高考物理二輪復(fù)習(xí)專題七第2講 振動和波動 光學(xué)-課后“高仿”檢測卷 (含解析)

專題七第二講振動和波動光學(xué)——課后“高仿”檢測卷1．(2019·安徽六安模擬)(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，傳播速度為10m/s，在t＝0時(shí)的波形圖如圖所示，A．此時(shí)x＝1.25B．x＝0.7m處的質(zhì)點(diǎn)比x＝C．x＝0處的質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過0.05s時(shí)間可運(yùn)動到波峰位置D．x＝0.3m處的質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過0.08E．x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)在做簡諧運(yùn)動，其振動方程為y＝0.4sin(10πt)((2)如圖，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邊的垂線交直線DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm。求三棱鏡的折射率。(解析：(1)波沿x軸正方向傳播，由同側(cè)法可得此時(shí)x＝1.25m處的質(zhì)點(diǎn)振動的方向向下，正在靠近平衡位置，所以質(zhì)點(diǎn)正在做加速度減小的加速運(yùn)動，故A項(xiàng)正確；由同側(cè)法可得x＝0.7m處的質(zhì)點(diǎn)與x＝0.6m處的質(zhì)點(diǎn)都在向下振動，x＝0.6m處的質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)波谷，又先到達(dá)波峰，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)題給圖像可知波長λ＝2m，則T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(2,10)s＝0.2s，由同側(cè)法可得x＝0處的質(zhì)點(diǎn)正由平衡位置向上振動，則x＝0處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過eq\f(1,4)T＝0.05s可運(yùn)動到波峰位置，故C項(xiàng)正確；波沿x軸正方向傳播，x＝0.3m處的質(zhì)點(diǎn)到左側(cè)最近波峰之間的水平距離x＝eq\f(1,4)λ＋0.3m＝0.8m，則x＝0.3m處的質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過t＝eq\f(x,v)＝eq\f(0.8,10)s＝0.08s可運(yùn)動到波峰位置，故D項(xiàng)正確；由同側(cè)法可得此時(shí)x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)正向下振動，又質(zhì)點(diǎn)的振幅A＝0.4m，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.2)rad/s＝10πrad/s，則x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)振動方程為y＝－0.4sin(10πt)(m)，故E項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)過D點(diǎn)作AB邊的垂線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nsinα＝sinβ①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∠EOF④由③④式和題給條件得OE＝2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＝eq\r(3)。⑦答案：(1)ACD(2)eq\r(3)2．(2019·廣州一模)(1)光纖通信中，光導(dǎo)纖維傳遞光信號的物理原理是利用光的________現(xiàn)象，要發(fā)生這種現(xiàn)象，必須滿足的條件是：光的入射方向應(yīng)該是____________________(填“從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)”或“從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)”)，且入射角________臨界角(填“≤”或“≥”)。(2)一簡諧橫波以4m/s的波速沿水平繩向x軸正方向傳播。已知t＝0時(shí)的波形如圖所示，繩上兩質(zhì)點(diǎn)M、N的平衡位置相距eq\f(3,4)波長。設(shè)向上為正，經(jīng)時(shí)間t1(小于一個(gè)周期)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)M向下運(yùn)動，其位移仍為0.02m。求①該橫波的周期；②t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)N的位移。