2019屆高考物理 專題二十五 機械振動與機械波 光精準培優(yōu)專練.doc
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2019屆高考物理 專題二十五 機械振動與機械波 光精準培優(yōu)專練.doc
培優(yōu)點二十五 機械振動與機械波 光
一、選擇題,每題有3個選項正確。
1. 下列說法中正確的是 。
A.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,與光源的運動和觀察者的運動無關(guān)
B.用超聲波被血流反射回來其頻率發(fā)生變化的特點可測血流速度,這是利用多普勒效率
C.在雙縫干涉實驗中,用紅光代替黃光作為入射光可減小干涉條紋的間距
D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響
E.麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在
【答案】ABD
2. 我國地震臺網(wǎng)正式測定:2017年10月19日09時15分在山西臨汾市襄汾縣(北緯35.95度,東經(jīng)111.54度)發(fā)生3.0級地震,震源深度5千米。地震波既有橫波,也有縱波,某監(jiān)測站截獲了一列沿x軸負方向傳播的地震橫波,在t s與(t+0.2)s兩個時刻x軸上-3 km~3 km區(qū)間內(nèi)的波形圖分別如圖中實線和虛線所示,則下列說法正確的是 。
A. x =1.5 km處質(zhì)點離開平衡位置的最大距離是2A
B. 該地震波的最大周期為0.8 s
C. 該地震波最小波速為5 km/s
D. 從波源開始振動到波源遷移到地面最長需要經(jīng)過1 s時間
E. 從t時刻開始計時,x=2 km處的質(zhì)點比x=1.5 km處的質(zhì)點先回到平衡
【答案】BCE
【解析】各振動質(zhì)點離開平衡位置的最大距離等于振幅;由圖Δt = nT + T/4,Δx =(nλ+1)m,得T = 0.8/(4n+1) s(n = 0,1,2…),v =(5nλ+5)m/s(n = 0,1,2…);波源不會遷移;t時刻,x=2 km 處的質(zhì)點向下運動,回到平衡位置用時四分之一周期,x=1.5 km處的質(zhì)點向上運動,回到平衡位置用時超過四分之一周期。
3. 如圖所示,甲圖為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t = 0時刻的波動圖象,乙圖為參與波動的質(zhì)點P的振動圖象,則下列判斷正確的是 。
A.該波的傳播速率為4 m/s
B.該波的傳播方向沿x軸正方向
C.經(jīng)過0.5 s,質(zhì)點P沿波的傳播方向向前傳播2 m
D.該波在傳播過程中若遇到4 m的障礙物,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象
89E.經(jīng)過0.5 s時間,質(zhì)點P的位移為零,路程為0.4 m
【答案】ADE
4.頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚平行玻璃磚,單色光1、2在玻璃磚中折射角分別為30和60,其光路如圖所示,下列說法正確的是 。
A.射出的折射光線1和2一定是平行光
B.單色光1的波長大于單色光2的波長
C.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度
D.圖中單色光1、2通過玻璃磚所需的時間相等
E.單色光1從玻璃射到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃射到空氣的全反射臨界角
【答案】ADE
【解析】根據(jù)幾何知識可知,光線在玻璃磚上表面的折射角等于在下表面的入射角,由光路可逆性原理可知,出射光線的折射角等于入射光線的入射角,所以出射光線與入射光線平行,因此出射光線1與2相互平行,故A正確;在上表面,單色光1比單色光2偏折厲害,則單色光1的折射率大,頻率大,則單色光1的波長小,故B錯誤;根據(jù)v=知,玻璃磚對單色光1的折射率大,則單色光1在玻璃中傳播的速度小,故C錯誤;設(shè)玻璃磚的厚度為d,入射角為i,光線折射角為r,則光線在玻璃磚中的路程s=,光線的折射率n=,光線在玻璃磚中的傳播速度v==,則光線通過玻璃磚所需時間t==,單色光1、2在玻璃磚中的折射角分別為30和60,代入數(shù)據(jù)得t1=t2,故D正確;根據(jù)sin C=知,單色光1的折射率大,則全反射臨界角小,故E正確。
