統(tǒng)考版2024高考物理二輪專題復習專題強化訓練16振動和波動光與電磁波

專題強化訓練16振動和波動光與電磁波1．(1)下列五幅圖對應的說法正確的是________．A．圖甲是研究光的衍射B．圖乙是研究光的干涉C．圖丙是利用光的偏振D．圖丁是研究光的偏振E．圖戊是衍射圖樣(2)簡諧橫波沿x軸傳播，M是x軸上一質(zhì)點，圖甲是質(zhì)點M的振動圖象．圖乙中實線是t＝3s時刻的波形圖象，質(zhì)點M位于x＝4m處，虛線是再過Δt時間后的波形圖象，圖乙中兩波峰間距離Δx＝7.0m．求：①波速大小和方向；②時間Δt.2．(1)如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，x＝0處的質(zhì)點做簡諧運動的振動方程為y＝－2sin10πt(cm)，則下列說法中正確的是________．A．這列波的周期為0.2s，波速是10m/sB．P點第一次到達波峰位置所需時間t＝0.45sC．這列波傳到P所需要的時間為0.4sD．P點第一次到達波峰位置時，x＝0.25m處質(zhì)點偏離平衡位置的位移是y＝－eq\r(2)cmE．P點第一次到達波峰位置時，x＝0.25m處質(zhì)點偏離平衡位置的位移是y＝eq\r(2)cm(2)如圖所示，透明玻璃體的上半部分是半球體，下半部分是圓柱體，半球體的半徑為R，O為半球體的球心．圓柱體的底面半徑和高也為R，現(xiàn)有一半徑為eq\f(\r(3),2)R的圓環(huán)形平行光垂直于圓柱體底面射向半球體，OO1為圓環(huán)的中心軸線，所有光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過圓柱體下表面圓心O1點，光線從O1射出后在玻璃體下方的水平光屏上形成圓形亮環(huán)，光屏到圓柱體底面的距離為R，光在真空中的傳播速度為c.求：(ⅰ)透明玻璃體的折射率；(ⅱ)光從入射點傳播到光屏所用時間．3．(1)現(xiàn)在的智能手機大多有“雙MIC降噪技術(shù)”，簡單說就是在通話時，輔助麥克風收集背景音，與主麥克風音質(zhì)信號相減來降低背景噪音．通過這種技術(shù)，在噪雜的環(huán)境中，通話質(zhì)量也有極高的保證．圖乙是原理簡化圖，圖丙是理想情況下的降噪過程，實線表示環(huán)境噪聲，虛線表示降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波．下列說法正確的是________．A．降噪過程應用了聲波的衍射原理，使噪聲無法從外面進入耳麥B．降噪過程應用的是聲波的干涉原理，P點振動減弱C．降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的傳播速度大小相等D．降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的波長必定相等E．質(zhì)點P經(jīng)過一個周期向外遷移的距離為一個波長(2)半徑為R的透明球體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是真空，其截面如圖所示．一激光器從球體最底端P點沿著內(nèi)壁向上移動，所發(fā)出的光束始終指向球心O，當激光器在與豎直方向成30°角的P1點時，發(fā)出的光束透過液面后，照射到球體內(nèi)壁上的P2點．已知OP2與液面的夾角為37°，光在真空中的傳播速度為c，sin37°＝0.6，求：(ⅰ)從P1點發(fā)出的光束到P2點的時間；(ⅱ)激光器至少向上移至距P點多高時，所發(fā)出的光束恰好不從液面折射出來？4．(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝6s時的波形如圖(a)所示．在x軸正方向，距離原點大于1倍波長、小于2倍波長的A點，其振動圖象如圖(b)所示(本題所涉及質(zhì)點均已起振)，當t＝7s時，平衡位置在x＝0.7m處的質(zhì)點的振動速度方向向y軸________(選填“負方向”或“正方向”).A點的平衡位置與原點的距離是在________之間．(2)內(nèi)徑為r，外徑為eq\r(2)r的透明介質(zhì)半球殼折射率n＝2，如圖為其截面示意圖．(ⅰ)將點光源放在球心O處，求光射出球殼的最短時間；(ⅱ)將光源移至O點正上方內(nèi)殼上的P點，使其發(fā)出的光射向球殼外，求透明球殼外表面發(fā)光區(qū)域在截面上形成的弧長．專題強化訓練16振動和波動光與電磁波1．解析：（1）圖甲是光的單縫衍射，故A正確；圖乙是光的雙縫干涉現(xiàn)象，故B正確；圖丙是檢查表面的平整度，屬于光的干涉現(xiàn)象，不是偏振現(xiàn)象，故C錯誤；圖丁是產(chǎn)生電磁波，不是光的偏振，故D錯誤；圖戊是泊松亮斑，是光的衍射，故E正確．