高三物理二輪復(fù)習(xí)（通用版）對應(yīng)練習(xí)-振動和波動 光學(xué) word版含解析

課前診斷——振動和波動光學(xué)1．(1)(多選)一振動周期為T，位于x＝0處的波源從平衡位置開始沿y軸正方向做簡諧運動，該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v，關(guān)于在x＝eq\f(3vT,2)處的質(zhì)點P，下列說法正確的是________。A．質(zhì)點P振動周期為T，速度的最大值為vB．若某時刻質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源速度方向沿y軸正方向C．質(zhì)點P開始振動的方向沿y軸正方向D．當(dāng)P開始振動后，若某時刻波源在波峰，則質(zhì)點P一定在波谷E．若某時刻波源在波谷，則質(zhì)點P也一定在波谷(2)如圖所示，某種透明材料做成的三棱鏡，其橫截面是邊長為a的等邊三角形，現(xiàn)用一束寬度為a的單色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到該三棱鏡的AB及AC面上，結(jié)果所有從AB、AC面入射的光線進入后恰好全部直接到達BC面。求：(ⅰ)該材料對此平行光束的折射率；(ⅱ)這些直接到達BC面的光線從BC面折射而出后，如果照射到一塊平行于BC面的屏上形成光斑，則當(dāng)屏到BC面的距離d滿足什么條件時，此光斑分為兩條？解析：(1)質(zhì)點P振動周期與O點振動周期相同，也為T。但其振動速度與波速不同，故A錯誤。x＝eq\f(3vT,2)＝eq\f(3,2)λ，P與O是反相點，若某時刻質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向，則該時刻波源速度方向沿y軸正方向，故B正確。根據(jù)波的特點：簡諧波傳播過程中，質(zhì)點的起振方向都與波源的起振方向相同，故質(zhì)點P開始振動的方向沿y軸正方向，故C正確。P與O是反相點，故若某時刻波源在波峰，則質(zhì)點P一定在波谷，故D正確，E錯誤。(2)(ⅰ)由于對稱性，我們考慮從AB面入射的光線，這些光線在棱鏡中是平行于AC面的，由對稱性和幾何知識可得，光線進入AB面時的入射角α和折射角β分別為：α＝60°，β＝30°則材料的折射率為n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3)。(ⅱ)如圖O為BC中點，緊靠B點從BC面射出的光線與直線AO交于D，由圖可知：當(dāng)光屏放在D點右側(cè)時，根據(jù)對稱性，光屏上形成兩條光斑。由幾何關(guān)系有OD＝eq\f(a,2)tanβ＝eq\f(\r(3),6)a所以當(dāng)光屏到BC距離d超過eq\f(\r(3),6)a時，光斑分為兩條。答案：(1)BCD(2)(ⅰ)eq\r(3)(ⅱ)大于eq\f(\r(3),6)a2．(超級全能生26省聯(lián)考)(1)(多選)關(guān)于光在傳播過程中所表現(xiàn)的現(xiàn)象，下列說法正確的是________。A．雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象B．白光通過分光鏡在光屏上形成的彩色光帶是光的色散現(xiàn)象C．涂有增透膜的照相機鏡頭呈淡紫色，說明增透膜增強了對淡紫色的透色程度D．夜間觀看到天邊星座的位置比實際位置偏高，這是光的折射現(xiàn)象E．利用紅外線進行遙感主要是因為紅外線的波長長，容易發(fā)生衍射(2)一列沿x軸傳播的簡諧橫波，其周期為T，某時刻的波形圖像如圖中的實線所示，再經(jīng)t＝0.2s的波形圖如圖中的虛線所示。求：(ⅰ)若t小于T，則此列波的波速為多大？(ⅱ)若t大于T，則此列波的波速為多大？解析：(1)雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的折射現(xiàn)象，故A錯誤；白光通過分光鏡在光屏上形成的彩色光帶是由于不同色光折射率不同而產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，故B正確；照相機鏡頭所涂增透膜的厚度是綠光在薄膜中的波長的eq\f(1,4)，從薄膜前后表面反射的綠光發(fā)生干涉相互抵消，即大部分通過增透膜和鏡頭，紅色和紫色光反射后則不發(fā)生干涉，所以人眼看到鏡頭呈淡紫色，故C錯誤；夜間觀看到天邊星座的位置比實際位置高，這是光的折射現(xiàn)象，故D正確；波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，利用紅外線進行遙感是因為紅外線的波長大，容易發(fā)生衍射，故E正確。(2)(ⅰ)t小于T，波傳播的距離小于一個波長。若波向右傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是x1＝1.5m，波速為：v1＝eq\f(x1,t)＝eq\f(1.5,0.2)m/s＝7.5m/s；若波向左傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是x2＝0.5m，波速為：v2＝eq\f(x2,t)＝eq\f(0.5,0.2)m/s＝2.5m/s；(ⅱ)若t大于T：若波向右傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是：x3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ，(n＝1,2,3，…)波速為：v3＝eq\f(x3,t)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))×2,0.2)＝10eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))＝(10n＋7.5)m/s，(n＝1,2,3，…)若波向左傳播，t＝0.2s內(nèi)傳播的距離是：x4＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ，(n＝1,2,3，…)波速為：v4＝eq\f(x4,t)＝10eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))＝(10n＋2.5)m/s，(n＝1,2,3，…)。答案：(1)BDE(2)(ⅰ)向右傳播：7.5m/s向左傳播：2.5m/s(ⅱ)向右傳播：(10n＋7.5)m/s，(n＝1,2,3，…)向左傳播：(10n＋2.5)m/s，(n＝1,2,3，…)3．(南平質(zhì)檢)(1)(多選)彩虹產(chǎn)生的原因是光的色散，如圖所示為太陽光射到空氣中小水珠時的部分光路圖，其中a、b為兩種單色光，以下說法正確的是________。A．a(chǎn)、b光在水珠中傳播的波長都比各自在真空中傳播的波長要長B．水珠對a光的折射率大于對b光的折射率C．用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實驗，a光條紋間距大于b光條紋間距D．在水珠中a光的傳播速度小于b光的傳播速度E．a(chǎn)、b光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)生全反射(2)一列簡諧橫波在t＝2.0s時的波形如圖甲所示，圖乙是這列波中質(zhì)點P的振動圖像。(ⅰ)求這列波的波速和傳播方向；(ⅱ)求0到2.0s時間內(nèi)，質(zhì)點P通過的路程。解析：(1)根據(jù)公式v＝λf，及v＝eq\f(c,n)，光在水中傳播的波長小于光在真空中傳播的波長，故A錯誤；根據(jù)光路圖知，太陽光進入水珠時a光的偏折程度大，則a光的折射率大于b光的折射率，故B正確；折射率小，則頻率小，波長大，則知a光的波長小于b光的波長，根據(jù)干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，a光干涉條紋的間距比b光干涉條紋的間距窄，故C錯誤；a光的折射率較大，由v＝eq\f(c,n)分析可知，在同一玻璃中光線a的傳播速度較小，故D正確；a、b光在同一介質(zhì)中，因a光的折射率較大，依據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，可知，a光的臨界角較小，當(dāng)以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)生全反射，故E正確。