xiàn)在正向最大位移處,則有1.5T=t,得到周期為T=0.4 s,由圖讀出波長為λ=2 m,則波速為v===5 m/s。 ②由圖看出,B和D的距離等于一個波長,則波從圖示位置傳到D點的時間為一個周期,即t=1T=0.4 s,則在t=0.6 s時,

11、質(zhì)點D已經(jīng)振動的時間為Δt=0.6 s-0.4 s=0.2 s=0.5T,則0到0.6 s,質(zhì)點D已運動的路程是:s=2A=2×5 cm=0.1 m。 (3)①因玻璃對紫光的折射率大于對紅光的折射率,由臨界角公式sin C=知,紫光的臨界角較小,紫光剛好不從MN表面出射時,發(fā)生了全反射,而紅光不發(fā)生全反射,能從MN表面射出,在MN下表面,兩種色光都有反射,作出光路圖如圖所示。 ②由題意知,紫光的臨界角等于θ,則紫光的折射率n紫= 紫光在玻璃中的傳播速度v紫= 紫光在玻璃中的傳播時間t==。 答案 (1)BD (2)①0.4 5 ②0.1 (3)①見解析 ② 5.(1)下列說法

12、中正確的是________。 A.光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波 B.全息照相利用了激光相干性好的特性 C.光導(dǎo)纖維傳播光信號利用了光的全反射原理 D.光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光從紅光改為紫光,則相鄰亮條紋間距一定變大 (2)如圖10所示,一彈簧振子在M、N間沿光滑水平桿做簡諧運動,坐標原點O為平衡位置,MN=8 cm。從小球經(jīng)過圖中N點時開始計時,到第一次經(jīng)過O點的時間為0.2 s,則小球的振動周期為________s,振動方程的表達式為x=________cm。 圖10 (3)兩束平行的細激光束,垂直于半圓柱玻璃的平面射到半圓柱玻璃上,如圖11所示。已知其中一條光線沿直線

13、穿過玻璃,它的入射點是O;另一條光線的入射點為A,穿過玻璃后兩條光線交于P點。已知玻璃截面的圓半徑為R,OA=,OP=R。求玻璃材料的折射率。 圖11 解析 (1)光是橫波,光的雙縫干涉條紋間距Δx=λ,紫光比紅光波長短,則Δx變小,所以A、D項錯誤。 (3)作出光路圖如圖所示,其中一條光線沿直線穿過玻璃,可知O點為圓心,另一條光線沿直線進入玻璃,在半圓面上的入射點為B,入射角設(shè)為θ1,折射角設(shè)為θ2。 則sin θ1== 得θ1=30° 因OP=R,由幾何關(guān)系知BP=R,則折射角θ2=60° 由折射定律得玻璃的折射率為n====1.73 答案 (1)BC (2)0.8

14、 4cos t (3)1.73 6.(xx·淮安市高三模擬)(1)下列說法中正確的有____________。 A.光速不變原理是:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 B.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場 C.在光的雙縫干涉實驗中,若僅將人射光由紅光改為綠光,則干涉條紋間距變寬 D.聲源與觀察者相對靠近,觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率 圖12 (2)一列簡諧橫波以1 m/s的速度沿x軸正方向傳播,t=0時刻波形如圖12所示。在x=1.0 m處有一質(zhì)點M,該波傳播到M點需要的時間t=________s,波動周期T=________s;若在

15、x=2.0 m處的波源產(chǎn)生了頻率等于2.0 Hz且沿x軸負方向傳播的簡諧橫波,則這兩列波相遇時________(填“能”或“不能”)發(fā)生干涉,其原因是____________________。 (3)如圖13所示,光線a從某種玻璃射向空氣,在它們的界面MN上發(fā)生反射和折射,反射光線b和折射光線c剛好垂直,已知此時人射角為iB,求: 圖13 ①玻璃的折射率n; ②若要光線c消失,入射角iC應(yīng)為多大? 解析 (1)真空中的光速在不同的慣性參考系中都相同,是相對論的基本假設(shè)之一;若電場(或磁場)均勻變化,產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場(或電場);由于綠光波長較小,由干涉條紋寬度與波長關(guān)系Δx=λ可

16、知,在光的雙縫干涉實驗中,僅將入射光由紅光改為綠光,則干涉條紋間距變窄;由多普勒效應(yīng)可知,聲源與觀察者相對靠近,觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率,選項B、C錯誤,A、D正確。 (2)從0時刻起,波傳至x=1.0 m處需要時間Δt==s=0.6 s;由圖象可知波長λ=0.4 m,則周期為T==0.4 s,頻率為f==2.5 Hz;由于頻率不同,該波與頻率等于2.0 Hz的波不能發(fā)生干涉。 (3)①由折射定律及幾何關(guān)系可知 玻璃的折射率n==cot iB ②當入射角等于或大于臨界角時,折射光線將消失 故有sin iC≥=taniB 解得sin iC≥tan iB 答案 (1)AD (2)0.6 0.4 不能 頻率不同 (3)①cot iB?、趕in iC≥tan iB

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