二、計算題,解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。
5. 投影儀的鏡頭是一個半球形的玻璃體,光源產(chǎn)生的單色平行光投射到平面上,經(jīng)半球形鏡頭折射后在光屏MN上形成一個圓形光斑。已知鏡頭半徑R = 30 cm,光屏MN到球心O的距離d =102 cm,玻璃對該單色光的折射率n = 5/3,不考慮光的干涉和衍射。求光屏MN上被照亮的圓形光斑的半徑r。
【解析】如圖所示,設(shè)光線入射到D點時恰好發(fā)生全反射,則
在△ODF中
在△O′FN中
又O′F = d-OF
解得:r = 0.86 m。
6. 一透明柱狀介質(zhì),如圖所示,其橫截面為扇形AOC,O為圓心,半徑為R,圓心角為90,AC關(guān)于OB對稱,一束足夠?qū)捚叫杏贠B的單色光由OA和OC面射入介質(zhì),介質(zhì)折射率為,要使ABC面上沒有光線射出,至少在O點左側(cè)垂直O(jiān)B放置多高的遮光板?(不考慮ABC的反射)
【解析】光線在OA面上的E點發(fā)生折射,入射角為45,折射角為β
由,解得
折射光線射向球面AC,在D點恰好發(fā)生全反射,入射角為α,則
在三角形OED中,由正弦定理有
所以擋板高度
解得:
由對稱性可知擋板最小的高度為。
7. 一個三棱柱由某種透明材料制作而成,為測量此材料折射率,現(xiàn)將三棱柱置于坐標紙上,如圖三角形ABC為其橫截面,頂點坐標為A(0,150 mm)、B(-200 mm,0)、C(200 mm,0)。在紙上a、b兩點插針,視線透過AC面觀察a、b的像,并先后插上c、d兩針使它們都擋住a、b的像。測得四針位置坐標a(-350 mm,33 mm)、b(-250 mm,33 mm)、c(200 mm,99 mm)、d(300 mm,99 mm)。
(1)請確定經(jīng)過a、b的光線入射到BC面上時入射點的坐標;
(2)請計算此材料折射率。
【解析】(i)根據(jù)題意做出光路如圖,設(shè)光路在D點的入射角、折射角為α1、α2,在F點的入射角、折射角為β1、β2,由折射定律有:
由幾何關(guān)系sinα1 = sinβ2 = 0.8
α2 = β1
又因△ABC為等腰三角形且∠B =∠C,可知△BDE∽△CFE,根據(jù)D、F縱坐標可得兩三角形長度比例為1 : 3,故BE = 100 mm,所以E點坐標為(-100 mm,0)。
(2)作DG⊥x軸,易求得BD = 55 mm,BG = 44 mm,GE = 56 mm,DE = 65 mm
從而可求得,
代入上面折射定律可得n = 。
8. 如圖所示,t=0時,位于原點O處的波源,從平衡位置(在x軸上)開始沿y軸正方向做周期T=0.2 s、振幅A=4 cm的簡諧振動。該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,當平衡位置坐標為(9 m,0)的質(zhì)點P剛開始振動時,波源剛好位于波谷。
(1)質(zhì)點P在開始振動后的Δt=1.05 s內(nèi)通過的路程是多少?
(2)該簡諧波的最大波速是多少?
(3)若該簡諧波的波速為v=12 m/s,質(zhì)點Q的平衡位置坐標為(12 m,0)(圖中未畫出)。請寫出以t=1.05 s時刻為新的計時起點的質(zhì)點Q的振動方程。
【解析】(1)由于質(zhì)點P從平衡位置開始振動,且Δt=1.05 s=5 T,故在Δt=1.05 s內(nèi)質(zhì)點P通過的路程s=21A=84 cm。
(2)設(shè)該簡諧波的波速為v,兩質(zhì)點O、P間的距離為Δx
由題意可得Δx=λ=9 m (n=0,1,2,…)
所以v== m/s (n=0,1,2,…)
當n=0時,該簡諧波的波速最大,vm=60 m/s。
(3)簡諧波從波源傳到(12 m,0)點所用時間
t1= s=1 s
再經(jīng)t2=t-t1=0.05 s,質(zhì)點Q位于波峰位置,則以此時刻為計時起點,質(zhì)點Q的振動方程為
y=0.04cos 10πt (m)。