(2)(ⅰ)由題圖可知，λ＝8cm，T＝4s，波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(8cm,4s)＝2cm/s由振動圖像可知，t＝2.0s時質(zhì)點P向下振動，由上下坡法可知，該波向右傳播。(ⅱ)質(zhì)點的周期T＝4s,0到2.0s時間內(nèi)，質(zhì)點振動eq\f(1,2)周期，通過的路程為2振幅，所以質(zhì)點經(jīng)歷的路程：S＝2A＝2×6cm＝12cm。答案：(1)BDE(2)(ⅰ)2cm/s方向向右(ⅱ)12cm4．(全國乙卷)(1)(多選)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s。下列說法正確的是________。A．水面波是一種機械波B．該水面波的頻率為6HzC．該水面波的波長為3mD．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移(2)如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為eq\f(4,3)。(ⅰ)求池內(nèi)的水深；(ⅱ)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。解析：(1)水面波是一種機械波，說法A正確。根據(jù)題意得周期T＝eq\f(15,9)s＝eq\f(5,3)s，頻率f＝eq\f(1,T)＝0.6Hz，說法B錯誤。波長λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(1.8,0.6)m＝3m，說法C正確。波傳播過程中，傳播的是振動形式，能量可以傳遞出去，但質(zhì)點并不隨波遷移，說法D錯誤，說法E正確。(2)(ⅰ)如圖，設(shè)到達池邊的光線的入射角為i，依題意，水的折射率n＝eq\f(4,3)，光線的折射角θ＝90°。由折射定律有nsini＝sinθ①由幾何關(guān)系有sini＝eq\f(l,\r(l2＋h2))②式中，l＝3.0m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝eq\r(7)m≈2.6m。③(ⅱ)設(shè)此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45°。由折射定律有nsini′＝sinθ′④式中，i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關(guān)系有sini′＝eq\f(a,\r(a2＋h2))⑤x＋l＝a＋h′⑥式中h′＝2m。聯(lián)立③④⑤⑥式得x＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(\f(7,23))－1))m≈0.7m。⑦答案：(1)ACE(2)(ⅰ)2.6m(ⅱ)0.7m5.(全國卷Ⅱ)(1)(多選)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則________。A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長小于b光的波長C．玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失E．分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距(2)平衡位置位于原點O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個點(均位于x軸正向)，P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間。已知波源自t＝0時由平衡位置開始向上振動，周期T＝1s，振幅A＝5cm。當(dāng)波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置。求：(ⅰ)P、Q間的距離；(ⅱ)從t＝0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過的路程。解析：(1)通過光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對a光的折射率大于b光的折射率，選項C錯誤。a光的頻率大于b光的頻率，波長小于b光的波長，選項B正確。由n＝eq\f(c,v)知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，選項A正確。入射角增大時，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消失，選項D正確。做雙縫干涉實驗時，根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ得a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，選項E錯誤。(2)(ⅰ)由題意，O、P兩點間的距離與波長λ之間滿足OP＝eq\f(5,4)λ①波速v與波長的關(guān)系為v＝eq\f(λ,T)②在t＝5s的時間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt。由題意有vt＝PQ＋eq\f(λ,4)③式中，PQ為P、Q間的距離。由①②③式和題給數(shù)據(jù)，得PQ＝133cm。④(ⅱ)Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源運動的時間為t1＝t＋eq\f(5,4)T⑤波源從平衡位置開始運動，每經(jīng)過eq\f(T,4)，波源運動的路程為A。由題給條件得t1＝25×eq\f(T,4)⑥故t1時間內(nèi)，波源運動的路程為s＝25A＝125cm。⑦答案：(1)ABD(2)(ⅰ)133cm(ⅱ)125cm6．(全國丙卷)(1)(多選)由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播。波源振動的頻率為20Hz，波速為16m/s。已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點位于波源S的兩側(cè)，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8m、14.6m。P、Q開始振動后，下列判斷正確的是________。A．P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相同B．P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相反C．當(dāng)S恰好通過平衡位置時，P、Q兩點也正好通過平衡位置D．當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運動時，P在波峰E．當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運動時，Q在波峰(2)如圖，玻璃球冠的折射率為eq\r(3)，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的eq\f(\r(3),2)倍；在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點，該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點，求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角。解析：(1)簡諧橫波的波長λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(16,20)m