解析：(1)光纖通信中，是利用光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界角，使光線在纖維中發(fā)生全反射。(2)①由波形圖像知，波長：λ＝4又波長、波速和周期關(guān)系為：v＝eq\f(λ,T)聯(lián)立得該波的周期為：T＝1s。②由已知條件知從t＝0時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)M做簡諧振動的位移表達(dá)式為：yM＝0.04sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2πt＋\f(π,6)))經(jīng)時(shí)間t1(小于一個(gè)周期)，M點(diǎn)的位移仍為0.02m，運(yùn)動方向向下?？山獾茫簍1＝eq\f(1,3)s由于N點(diǎn)在M點(diǎn)右側(cè)eq\f(3,4)波長處，所以N點(diǎn)的振動滯后eq\f(3,4)個(gè)周期，其振動方程為：yN＝0.04sineq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t－\f(3,4)T))＋\f(π,6)))＝0.04sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2πt－\f(4π,3)))當(dāng)t1＝eq\f(1,3)s時(shí)，yN＝0.04sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π·\f(1,3)－\f(4π,3)))＝－0.02eq\r(3)m。答案：(1)全反射從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)≥(2)①1s②－0.02eq\r(3)m3．(2019·深圳調(diào)研)(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，甲圖中A、B兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為2m，且小于一個(gè)波長，乙圖為A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動圖像。A．B質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過的路程為8B．該機(jī)械波的周期為4sC．該機(jī)械波的波速為4D．t＝1.5s時(shí)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同E．t＝1.5s時(shí)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動速度相同(2)如圖所示，一束寬度為2R的平行單色光垂直射到半徑為R的透明半圓柱體的平面上，在半圓柱體后方的豎直光屏MN上形成寬度為2R的光帶。圖中O為半圓柱體截面的圓心，軸線OA垂直于光屏，已知從B點(diǎn)射入的光線在射出圓柱體時(shí)，光線偏離原方向的角度為15°，OB＝eq\f(R,2)。求：①半圓柱體的折射率n；②O點(diǎn)到光屏MN的距離。解析：(1)由題圖乙可得：振幅A＝2cm，故波中任意質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過的路程為4A＝8cm，選項(xiàng)A正確；由振動圖像可知，該機(jī)械波的周期為4s，選項(xiàng)B正確；波由A向B傳播，則A處振動比B處振動超前1s，該機(jī)械波的波速為v＝eq\f(x,t)＝eq\f(2,1)m/s＝2m/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由振動圖形可知，t＝1.5s時(shí)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移大小相同，方向相反；質(zhì)點(diǎn)的振動速度大小方向都相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確。(2)①從B點(diǎn)射入的光線在圓柱面發(fā)生折射，由折射定律：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(1,n)其中折射前：sinθ1＝eq\f(OB,R)＝eq\f(1,2)折射后：θ2＝θ1＋15°解得n＝eq\r(2)。②設(shè)從C點(diǎn)射出柱面的光線射到光帶的邊緣：sinC＝eq\f(1,n)解得入射角為∠C＝45°由光路圖中的幾何關(guān)系，可得O到光屏MN的距離：OA＝Rcos45°＋(R＋Rsin45°)tan45°解得OA＝(eq\r(2)＋1)R。答案：(1)ABE(2)①eq\r(2)②(eq\r(2)＋1)R4．(2019·湖南湘贛十四校聯(lián)考)(1)兩列完全相同的機(jī)械波于某時(shí)刻的疊加情況如圖所示，圖中的實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷，此時(shí)________。A．a(chǎn)、b連線中點(diǎn)振動加強(qiáng)B．