（課標(biāo)版）2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題七 第15講 選修3-4 振動(dòng)和波動(dòng) 光練習(xí).docx

第15講選修3-4振動(dòng)和波動(dòng)光1.(2019山東青島八校聯(lián)考)(1)關(guān)于波的現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的有()a.當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),頻率不會(huì)發(fā)生變化b.光波從空氣中進(jìn)入水中后,更容易發(fā)生衍射c.波源沿直線勻速靠近一靜止接收者,則接收者接收到波信號(hào)的頻率會(huì)比波源頻率低d.不論機(jī)械波、電磁波,都滿足v=f,式中三個(gè)參量依次為波速、波長(zhǎng)、頻率e.電磁波具有偏振現(xiàn)象(2)如圖所示,aob是由某種透明物質(zhì)制成的14圓柱體橫截面(o為圓心),折射率為2,今有一束平行光以45的入射角射向柱體的oa平面,這些光線中有一部分不能從柱體的ab面上射出,設(shè)凡射到ob面的光線全部被吸收,也不考慮oa面的反射,求圓柱體ab面上能射出光線的部分占ab面的幾分之幾。答案(1)ade(2)12解析(1)波在傳播過(guò)程中波速和波長(zhǎng)可能會(huì)變化,始終不變的量是頻率,a正確;光從空氣中進(jìn)入水中后,波長(zhǎng)減小,更不容易發(fā)生衍射,b錯(cuò)誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)波源與接收者之間的相對(duì)距離減小,則接收到波信號(hào)的頻率升高,c錯(cuò)誤;公式v=f適用任何波,d正確;電磁波是橫波,橫波具有偏振現(xiàn)象,e正確。(2)從o點(diǎn)射入的光線,設(shè)折射角為,根據(jù)折射定律,有n=sin45sin,解得=30設(shè)從某位置p點(diǎn)入射的光線,折射到ab面上的q點(diǎn)時(shí),在q點(diǎn)的入射角恰等于臨界角c有sin c=1n解得c=45pqo中=180-90-c-=15所以能射出光線區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角=90-=45能射出光線的部分占ab面的比例為4590=122.(1)如圖甲,同一均勻介質(zhì)中的一條直線上有相距6 m的兩個(gè)振幅相等的振源a、b。從0時(shí)刻起,a、b同時(shí)開(kāi)始振動(dòng),且都只振動(dòng)了一個(gè)周期。圖乙為a的振動(dòng)圖像,圖丙為b的振動(dòng)圖像。若a向右傳播的波與b向左傳播的波在0.3 s時(shí)相遇,則下列說(shuō)法正確的是()甲a.兩列波的波長(zhǎng)都是2 mb.兩列波在a、b間的傳播速度均為10 m/sc.在兩列波相遇過(guò)程中,a、b連線的中點(diǎn)c為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)d.在0.9 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)過(guò)平衡位置且振動(dòng)方向向上e.兩個(gè)波源振動(dòng)的相位差為(2)如圖所示,一束截面為圓形(半徑r=1 m)的平行紫光垂直射向一半徑也為r的玻璃半球的平面,經(jīng)折射后在屏幕s上形成一個(gè)圓形亮區(qū)。屏幕s至球心的距離為d=(2+1) m,不考慮光的干涉和衍射,試問(wèn):若玻璃半球?qū)ψ仙獾恼凵渎蕿閚=2,求圓形亮區(qū)的半徑;若將紫光改為白光,在屏幕s上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色?答案(1)abe(2)1 m紫色解析(1)兩波在均勻介質(zhì)中傳播波速相同,設(shè)為v,則有2vt1=xab,解得v=10 m/s,故b正確。由題圖知周期t=0.2 s,則波長(zhǎng)=vt=2 m,故a正確。當(dāng)a的波峰(或波谷)傳到c時(shí),恰好b的波谷(或波峰)傳到c點(diǎn),所以c點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱,故c錯(cuò)誤。t2=0.9 s=92t,此時(shí)刻a引起的波已傳過(guò)b點(diǎn),故b點(diǎn)此時(shí)不振動(dòng),d錯(cuò)誤。振源a簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方程為y=a sin t,振源b簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方程為y=-a sin t=a sin(t-),兩個(gè)波源振動(dòng)的相位差為,故e正確。(2)如圖,紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕s上的點(diǎn)e,e點(diǎn)到亮區(qū)中心g的距離r就是所求半徑,設(shè)紫光臨界角為c由全反射的知識(shí)知sin c=1n由幾何知識(shí)可知ab=r sin c=rnob=r cos c=rn2-1n,bf=ab tan c=rnn2-1gf=d-(ob+bf)=d-nrn2-1,geab=gffb所以有rx=ge=gffbab=dn2-1-nr=1 m由于白色光中紫光的折射率最大,臨界角最小,故在屏幕s上形成的圓形亮區(qū)的邊緣應(yīng)是紫色光。3.(2019河北衡水模擬)(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,圖甲是波傳播到x=5 m的m點(diǎn)的波形圖,圖乙是質(zhì)點(diǎn)n(x=3 m)從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像,q是位于x=10 m處的質(zhì)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()甲乙a.這列波的波長(zhǎng)是4 mb.這列波的傳播速度是1.25 m/sc.m點(diǎn)以后的各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向都沿-y方向d.質(zhì)點(diǎn)q經(jīng)過(guò)8 s,第一次到達(dá)波峰e(cuò).