（2）①由題意知T＝6s，λ＝8m則波速大小為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,3)m/st＝3s時，質(zhì)點M向下振動，所以波沿x軸負向傳播．②由題意知，Δt＝nT＋eq\f(Δx,v)（n＝0，1，2，3，…）代入數(shù)據(jù)得Δt＝（6n＋eq\f(21,4)）s（n＝0，1，2，3，…）.答案：（1）ABE（2）①eq\f(4,3)m/s，沿x軸負向②（6n＋eq\f(21,4)）s（n＝0，1，2，3，…）2．解析：（1）根據(jù)振動方程知ω＝10πrad/s，則該波的周期為T＝eq\f(2π,ω)＝0.2s，由波形圖可知，波長為λ＝2m，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝10m/s，故A正確；這列波傳到P點所需要的時間為t1＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(3,10)s＝0.3s，這列波傳到P點時P點沿y軸負方向起振，P點由平衡位置運動到波峰的時間為t2＝eq\f(3,4)T＝0.15s，則P點第一次到達波峰位置所需時間t＝t1＋t2＝0.45s，故B正確，C錯誤；x＝0.25m處質(zhì)點的運動總是滯后x＝0處質(zhì)點eq\f(T,8)，P點第一次到達波峰位置時t為0.45s，x＝0.25m處質(zhì)點偏離平衡位置的位移即為x＝0處的質(zhì)點在t－eq\f(T,8)時刻的位移，將t－eq\f(T,8)＝0.425s代入振動方程，可得y＝－eq\r(2)cm，故D正確，E錯誤．（2）（?。┳鞒龉饴穲D如圖所示：由幾何關系可得Rsinα＝eq\f(\r(3),2)R解得α＝60°由圖可知α＝2β所以β＝30°由折射定律有n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3)（ⅱ）光在玻璃體中的速度為v＝eq\f(c,n)光在玻璃體中的傳播時間t1＝eq\f(2Rcosβ,v)＝eq\f(3R,c)由圖及折射定律知光線從O1點出射后與豎直方向的夾角為α＝60°所以光從玻璃體出射后到光屏所用的時間t2＝eq\f(2R,c)則光從入射點到光屏所用的時間為t＝t1＋t2＝eq\f(5R,c)答案：（1）ABD（2）（?。〆q\r(3)（ⅱ）eq\f(5R,c)3．解析：（1）由圖丙可知，降噪聲波與環(huán)境聲波波長相等，又因為兩波波速相等，故頻率相同，疊加時產(chǎn)生干涉．由于兩列聲波疊加時振動步調(diào)相反，所以疊加后振動減弱，起到降噪效果．降噪過程應用的是聲波的干涉原理，兩波傳到P點振動步調(diào)相反，故P點振動減弱，A錯誤，B正確；聲波在同種均勻介質(zhì)中傳播速度相同，C正確；由圖丙可知，降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的波長相等，D正確；波傳播時，質(zhì)點并不隨波移動，E錯誤．（2）（?。┯蓤D可知，根據(jù)折射定律可得n＝eq\f(sin53°,sin30°)＝1.6所以光在介質(zhì)中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,1.6)所以光從P1點發(fā)出到P2點的時間為t＝eq\f(R,v)＋eq\f(R,c)＝eq\f(2.6R,c).（ⅱ）根據(jù)臨界角與折射率的關系有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,1.6)根據(jù)幾何關系h＝R（1－cosC）＝（1－eq\f(\r(39),8)）R.答案：（1）BCD（2）（?。〆q\f(2.6R,c)（ⅱ）（1－eq\f(\r(39),8)）R4．解析：（1）由圖（b）知，波傳播周期為T＝4s，圖（a）為6s時的波形圖，當t＝7s時，即再經(jīng)過1s，波向右傳播eq\f(1,4)λ，根據(jù)同側(cè)法，速度方向與振動方向在波的同一側(cè)，則平衡位置在x＝0.7m處的質(zhì)點的振動速度方向應指向y軸正方向；由圖（b）知A點在t＝7.5s時在正的最大位移處，因為周期T＝4s，則t＝6.5s時，A在質(zhì)點在平衡位置，t＝5.5s時正在負的最大位移處，故t＝6s時，A正在負的位移位置向平衡位置振動，故由圖（a）的波形圖可知，在λ到2λ之間，A的平衡位置與原點的距離應為2.0～2.5m之間．（2）（?。┕饩€從O點沿直線傳播出來，時間為t1＝eq\f(r,c)在介質(zhì)中傳播時間為：t2＝eq\f(（\r(2)－1）r,v)在介質(zhì)中傳播速度滿足n＝eq\f(c,v)所以t＝eq\f(r,c)＋eq\f(（\r(2)－1）nr,c)＝eq\f(（2\r(2)－1）r,c)（ⅱ）光由介質(zhì)射向空氣，臨界角為sinC＝eq\f(1,n)，得到：C＝30°如圖：由正弦定