a(chǎn)、b連線中點(diǎn)速度為零C．a(chǎn)、b、c、d四點(diǎn)速度均為零D．再經(jīng)過半個(gè)周期c、d兩點(diǎn)振動減弱E．再經(jīng)過半個(gè)周期c、d兩點(diǎn)振動加強(qiáng)(2)某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的2倍，其過球心的某截面(紙面內(nèi))如圖所示。一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點(diǎn)入射，入射角為45°時(shí)，光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面B點(diǎn)相切。①求該透明材料的折射率；②欲使光束能射入空心球內(nèi)部空心區(qū)域，入射角應(yīng)滿足什么條件？解析：(1)a是兩個(gè)波谷相遇，振動加強(qiáng)，但此時(shí)速度為0；b是兩個(gè)波峰相遇，振動加強(qiáng)，但此時(shí)速度為0；a、b連線上是振動加強(qiáng)區(qū)，所以a、b連線中點(diǎn)振動加強(qiáng)，此時(shí)是平衡位置，速度不為0；c和d兩點(diǎn)是波峰和波谷相遇點(diǎn)，c、d兩點(diǎn)振動始終減弱，振幅為0，即質(zhì)點(diǎn)靜止，故A、C正確，B錯(cuò)誤。再經(jīng)過半個(gè)周期c、d兩點(diǎn)仍是振動減弱，故D正確，E錯(cuò)誤。(2)①如圖甲，設(shè)光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面上B點(diǎn)，在A點(diǎn)，由題意可知，入射角i＝45°，由幾何關(guān)系有：sin∠BAO＝eq\f(BO,AO)＝eq\f(1,2)由折射定律得：n＝eq\f(sini,sin∠BAO)代入數(shù)據(jù)解得：n＝eq\r(2)。②如圖乙，設(shè)在A點(diǎn)的入射角為i′時(shí)，光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面上的C點(diǎn)，并在C點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則光束在內(nèi)球面上的入射角∠ACD恰等于臨界角C，由sinC＝eq\f(1,n)知∠ACD＝45°由正弦定理得：eq\f(sin45°,AO)＝eq\f(sin∠CAO,CO)又AO＝2CO則sin∠CAO＝eq\f(\r(2),4)由折射定律有：n＝eq\f(sini′,sin∠CAO)解得：i′＝30°，因此入射角滿足i＜30°光線將射入空心球內(nèi)部。答案：(1)ACD(2)①eq\r(2)②i＜30°5．(2019·青島三模)(1)在用單擺測重力加速度實(shí)驗(yàn)中，下面說法中正確的是________。A．如果有兩個(gè)大小相同的帶孔塑料球和帶孔鐵球可供選擇，應(yīng)選用鐵球作擺球B．測量單擺周期時(shí)，應(yīng)從擺球經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)C．若細(xì)繩的質(zhì)量不可忽略，實(shí)驗(yàn)中測得的重力加速度值較真實(shí)值偏大D．將全振動次數(shù)n誤記為(n＋1)，測得的重力加速度值較真實(shí)值偏大E．在擺長和周期的測量中，擺長的測量對實(shí)驗(yàn)誤差影響較大(2)如圖所示，一個(gè)三棱鏡的橫截面是直角三角形ABC，∠A＝30°，∠C＝90°，一束與BC面成θ＝30°角的光線射向BC面的中點(diǎn)O處，經(jīng)AC面發(fā)生全反射后，最后從AB面射出光線平行于AC面。已知光在真空中傳播速度為c，試求：①玻璃磚的折射率；②若BC邊長為L，求光線經(jīng)過玻璃磚的時(shí)間。解析：(1)擺球應(yīng)選擇質(zhì)量大些、體積小些的鐵球，故選項(xiàng)A正確；測量周期時(shí)，應(yīng)從擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若細(xì)繩的質(zhì)量不可忽略，擺長的測量值偏大，根據(jù)g＝eq\f(4π2l,T2)知重力加速度的測量值比真實(shí)值大，故選項(xiàng)C正確；將全振動次數(shù)n誤記為(n＋1)，則周期的測量值偏小，根據(jù)g＝eq\f(4π2l,T2)知重力加速度的測量值比真實(shí)值大，故選項(xiàng)D正確；在擺長和時(shí)間的測量中，時(shí)間的測量對實(shí)驗(yàn)誤差影響較大，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。(2)①設(shè)玻璃磚的折射率為n，光路圖如圖所示：在BC面上由折射定律有sin60°＝nsinγ因光在AC面發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系知∠ODC＝∠DOM＝∠EDF＝γ，而∠EFA＝60°，在AB面上由折射定律有：sin60°＝nsin∠DEF則∠DEF＝γ，故2γ＝60°，則γ＝30°解得：n＝eq\r(3)。②由幾何知識得：OD＝eq\f(OC,sin30°)＝L，CD＝ODcos30°＝eq\f(\r(