在016 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)q經(jīng)過(guò)的路程為11 m(2)如圖丙所示,mn為豎直放置的光屏,光屏的左側(cè)有半徑為r、折射率為3的透明半球體,o為球心,軸線oa垂直于光屏,o至光屏的距離oa=332r。一細(xì)束單色光垂直射向半球體的平面,在平面的入射點(diǎn)為b,ob=12r,求:光線從透明半球體射出時(shí),出射光線偏離原方向的角度。光線在光屏形成的光斑到a點(diǎn)的距離。丙答案(1)acd(2)30r2解析(1)由題圖知,該波的波長(zhǎng)為4 m,周期為4 s,因此波速v=t=1 m/s,故a正確,b錯(cuò)誤;由于波沿x軸正方向傳播,由同側(cè)法知m點(diǎn)的起振方向沿y軸的負(fù)方向,根據(jù)各質(zhì)點(diǎn)的起振方向一致知,m點(diǎn)以后的各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向都沿y軸的負(fù)方向,c正確;質(zhì)點(diǎn)q第一次到達(dá)波峰所需的時(shí)間t=sv=10-21 s=8 s,d正確;由于經(jīng)過(guò)5 s,q才開(kāi)始振動(dòng),再經(jīng)過(guò)11 s,質(zhì)點(diǎn)q經(jīng)過(guò)的路程為x=11st4a=1.1 m,e錯(cuò)誤。(2)如圖所示,由折射定律,有n=sinsini=3其中i=30,解得=60所以出射光線偏離原方向的角度=60-30=30由幾何知識(shí),有cd=r,od=3r所以ad=32r所以ae=ad tan =r24.(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播。t=0時(shí)刻波源o由平衡位置開(kāi)始振動(dòng),在波的傳播方向上平衡位置距o點(diǎn)0.9 m處有一質(zhì)點(diǎn)a,其振動(dòng)圖像如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()a.波源起振方向沿y軸正方向b.該簡(jiǎn)諧波波長(zhǎng)為4 mc.該簡(jiǎn)諧波周期為4 sd.該簡(jiǎn)諧波波速大小為1.2 m/se.從振源起振開(kāi)始,17 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)a通過(guò)的路程為2.8 m(2)如圖所示為直角梯形玻璃磚abcd,其中bcde是正方形,a=30,bc=a?，F(xiàn)有一束單色光從ad的中點(diǎn)m平行ab邊射入,折射光線恰好過(guò)e點(diǎn)。求:()該玻璃磚的折射率n;()光線第一次從玻璃磚射出的點(diǎn)到b點(diǎn)的距離。答案(1)ace(2)()3()33a解析(1)由振動(dòng)圖像可知,3 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a剛好起振且振動(dòng)方向沿y軸的正方向,因此波源的起振方向沿y軸的正方向,a正確;由振動(dòng)圖像可知,波的周期為4 s,則波源由起振到傳播到0.9 m處的過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間為34個(gè)周期,因此0.9 m對(duì)應(yīng)34個(gè)波長(zhǎng),即波長(zhǎng)為1.2 m,b錯(cuò)誤、c正確;由波速公式可知該波的波速為v=t=1.24 m/s=0.3 m/s,d錯(cuò)誤;17 s為414個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)了312個(gè)周期,因此質(zhì)點(diǎn)a通過(guò)的路程為振幅的14倍,即通過(guò)的路程為2.8 m,e正確。(2)()光線在玻璃磚內(nèi)的光路圖如圖所示由幾何關(guān)系可知光線在ad面上的折射角為30折射率n=sinisinr=sin60sin30=3()在ab界面上, sin c=1n=33,入射角為60大于臨界角c,故光線發(fā)生全反射設(shè)光從bc界面上n點(diǎn)射出,由幾何關(guān)系可知bn=a tan 30=33a5.(1)如圖所示,等邊三角形aob為透明柱狀介質(zhì)的橫截面。一束單色光pq平行于角平分線om射向oa,在界面oa發(fā)生折射,折射光線平行于ob且恰好射到m點(diǎn)(不考慮反射光線)。則()a.透明柱狀介質(zhì)對(duì)單色光pq的折射率為3b.從amb面出射的光線與入射光線pq的偏向角為60c.保持入射點(diǎn)q不變,減小入射角,一直有光線從amb面射出d.保持入射光pq的方向不變,增大入射光的頻率,出射點(diǎn)將在m點(diǎn)下方e.增大入射光pq的頻率,光在該介質(zhì)中的傳播速度不變(2)如圖所示,虛線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形,實(shí)線是這列波在t=1 s時(shí)刻的波形。()若波沿x軸正方向傳播,則從t=1 s時(shí)刻開(kāi)始,x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)第一次回到平衡位置需要的時(shí)間最長(zhǎng)為多少?()若波速大小為75 m/s,則波的傳播方向如何?答案(1)abd(2)()0.2 s()x軸負(fù)方向解析(1)入射角i=60,折射角=30,n=sinisin=3,由光路可逆性可知光從m點(diǎn)折射時(shí),折射角為60,由幾何關(guān)系可知此出射光線與入射光線pq的偏向角為60,選項(xiàng)a、b正確;入射點(diǎn)q不變,減小入射角,則折射角減小,射到ab面的入射角增大,可能發(fā)生全反射,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;增大入射光頻率,則從q點(diǎn)折射時(shí)的折射角變小,出射點(diǎn)將在m點(diǎn)下方,選項(xiàng)d正確;增大入射光頻率,由n=cv,可知光在介質(zhì)中傳播速度減小,選項(xiàng)e錯(cuò)誤。(2)()由圖像可知,波長(zhǎng)=8 m當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí),波在t=1 s內(nèi)傳播距離為s=(8n+5)m,其中n=0,1,2,v=st=(8n+5) m/s,其中n=0,1,2,從t=1 s時(shí)刻開(kāi)始,平衡位置在x=